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.

В чем опасность?

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.

Плавучая буровая установка «Кольская». Фото: Андрей Пронин/ТАСС/Интерпресс

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.

Анализ ледовой обстановки и температуры воды в Карском море в системе EverGIS

Как технологии помогают просчитывать риски?

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:

  • общая информация — местоположение объекта, например, плавучей или стационарной платформы, границы зоны безопасности, границы лицензионных участков;
  • оперативная информация — телеметрические данные с радиомаяков ARGOS, размещаемых на потенциально опасных ледовых объектах;
  • океанографическая информация — температура морской поверхности, скорость и направление течений, поля ветра, цвет воды, батиметрия, аномалии поверхности, приливы, соленость;
  • навигационная информация — суда, выявленные по радиолокационным спутниковым снимкам, данные AIS;
  • ледовая обстановка — границы и направления дрейфа ледяных полей, классификация типов льда, местоположение и предполагаемые направления дрейфа ледовых объектов;
  • экологическая обстановка — контуры и предполагаемые направления дрейфа углеводородных пятен и радиолокационные спутниковые изображения.

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.

Представление на карте данных о движении айсбергов, о скорости и направлении течений в Карском море

Утечки нефтепродуктов, или что скрывают недобросовестные капитаны

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.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Китай отправляет миссию на обратную сторону Луны: как смотреть онлайн
Космос
ИИ нашел асимметрию материи и антиматерии на Большом адронном коллайдере
Наука
TikTok вернулся в Россию? Что известно прямо сейчас
Новости
В Японии разработали устройство 6G, которое передает данные со скоростью 100 Гбит/с
Новости
Климатологи объяснили формирование в Антарктиде полыньи размером с Чехию
Наука
Частые кризисы повысили способность человечества выживать
Наука
Физики наблюдали кота Шредингера — превращение атомов из частиц в волну
Наука
Найдена самая глубокая дыра в мире
Наука
«Вышка» заряжает карьеру в IT
Технологии
Ученые создали клей, который работает как паутина Человека-паука (почти)
Наука
Новый препарат может обратить диабет вспять
Наука
На Марсе участились полярные сияния: что это значит
Космос
Форма известной туманности оказалась совсем не такой, как считали ученые
Наука
Исламский «Экскалибур» нашли в Испании: ему больше 1000 лет
Наука
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики
Наука
Телескоп «Джеймс Уэбб» показал детали космической Конской Головы
Космос
Ученые выяснили, как парниковые газы влияют на распространение болезней
COVID-19
Найдены доказательства необычной силы магнитного поля Земли в прошлом
Наука
Посмотрите, как быстро робот-гуманоид управляется с домашними задачами
Новости