Век Арктики: как безопасно осваивать месторождения нефти и газа, расположенные в суровых климатических условиях

Российские запасы полезных ископаемых в Арктике оцениваются в $22 трлн — примерно столько же по размеру составляет государственный долг США. Кроме этого, там нашли залежи медно-никелевых руд, платины и редкоземельных металлов. Но освоение месторождений в Арктике осложняют суровые климатические условия — ледяной покров, соленая вода и низкие температуры на протяжении большей части года. Директор по развитию бизнеса компании Everpoint Эльдар Мамедов объясняет, как сегодня ведется мониторинг окружающей среды в арктических условиях с помощью современных геоинформационных систем, и какие угрозы следует учитывать при проектировании и работе нефтедобывающих буровых платформ.

Работу на Севере можно приравнять к одним из самых опасных видов человеческой деятельности наряду с шахтерами, саперами и дрессировщиками диких животных. Но, несмотря на высокую стоимость и очевидные риски в проведении разведывательных и добывающих работ, мировые нефтегазовые компании уделяют все больше внимания арктическому региону, ведь там находится четверть мировых неразведанных запасов нефти и газа. Геологическая служба США оценивает арктические запасы в 90 млрд баррелей нефти и 1 669 трлн куб. футов газа. По мнению российских ученых, арктические запасы сопоставимы с запасами углеводородов в Западной Сибири и Персидском заливе.

Низкие температуры в течение большей части года, изменение уровня моря, морские льды и айсберги и довольно быстрые климатические изменения в мире — вот с чем связаны основные риски в освоении Арктики. Так, в 1980 году известная авария на Норвежской ППБУ (полупогружная буровая установка — «Хайтек») Alexander Kielland в Северном море унесла жизни 123 человек. А относительно недавно, в 2011 году, на российской плавучей платформе «Кольская» в Охотском море погибло 53 человека. Для справки, самая крупная по масштабам (но, к счастью, не по количеству жертв) авария на буровой платформе произошла 20 апреля 2010 года в Мексиканском заливе на платформе Deepwater Horizon, которой владела «дочка» транснациональной корпорации British Petroleum. Погибли 12 человек, само строение полностью уничтожено огнем, а в море вытекло около 15 тыс. т нефти. Пострадал почти весь южный регион США, побережья трех штатов были на грани экологической катастрофы.

Россия интенсивно наращивает потенциал освоения акватории внутренних морских вод и арктического шельфа. Для проведения геотехнических работ, добычи и транспортировки сырья недостаточно просто знать точный прогноз погоды, требуется многомерный гидрометеорологический мониторинг акваторий — метеорологический, океанографический, навигационный. И если этот анализ происходит не комплексно, а в нескольких разрозненных системах, растет риск потери данных и, как следствие, опасностей, вызванных низкой скоростью принятия решений.

Необходимо также учитывать, что моря в Арктике неоднородны: где-то ледяной покров толще, а где-то тоньше, но плотнее из-за того, что вода почти пресная. Все эти параметры (а их могут быть сотни) нужно сводить воедино для составления прогнозов и оценки ситуации. Для таких целей исследователи используют сложнейшие геоинформационные системы. Они позволяют не только собирать воедино и анализировать огромные массивы данных, но и делать краткосрочные и среднесрочные прогнозы. Например, в какую сторону движется ближайший ледяной массив, когда, вплоть до нескольких дней, нужно закончить работы, чтобы не было риска столкновения.

Так, АО «Институт экологического проектирования и изысканий» (ИЭПИ) в рамках информационно-технологического обеспечения ледовых операций в акватории Арктической зоны России внедрил специализированное ПО на базе платформы EverGIS, разработанной компанией Everpoint. С помощью этого ПО осуществляется контроль ледовой обстановки и поиск углеводородных загрязнений с последующим определением их источников.

До внедрения геоинформационных систем работы на арктическом шельфе велись практически на ощупь: вся активность планировалась на три месяца в году, когда льда в акватории точно нет. Но часто в межсезонье можно начинать работы раньше, а заканчивать чуть позже — все зависит от погоды. Но так как отслеживать это было невозможно, много времени терялось впустую. Весной и осенью исследователи должны быть особенно осторожны, именно в это время появляются крупные льдины и другие опасные объекты.

Сегодня, чтобы оценить степень опасности, ученые моделируют направление их дрейфа, скорость, степень угрозы. Для этого используются данные целого ряда источников, в том числе организаций и научных институтов, например, таких крупных международных компаний как CLS (филиал французского Национального центра космических исследований CNES и Французского исследовательского института освоения моря IFREMER) и российских Арктического и антарктического научно-исследовательского института, Международного центра по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена, Государственного океанографического института имени Н. Н. Зубова, компании «Марлин-Юг» и других.

Данные, которые агрегируются в систему:

Ежедневно часть данных в системе обновляется автоматически. Для других наборов, не требующих такого частого обновления, допустима ручная подгрузка в любой момент времени с помощью механизмов импорта.

Компании-заказчики тоже имеют доступ к оперативной информации, а, кроме того, часто сами поставляют в систему пространственные данные.

Среди заказчиков нефтегазовые компании — предприятия группы «Газпром», «Роснефть», «Газпром нефть» — и их субподрядчики, отраслевые научно-технические организации. На текущий момент, только «Роснефть» и «Газпром» имеют право вести работу на арктическом шельфе. «Роснефть» владеет 28 лицензиями на бурение, а «Газпром» — 38. Новые лицензии сейчас не выдаются — Россия в 2016-м ввела временный мораторий на лицензирование участков арктического шельфа, чтобы, по словам экс-министра природных ресурсов Сергея Донского, компании могли «сосредоточиться на уже взятых обязательствах и сократить сроки открытия новых месторождений». Однако в сентябре прошлого года в Госдуме на рассмотрении находился законопроект о возобновлении выдачи лицензий — всего лишь из-за одного участка в Охотском море. По оценкам «Газпрома», геологические запасы месторождения «Корякия-1» могут составлять 420 млн т нефти и 1 трлн куб. м газа. Обе нефтедобывающие компании, очевидно, имеют большой интерес в его освоении.

Теперь, когда у исследователя на руках все свежие данные, он может сформировать в системе точный план действий по обеспечению безопасности буровой установки и проведения работ. Для этого вокруг интересующих объектов исследования (как правило, это буровая установка) определяется буферная зона, вхождение в которую любого объекта четко рассчитывается и контролируется для обеспечения безопасности буровой установки. Например, рассчитываются траектория и скорость движения льдин, которые относительно близки от буровой платформы. Мониторится направление движения судов вокруг, насколько сильны течения и ветры в выбранной акватории, не повредят ли они установке. Фиксируются и более «незаметные» параметры — давление и влажность воздуха, сезонные изменения климата и многое другое.

Благодаря новым технологиям все эти данные сводятся воедино. Система рассчитывает, когда сотрудникам буровых платформ следует начинать и завершать работы с точностью до нескольких дней. Также регулируется, по какому треку следует двигаться морским судам для достижения пункта назначения в заданный срок в зависимости от ледовой обстановки, дрейфа ледяных полей, полей деформации и движения айсбергов. Цена ошибки очень велика: если обстановка в акватории оценена неверно и для работ требуется ледокол, стоимость работ возрастает минимум на 1 млн рублей ежедневно — именно от этой суммы начинается стоимость работы ледокола в сутки.

Но буровые установки мало просто охранять от льдов, их нужно правильно построить. Так, например, авария на норвежской платформе Alexander Kielland произошла из-за того, что специалисты называют «усталостью металла». Это означает, что при ее постройке в расчеты не закладывались свойства металлов, их износ при тех или иных нагрузках, перепадах температуры, влажности и другие факторы. Похожая проблема и при установке плавучей буровой установки на грунт — исследователи признают: если данных мало или проведены некачественные геофизические исследования, вероятность аварий весьма высока. Так, например, стационарная нефтяная платформа «Приразломная» построена без учета рекомендаций Арктического и антарктического института, что привело к проблемам в работе одного из комплексов устройств прямой отгрузки нефти. Но современные аналитические системы уже научились аккумулировать большие массивы необходимых данных, обрабатывать их и на этом основании анализировать, насколько состояние среды пригодно для установки. Наиболее полезными оказываются данные о течениях, ветре, аномалиях высот морской поверхности, температуре и солености. К слову, только данные о скорости и направлении четырех течений в Карском море весят в системе 50 ГБ — речь идет о 22 млн расчетных значений.

Если что-то пошло не так и произошла утечка нефтепродуктов, важно в короткие сроки найти ее, определить источник и степень загрязнения. Анализируются радарные и оптические данные, проводится спутниковый мониторинг. Если это действительно нефть, а не цветение водорослей на воде, то с помощью специальных маячков нефтяного класса определяется направление его дрейфа и выявляется источник загрязнения. Здесь начинается самый трудный этап: формально оценить вероятность сброса нефтепродуктов с того или иного судна можно, просто проанализировав данные с его навигационного оборудования. Но нередко капитаны, планируя выбросить в море загрязняющие вещества, отключают идентификацию. Тогда специалисты ИЭПИ вынуждены прогнозировать маршруты движения судов с выключенной идентификацией: в расчет берутся пункты выхода в море, точки назначения, последние зафиксированные координаты судна и снимки из космоса, а ГИС позволяют свести всю эту информацию воедино.

Примечательно, что утечки бывают не только аварийными, но и естественными, и EverGIS помогает отличать их. Это важно, поскольку информация об утечках попадает напрямую к заказчикам, и важно предоставить им только объективную информацию об эффективности добычи в регионе.

Помимо текущего состояния акватории, исследователи делают долгосрочный анализ: изменение климатических условий и глобальное потепление вынуждают регулярно мониторить состояние ледников, динамику ледостава и очищения акватории, циклонические закономерности дрейфа. В EverGIS можно проводить ретроспективный анализ и изучать динамику изменения данных во времени при помощи инструмента «Хронофильтр». Такой анализ поможет выявить сезонные закономерности, взаимосвязи между погодными условиями и состоянием среды и прогнозировать краткосрочные и среднесрочные тенденции.

Но данные систем до сих пор подкрепляются «физическим» мониторингом акватории: исследователи обязаны подстраховываться. Специалисты дежурят на многофункциональных аварийно-спасательных судах ледового класса, отмечают все передвижения на карте.

Арктика остается одним из самых перспективных направлений для развития целого ряда отраслей. Речь идет не только о добыче полезных ископаемых, но и о рыболовстве, добыче морской соли и даже строительстве ферм по выращиванию медицинских растений (есть виды, уже применяющиеся в производстве лекарств от рака). Поэтому можно ожидать быстрого развития технологий в этой сфере, в том числе и ГИС. Их развитие будет идти в двух основных направлениях: обеспечение безопасности и экономии ресурсов буровых установок и транспорта при нефтедобыче, а также снижение воздействия промышленного освоения Арктики на окружающую среду. Не секрет, что арктическая биосистема чрезвычайно хрупкая, ее обитателям может навредить даже избыточный уровень шума, который создают буровые установки. Например, серые и гренландские киты (уже находятся на грани исчезновения) используют акустические звуковые волны для навигации, поиска пищи и общения, поэтому любые посторонние шумы для них критичны.