Століття Арктики: як безпечно освоювати родовища нафти і газу, розташовані в суворих кліматичних умовах

Роботу на Півночі можна прирівняти до одних з найнебезпечніших видів людської діяльності поряд з

шахтарями, саперами і дрессировщикамі дикихтварин. Але, не дивлячись на високу вартість і очевидні ризики в проведенні розвідувальних і видобувних робіт, світові нафтогазові компанії приділяють все більше уваги арктичному регіоні, адже там знаходиться чверть світових нерозвіданих запасів нафти і газу. Геологічна служба США оцінює арктичні запаси в 90 млрд барелів нафти і 1 669 трлн куб. футів газу. На думку російських вчених, арктичні запаси порівнянні із запасами вуглеводнів в Західного Сибіру і Перській затоці.

У чому небезпека?

Низькі температури протягом більшої частини року,зміна рівня моря, морські льоди і айсберги і досить швидкі кліматичні зміни в світі - ось з чим пов'язані основні ризики в освоєнні Арктики. Так, в 1980 році відома аварія на Норвезької ППБУ (напівзаглибні бурова установка - «Хайтек») Alexander Kielland в Північному морі забрала життя 123 людей. А відносно недавно, в 2011 році, на російській плавучій платформі «Кольська» в Охотському морі загинуло 53 людини. Для довідки, найбільша за масштабами (але, на щастя, не за кількістю жертв) аварія на буровій платформі сталася 20 квітня 2010 року в Мексиканській затоці на платформі Deepwater Horizon, якою володіла «дочка» транснаціональної корпорації British Petroleum. Загинули 12 осіб, сама будівля повністю знищено вогнем, а в море витекло близько 15 тис. Т нафти. Постраждав майже весь південний регіон США, узбережжя трьох штатів були на межі екологічної катастрофи.

Росія інтенсивно нарощує потенціал освоєнняакваторії внутрішніх морських вод і арктичного шельфу. Для проведення геотехнічних робіт, видобутку і транспортування сировини недостатньо просто знати точний прогноз погоди, потрібно багатовимірний гідрометеорологічний моніторинг акваторій - метеорологічний, океанографічний, навігаційний. І якщо цей аналіз відбувається не комплексно, а в декількох розрізнених системах, зростає ризик втрати даних і, як наслідок, небезпек, викликаних низькою швидкістю прийняття рішень.

Плавуча бурова установка "Кольська". Фото: Андрій Пронін / ТАСС / Інтерпресс

Необхідно також враховувати, що моря в Арктицінеоднорідні: десь крижаний покрив товщі, а десь тонше, але щільніше через те, що вода майже прісна. Всі ці параметри (а їх можуть бути сотні) потрібно зводити воєдино для складання прогнозів і оцінки ситуації. Для таких цілей дослідники використовують складні геоінформаційні системи. Вони дозволяють не тільки збирати воєдино і аналізувати величезні масиви даних, а й робити короткострокові і середньострокові прогнози. Наприклад, в який бік рухається найближчий крижаний масив, коли, аж до декількох днів, потрібно закінчити роботи, щоб не було ризику зіткнення.

Так, АТ «Інститут екологічного проектування тапошуків »(ІЕПД) в рамках інформаційно-технологічного забезпечення льодових операцій в акваторії Арктичної зони Росії впровадив спеціалізоване ПО на базі платформи EverGIS, розробленої компанією Everpoint. За допомогою цього ПО здійснюється контроль льодової обстановки і пошук вуглеводневих забруднень з подальшим визначенням їх джерел.

Аналіз льодової обстановки і температури води в Карському морі в системі EverGIS

Як технології допомагають прораховувати ризики?

До впровадження геоінформаційних систем роботи наарктичному шельфі велися практично на дотик: вся активність планувалася на три місяці в році, коли льоду в акваторії точно немає. Але часто в міжсезоння можна починати роботи раніше, а закінчувати трохи пізніше - все залежить від погоди. Але так як відслідковувати це було неможливо, багато часу губилося даремно. Навесні і восени дослідники повинні бути особливо обережні, саме в цей час з'являються великі крижини та інші небезпечні об'єкти.

Сьогодні, щоб оцінити ступінь небезпеки, вченімоделюють напрямок їх дрейфу, швидкість, ступінь загрози. Для цього використовуються дані цілого ряду джерел, в тому числі організацій і наукових інститутів, наприклад, таких великих міжнародних компаній як CLS (філія французького Національного центру космічних досліджень CNES і Французького дослідного інституту освоєння моря IFREMER) і російських Арктичного і антарктичного науково-дослідного інституту, міжнародного центру по навколишньому середовищу і дистанційного зондування імені Нансена, Державного океанографічного інституту імені Н. Н. Зубова, компанії «Марл н-Південь »та інших.

Дані, які агрегуються в систему:

  • загальна інформація - місце розташування об'єкта, наприклад, плавучої або стаціонарної платформи, межі зони безпеки, межі ліцензійних ділянок;
  • оперативна інформація - телеметричні дані з радіомаяків ARGOS, що розміщуються на потенційно небезпечних льодових об'єктах;
  • океанографічна інформація - температура морської поверхні, швидкість і напрямок течій, поля вітру, колір води, батиметрія, аномалії поверхні, припливи, солоність;
  • навігаційна інформація - суду, виявлені по радіолокаційним супутниковим знімкам, дані AIS;
  • льодова обстановка - кордони та напрямки дрейфу крижаних полів, класифікація типів льоду, місце розташування і передбачувані напрямки дрейфу льодових об'єктів;
  • екологічна обстановка - контури і передбачувані напрямки дрейфу вуглеводневих плям і радіолокаційні супутникові зображення.

Щодня частина даних в системі оновлюється автоматично. Для інших наборів, які не потребують такого частого оновлення, допустима ручна подгрузка в будь-який момент часу за допомогою механізмів імпорту.

Компанії-замовники теж мають доступ до оперативної інформації, а, крім того, часто самі поставляють в систему просторові дані.

Серед замовників нафтогазові компанії - підприємства групи «Газпром», «Роснефть», «Газпром нафта» - і їх субпідрядники, галузевінауково-технічні організації. На поточний момент, тільки «Роснефть» і «Газпром» мають право вести роботу на арктичному шельфі. «Роснефть» володіє 28 ліцензіями на буріння, а «Газпром» - 38. Нові ліцензії зараз не видаються - Росія в 2016-м ввела тимчасовий мораторій на ліцензування ділянок арктичного шельфу, щоб, за словами екс-міністра природних ресурсів Сергія Донського, компанії могли «зосередитися на вже взяті зобов'язання і скоротити терміни відкриття нових родовищ». Однак у вересні минулого року в Держдумі на розгляді перебував законопроект про відновлення видачі ліцензій - всього лише через однієї ділянки в Охотському морі. За оцінками «Газпрому», геологічні запаси родовища «Корякія-1» можуть становити 420 млн т нафти і 1 трлн куб. м газу. Обидві нафтовидобувні компанії, очевидно, мають великий інтерес в його освоєнні.

Тепер, коли у дослідника на руках всі свіжідані, він може сформувати в системі точний план дій щодо забезпечення безпеки бурової установки і проведення робіт. Для цього навколо об'єктів, що цікавлять дослідження (як правило, це бурова установка) визначається буферна зона, входження в яку будь-якого об'єкта чітко розраховується і контролюється для забезпечення безпеки бурової установки. Наприклад, розраховуються траєкторія і швидкість руху крижин, які щодо близькі від бурової платформи. Моніториться напрямок руху суден навколо, наскільки сильні течії і вітри в обраній акваторії, не зашкодять вони установці. Фіксуються і більш «непомітні» параметри - тиск і вологість повітря, сезонні зміни клімату та багато іншого.

Завдяки новим технологіям всі ці данізводяться воєдино. Система розраховує, коли співробітникам бурових платформ слід починати і завершувати роботи з точністю до кількох днів. Також регулюється, за яким треку слід рухатися морським судам для досягнення пункту призначення в заданий термін в залежності від льодової обстановки, дрейфу крижаних полів, полів деформації та руху айсбергів. Ціна помилки дуже велика: якщо обстановка в акваторії оцінена невірно і для робіт потрібно криголам, вартість робіт зростає мінімум на 1 млн рублів щодня - саме від цієї суми починається вартість роботи криголама на добу.

Але бурові установки мало просто охороняти відльодів, їх потрібно правильно побудувати. Так, наприклад, аварія на норвезькій платформі Alexander Kielland сталася через те, що фахівці називають «втомою металу». Це означає, що при її будівництві в розрахунки не закладалися властивості металів, їх знос при тих чи інших навантаженнях, перепадах температури, вологості та інші фактори. Схожа проблема і при установці плавучої бурової установки на грунт - дослідники визнають: якщо даних мало або проведені неякісні геофізичні дослідження, ймовірність аварій досить висока. Так, наприклад, морська стаціонарна платформа «Прирозломного» побудована без врахування рекомендацій Арктичного і антарктичного інституту, що призвело до проблем в роботі одного з комплексів пристроїв прямого відвантаження нафти. Але сучасні аналітичні системи вже навчилися акумулювати великі масиви необхідних даних, обробляти їх і на цій підставі аналізувати, наскільки стан середовища придатне для установки. Найбільш корисними виявляються дані про течії, вітрі, аномаліях висот морської поверхні, температуру і солоність. До слова, тільки дані про швидкість і напрям чотирьох течій в Карському морі важать в системі 50 ГБ - мова йде про 22 млн розрахункових значень.

Подання на карті даних про рух айсбергів, про швидкість і напрям течій в Карському морі

Витоку нафтопродуктів, або що приховують недобросовісні капітани

Якщо щось пішло не так і стався витікнафтопродуктів, важливо в короткі терміни знайти її, визначити джерело і ступінь забруднення. Аналізуються радарні і оптичні дані, проводиться супутниковий моніторинг. Якщо це дійсно нафту, а не цвітіння водоростей на воді, то за допомогою спеціальних маячків нафтового класу визначається напрямок його дрейфу і виявляється джерело забруднення. Тут починається найважчий етап: формально оцінити ймовірність скидання нафтопродуктів з того чи іншого судна можна, просто проаналізувавши дані з його навігаційного обладнання. Але нерідко капітани, плануючи викинути в море забруднюючі речовини, відключають ідентифікацію. Тоді фахівці ІЕПД змушені прогнозувати маршрути руху суден з виключеною ідентифікацією: в розрахунок беруться пункти виходу в море, точки призначення, останні зафіксовані координати судна і знімки з космосу, а ГІС дозволяють звести всю цю інформацію воєдино.

Примітно, що витоку бувають не тількиаварійними, але і природними, і EverGIS допомагає відрізняти їх. Це важливо, оскільки інформація про витоки потрапляє безпосередньо до замовників, і важливо надати їм тільки об'єктивну інформацію про ефективність видобутку в регіоні.

Крім поточного стану акваторії,дослідники роблять довгостроковий аналіз: зміна кліматичних умов і глобальне потепління змушують регулярно моніторити стан льодовиків, динаміку льодоставу і очищення акваторії, циклонічні закономірності дрейфу. У EverGIS можна проводити ретроспективний аналіз і вивчати динаміку зміни даних у часі за допомогою інструменту «Хронофільтр». Такий аналіз допоможе виявити сезонні закономірності, взаємозв'язку між погодними умовами і станом середовища і прогнозувати короткострокові і середньострокові тенденції.

Але дані систем до сих пір підкріплюються«Фізичним» моніторингом акваторії: дослідники зобов'язані підстрахуватися. Фахівці чергують на багатофункціональних аварійно-рятувальних судах льодового класу, відзначають всі пересування на карті.

Арктика залишається одним з найбільш перспективнихнапрямків для розвитку цілого ряду галузей. Мова йде не тільки про видобуток корисних копалин, але і про рибальство, добування морської солі і навіть будівництві ферм по вирощуванню медичних рослин (є види, що вже застосовуються у виробництві ліків від раку). Тому можна очікувати швидкого розвитку технологій в цій сфері, в тому числі і ГІС. Їх розвиток буде йти в двох основних напрямках: забезпечення безпеки і економії ресурсів бурових установок і транспорту при нафтовидобутку, а також зниження впливу промислового освоєння Арктики на навколишнє середовище. Не секрет, що арктична біосистеми надзвичайно тендітна, її мешканцям може нашкодити навіть надлишковий рівень шуму, який створюють бурові установки. Наприклад, сірі і гренландские кити (вже знаходяться на межі зникнення) використовують акустичні звукові хвилі для навігації, пошуку їжі і спілкування, тому будь-які сторонні шуми для них критичні.