Предприятия Роскосмоса — это не только ракеты, космические корабли и спутники. Значительную долю в общеотраслевом объеме выпуска занимает продукция для гражданского сектора — трамваи, нефтегазовое оборудование, насосы и даже мебель! Как космическая промышленность помогает повышать качество жизни людей на Земле?
Московский институт теплотехники (Корпорация МИТ, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») прочно ассоциируется у нас с созданием ракетно-ядерного щита России (стратегические комплексы «Тополь-М», «Ярс», «Булава»). Сенсацией стала новость, что предприятие решило заняться разработкой мобильного комплекса гидравлического разрыва нефтяных и газовых пластов (флот ГРП). Чем было обусловлено такое решение, каковы перспективы проекта и как идут работы — об этом нам рассказал академик РАН, профессор, доктор техн. наук Юрий Семёнович Соломонов, генеральный конструктор по разработке стратегических ракетных комплексов с твердотопливными ракетами.
Из глубины пород
Доля трудноизвлекаемых запасов нефти в России достигает 70 % (времена фонтанирующих скважин эпохи Самотлора давно в прошлом). Одним из самых эффективных методов продления жизни давно эксплуатируемых месторождений является гидравлический разрыв пласта (ГРП, он же fracking). Сегодня за счет его применения можно добиться почти двукратного прироста добычи нефти. В чем суть метода?
В нефтеносный пласт на глубину в несколько километров и далее в горизонтальном направлении под высоким давлением закачивают специальную смесь из жидкостей (вода и однопроцентный гелевый раствор на основе химдобавок) и гранулообразного материала (проппант, «расклинивающий агент»). В результате в пласте образуется разветвленная сеть трещин, через которую углеводороды начинают поступать уже в саму скважину.
Сухопутный флот
Мобильный комплекс для гидроразрыва пласта, состоящий из 10–12 различных установок на грузовых шасси, принято называть флотом ГРП. Он состоит из насосных установок для закачки в скважины различных смесей, смесителей, пунктов управления и контроля, полевых лабораторий и другой спецтехники. По словам Юрия Соломонова, в России сегодня работает 135 флотов ГРП, но доля отечественного оборудования в них составляет менее 1 %, а целиком флот не производит никто (лишь отдельные компоненты). Поэтому в условиях беспрецедентного санкционного давления значение создания первого образца полностью отечественного флота ГРП для отрасли трудно переоценить.
«Вопрос создания современного оборудования для топливно-энергетического комплекса не просто актуален сегодня — он жизненно необходим. Это касается не только добычи нефти и газа, но и угольной промышленности», — говорит Юрий Соломонов.
От ракетной техники к нефтегазу
По словам генерального конструктора, для МИТ работа по тематике ТЭК не является чем-то новым. Первый флот ГРП, хотя и совсем с другими параметрами (давление 400 атм вместо нынешних 1000 атм), был создан в кооперации с ФНПЦ «Титан-Баррикады» еще в конце 1980-х годов. И что характерно — в рамках реализации все той же кампании по диверсификации. Созданный тогда флот проработал около 10–15 лет.
«То есть научно-технический задел, с точки зрения заявленных характеристик флота ГРП нового поколения, у нас уже был. Отсюда у меня родилась идея, которую я предложил компаниям „Газпром-Нефть“ и „Газпрому“, а также правительству и президенту РФ. И опираясь на два основных тезиса — диверсификация и импортозамещение, — мне пошли навстречу, поверили, что мы сможем это сделать», — рассказывает Юрий Семёнович.
Он отмечает, что производственные мощности, созданные в оборонно-промышленном комплексе за предыдущие 10–15 лет для модернизации российских Вооруженных сил, сейчас избыточны. Пик модернизации был пройден два-три года назад, и высокотехнологичное оборудование начало простаивать. По самым скромным оценкам, сегодня эта доля составляет 20–30 %. Поэтому появилась возможность использовать его для выполнения поручения Президента РФ по диверсификации отрасли.
«Несмотря на кризис 1990-х, благодаря советскому заделу и преемственности отечественная инженерная школа остается эффективной для решения очень сложных задач. Поэтому всё зависело от инициативы тех предприятий, которые могли бы реализоваться в абсолютно новых для себя областях. И такую незаурядную инициативу проявили мы. Она была поддержана Госкорпорацией „Роскосмос“, Правительством РФ и одобрена Президентом РФ. В итоге мы были назначены единственным исполнителем по созданию такого рода оборудования», — поясняет Юрий Соломонов.
Отраслевым партнером проекта стал «Газпром». Работа ведется в тесном сотрудничестве со смежниками, знакомыми по основной оборонной тематике: Ижевским мотозаводом «Аксион-холдинг», Воткинским заводом, Машиностроительным заводом «Бецема», компанией «Р-Фактор» и другими. В целом в проекте участвует 30 предприятий России, а основным соисполнителем стал ФНПЦ «Титан-Баррикады» в Волгограде (также входит в периметр Роскосмоса), где и решили объединить весь комплекс. Сейчас для проведения испытаний флота ГРП там создается комплексный стенд.
От слов к делу
В довольно сжатые сроки был изготовлен опытный образец флота ГРП, состоящий из 12 агрегатов, каждый из которых размещен на собственном шасси. Созданный комплекс позволяет проводить все виды ГРП, в том числе большеобъемного, высокоскоростного гидроразрыва нефтяных и газовых пластов за одну операцию одним флотом. Это уже большие глубины (5–8 км), довольно сложные условия работы, в частности не только вертикальное, но и горизонтальное бурение (3–5 км), для чего на устье скважины создается давление более 1000 атмосфер.
Кроме того, появилась возможность полного автоматического управления процессом ГРП, комплексного контроля и отображения параметров с помощью скважинной телеметрии. Без сомнения, была решена сложная инженерная и научно-техническая проблема. У нее очень много аспектов, в том числе в части моделирования процессов добычи и прогнозирования поведения нефтеносных пластов.
Создание опытного образца было лишь первой фазой работ. В 2022 г. МИТ со смежниками приступает ко второму этапу — наземной экспериментальной отработке на комплексном стенде, полностью имитирующем условия недропользования. В требуемом объеме планируется отработать каждый из агрегатов, а потом и флот в целом. Это необходимо, чтобы приступить к заключительной фазе проекта — полевым испытаниям с реальной добычей на месторождениях «Газпрома» и «Газпром Нефти» в 2023 г.
«Для того чтобы реализовать вторую фазу, потребовалось решить задачу еще более сложную: создать специальное стендовое оборудование, аналогов которого в мире существует всего два. Мы взяли на себя и труд и ответственность по созданию третьего такого стенда, где будут проходить испытания в условиях, максимально приближенных к реальным условиям добычи нефти», — делится планами Юрий Семёнович.
По его словам, создание испытательного стенда будет завершено во 2–3-м квартале этого года. На нем будут проходить испытания не только опытного образца флота ГРП, но и последующих серийных образцов с фактическим осуществлением приемо-сдаточных испытаний.
А планы на серийное производство флота ГРП у Корпорации «МИТ» серьезные. По условиям предоставления невозвратных кредитных ресурсов, корпорация должна произвести три-четыре флота ГРП и передать их государству. Поэтому основная задача на период освоения серийного производства (2024–2026 гг.) изготовить как минимум четыре комплекса. Если спрос будет большим, то производственные мощности позволяют МИТ со смежниками производить до десяти флотов в год.
Заслужив репутацию
«Задача на 2022–2023 гг. определена, и она очень непростая. Для ее реализации потребуется максимальная мобилизация наших инженерно-производственных кадров, — продолжает Юрий Соломонов. — Но то, что мы сделали на первой фазе, изготовив за 10 месяцев опытный образец флота ГРП, позволило нам очень здорово сформировать наше реноме у „Газпрома“. В итоге мы существенно расширили сферу взаимодействия с компанией еще на три направления».
Первым направлением является создание специального оборудования для промышленной добычи газа в угольных пластах, чтобы обезопасить их от избытка метана и подготовить собственно к самой добыче угля. Уже сформировано техническое задание, «Газпром» взял на себя финансирование эскизного проектирования и начало работ. Последующие фазы, связанные с разработкой конструкторской документации и изготовлением материальной части, будут реализовываться уже через Минпромторг с гарантированным приобретением произведенного оборудования «Газпромом».
По такой же схеме планируется разработка оборудования для освоения Южно-Киринского нефтегазоконденсатного месторождения «Газпрома», крупнейшего на шельфе Сахалина. Оборудование в значительной степени имеет преемственность с установками для гидроразрыва пласта (в миниатюре). В завершающей фазе находится согласование технического задания, уже сформирована кооперация. Комплекс для подводной добычи газоконденсата планируется создать к 2025 г.
И, наконец, третьим направлением работы МИТ с «Газпромом» является разработка программно-аппаратных средств связи, управления и телеметрического контроля при перекачке добываемой нефти с платформы «Приразломная» на подходящие танкеры. Эти работы для компании «Газпром Шельф» в рамках импортозамещения ведутся уже два года. В 2023 г. МИТ планирует сдать оборудование в эксплуатацию.
Сергей Мальцев, Русский космос
