Роль инженерно-гидрометеорологических и ледовых изысканий ААНИИ в обеспечении стабильного освоения шельфа Российской Арктики - Арктика - Статьи журнала
22 мин
190
0

Роль инженерно-гидрометеорологических и ледовых изысканий ААНИИ в обеспечении стабильного освоения шельфа Российской Арктики

Роль инженерно-гидрометеорологических и ледовых изысканий ААНИИ в обеспечении стабильного освоения шельфа Российской Арктики

На шельфе морей Арктической зоны РФ и в их прибрежной материковой части сосредоточены огромные ресурсы полезных ископаемых. Начиная с 1990-х гг. ведется разведка и активное освоение той их части, которая относится к углеводородному (УВ) сырью. Хорошо известны проекты по освоению таких крупных УВ месторождений, как Штокмановское, Приразломное и Варандейское в Баренцевом море, а также Новопортовское, Южно-Тамбейское и Салмановское (Утреннее) в Обской губе Карского моря. Существуют планы по освоению месторождений редкоземельных и цветных металлов, угля и т.д. на шельфе и побережье большинства арктических морей РФ. Многочисленные сахалинские проекты, а также месторождения им. В. Филановского и им. Ю. Корчагина в Каспийском море хотя и не относятся к арктическим, но расположены на шельфе замерзающих морей и также требуют учета негативного воздействия низких температур и ледяного покрова.

Хозяйственное освоение любых территорий всегда связано со строительством новой и развитием имеющейся инфраструктуры, подразумевающим доставку значительных объемов материалов и техники, строительство жилья для размещения персонала. Началу любого масштабного освоения удаленных территорий всегда предшествуют комплексные инженерные изыскания по различным направлениям, одним из которых являются инженерно-гидрометеорологические изыскания (ИГМИ). ИГМИ включают широкий спектр работ, направленных на получение информации о параметрах природной среды, учет которых необходим для проектирования и строительства объектов хозяйственной деятельности как в Арктической зоне РФ, так и в целом на акватории замерзающих морей России.
К настоящему моменту на шельфе Российской Арктики спроектированы, построены и действуют такие сложные технические объекты, как МЛСП «Приразломная» (ООО «Газпром нефть шельф»), Варандейский нефтяной терминал (ПАО «Лукойл»), терминал «Ворота Арктики» (ООО «Газпромнефть-Ямал»), международный морской порт Сабетта (включая терминал «Утренний»), предназначенный для транспортировки сжиженного природного газа (СПГ) с Южно-Тамбейского ГКМ и поставок природного газа, нефти и газового конденсата морским транспортом на зарубежные рынки (операторы: ОАО «Ямал СПГ», ООО «Газпромнефть-Ямал», ООО «Арктик СПГ-2» – https://hydro-state.ru/port_sabetta). Строительство и стабильная работа этих и других объектов была бы невозможна без качественно проведенных инженерно-гидрометеорологических изысканий, предваряющих проектирование и строительство.
Место инженерно-гидрометеорологических изысканий (включая ледовые) в деятельности ААНИИ
ФГБУ «Арктический и Антарктический НИИ» (ААНИИ) является государственным научным центром РФ, осуществляющим проведение фундаментальных и прикладных исследований в Арктике и Антарктике в области гидрометеорологии, океанографии, климатологии, геофизики, водных ресурсов и охраны окружающей среды. Институт осуществляет научные исследования, научно-техническую и научно-производственную деятельность (http://www.aari.ru/main.php?lg=0&id=431).
Инженерно-гидрометеорологические изыскания (ИГМИ) относятся к научно-техническому направлению деятельности ФГБУ «ААНИИ». В перечне задач, выполняемых ФГБУ «ААНИИ» в рамках указанного направления, к тематике ИГМИ на шельфе можно отнести следующие:
•      выполнение инженерных изысканий при проектировании и строительстве сооружений и объектов на побережье и шельфе морей;
•      оценка воздействия на окружающую природную среду проектируемых и действующих предприятий, хозяйственной деятельности и воздействий окружающей природной среды на инженерные сооружения;
•      подготовка материалов для проведения государственных гидрометеорологических экспертиз ТЭО, проектов строительства и изысканий и других видов деятельности в полярных районах, в том числе на шельфе и побережьях замерзающих морей, участие в экспертизах
  Необходимость в проведении ИГМИ
Инженерно-гидрометеорологические изыскания в Российской Арктике проводятся в интересах в первую очередь развития арктических шельфовых проектов – проектирования и строительства объектов инфраструктуры портов и месторождений, ледостойких сооружений. Этим определяется круг основных потребителей – ими являются проектировщики ледостойких сооружений, компании-судовладельцы, операторы арктических и замерзающих портов, добывающие компании (в том числе нефтегазовые), имеющие лицензионные участки на арктическом шельфе или осуществляющие транспортировку полезных ископаемых (углеводородного сырья, угля, руд и т.п.) морскими судами и трубопроводами с месторождений, расположенных в регионе.
Объектами исследований является ледяной покров (дрейфующий и припайный лед, различные ледяные образования), водная среда (течения, волнение, колебания уровня моря и др.), приземная атмосфера (метеорологические характеристики – температура, ветер, влажность и т.п.), литодинамические условия (перемещение донных осадков, экзарация дна килями ледяных образований и др.), опасные и особо опасные гидрометеорологические явления.
При осуществлении шельфовых проектов роль ФГБУ «ААНИИ» заключается в сборе и анализе данных о ледовом и гидрометеорологическом режиме и предоставлении проектировщикам (или заказчикам) оценок по природному блоку. В случае необходимости (как правило, при недостатке исходных природных данных) применяется математическое и физическое моделирование. Стандартной формой отчетности по результатам проведенных экспедиционных исследований являются научно-технические отчеты, предоставляемые заказчикам работ. Кроме этого, специалисты ФГБУ «ААНИИ» могут предоставить различные типы документов: рекомендации (выбор локации портов и т.п.), концептуальные разработки (например – системы управления ледовой обстановкой), и различные специфические технические условия для объектов строительства (ЛТУ/ВЛТУ/СТУ).
В крупнейших шельфовых проектах на шельфе арктических и замерзающих морей России ФГБУ «ААНИИ» выполнял полный цикл изысканий: сбор информации (архивные и полевые материалы), обработку данных (включая моделирование), получение исходных параметров по природному блоку для проектировщиков в виде ЛТУ/ВЛТУ/СТУ и предоставление отчетов по инженерным гидрометеорологическим изысканиям (в том числе ледовым).

 Нормативная база проводимых изысканий
Инженерно-гидрометеорологические изыскания входят в состав инженерных изысканий для строительства, которые регламентируются «Сводом правил», обязательных к исполнению на территории РФ (СП 47.13330.2016; СП 482.1325800.2020). Инженерные изыскания для строительства – это работы, проводимые для комплексного изучения природных условий района (площадки, участка, трассы) проектируемого строительства. 
Инженерно-гидрометеорологические изыскания подразумевают последовательность действий от сбора и изучения архивных материалов (1) – через изучение реальных гидрометеорологических параметров in situ (2) – к анализу, обобщению и разработке рекомендаций с оформлением технических отчетов (3). В состав инженерно-гидрометеорологических изысканий (согласно СП 47.13330.2016) входят:
•      сбор, анализ и обобщение материалов гидрометеорологической и картографической изученности территории (акватории); рекогносцировочное обследование территории и/или акватории;
•      наблюдения за характеристиками гидрометеорологического режима территории (акватории);
•      ледовые исследования;
•      изучение опасных гидрометеорологических процессов и явлений;
•      литодинамические исследования (в прибрежной, шельфовой зоне и на акватории морей);
•      камеральная обработка материалов с определением расчетных гидрологических и (или) метеорологических характеристик; составление технического отчета и др.
Перечень изучаемых параметров и методики, определяющие проведение работ, приводятся (кроме указанных выше) в ряде нормативных документов, например:
·         СП 11-103-97. «Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства»;
·         СП 11-114-2004 «Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений»;
·         СП 38.13330.2018 СНиП 2.06.04-82* «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)»;
·         СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология»;
·         СП 277.1325800.2016 «Сооружения морские берегозащитные. Правила проектирования»;
·         СП 287.1325800.2016 «Сооружения морские причальные. Правила проектирования и строительства»;
·         СП 350.1326000.2018 «Нормы технологического проектирования морских портов»
·         СП 369.1325800.2017 «Платформы морские стационарные. Правила проектирования»;
·         СП 378.1325800.2017 «Морские трубопроводы. Правила проектирования и строительства»;
·         СП 444.1326000.2019 «Нормы проектирования морских каналов, фарватеров и зон маневрирования»;
·         ГОСТ Р 57148-2016 (ИСО 19901-1:2015) «Сооружения нефтегазопромысловые морские. Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических факторов»;
·         ГОСТ Р 54483-2011 (ИСО 19900:2002) «Нефтяная и газовая промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования».
С учетом разнообразия объектов строительства и особенностей гидрометеорологических (и ледовых) условий, в рамках ИГМИ также могут осуществляться различные специальные исследования. Учитывая это возможно существенное расширение как перечней параметров и методик, так и списка регламентирующих нормативных документов.
  Инженерно-гидрометеорологические изыскания на арктическом шельфе 
На рисунке 1 представлена хронология ИГМИ на шельфе арктических/замерзающих морей, построенная на основании результатов работ лаборатории «Арктик-шельф» им. Г.К. Зубакина (ЛАШ) ФГБУ «ААНИИ».
рис 1.jpg
Ом – Охотское море, Бм – Белое море, Км – Каспийское море, СП – Северный поток,
Балтийское море: 1 – НТ, г. Приморск, 2 – п. Высоцк, 3 – б. Портовая, 4 – ЛАЭС-2, 5 – Нарвский залив
Баренцево море: 6 – ОТ нефти, 7 – п. Печенга, 8 – зал. Русская Гавань, 9 – м. Святой Нос, 10 – Чешская губа, 11 – м. Б. Румяничный, 12 – м. Микулкин, 13 – Кольский ЛУ, 14 – порт м. Пырков, 15 – Адмиралтейский ЛУ, 16 – Видяево, 17 – Пахтусовский ЛУ, 18 – Териберка, 19 – губа Ура, 20 – ЗФИ, 21 – Долгинское НМ, 22 – Варнекский ЛУ, 23 – Западно-Приновоземельский ЛУ, 24 – Федынский ЛУ, 25 – Альбановский ЛУ, 26 – Южно-Приновоземельский ЛУ, 27 – Северо-Западный ЛУ, 28 – Центрально-Баренцевоморский ЛУ, 9 – Хейсовский ЛУ
Карское море: 30 – м. Дровяной, 31 – Ленинградское ГНМ, 32 – Русановское ГКМ, 33 – Адерпаютинское НМ, 34 – Антипаютинское НМ, 35 – Харасавэй, 36 – Юрхаровское НГКМ, 37 – Новопортовское НМ, 38 – Геофизическое НГКМ, 39 – Сев. и Южный причал, 40 – Южно-Тамбейское ГКМ, 41 – трасса газопровода, 42 – Пайяхское НМ, 43 – Северо-Пайяхское НМ, 44 – терминал Таналау, 45 – Крузенштернское НМ, 46 – залив Шарапов Шар, 47 – о. Голомяный, 48 – Каменномыское-море ГМ, 49 – м. Каменный, 50 – с. Тамбей, 51 – терминал Ямбургского НГКМ, 52 – м. Лопатка, 53 – МТ Бухта Север, 54 – МТ Сырадасайского УМ, 55 – Семаковское НМ
Море Лаптевых: 56 – о. Котельный, б. Темп, 57 – Оленекский залив, 58 – Тормторское РММ
Чукотское море: 59 – прол. Лонга, м. Шмидта

ЛАШ является специализированным подразделением ФГБУ «ААНИИ», созданным в 1991 г. для обеспечения оценками гидрометеорологического и ледового режима различных стадий проектирования, строительства, эксплуатации и демонтажа гидротехнических сооружений (платформы, терминалы, подводные трубопроводы, кабели связи и др.) в шельфовой зоне арктических и замерзающих морей. Задачами ЛАШ являются научно-прикладные и экспедиционные гидрометеорологические исследования, проводимые с целью обеспечения необходимой гидрометеорологической информацией геофизических, разведочных, изыскательских, проектных, инженерных работ и других практических видов деятельности на арктическом шельфе. Об интенсивности и результативности деятельности лаборатории «Арктик-шельф» говорит тот факт, что в период 1991–2019 гг. этим подразделением подготовлено более 450 информационных и научно-технических отчетов по различным объектам на шельфе арктических и замерзающих морей (Бузин, 2020).
Рисунок 1 отражает общую тенденцию трех десятилетий: постепенное смещение интересов добывающих компаний с запада на восток – от относительно мягкого в смысле ледовых условий Баренцева моря к месторождениям, расположенным в более суровых арктических условиях (Карское море и более восточные акватории). Таким образом, приведенный рисунок косвенно подтверждает прогресс в методах и технологиях, достигнутый в индустрии добычи на шельфе с начала 90-х годов ХХ века.
На рисунке 2 представлены основные объекты на шельфе Арктики, где проводились ИГМИ и степень их изученности (согласно результатам деятельности ЛАШ). Здесь также представлены пункты, в которых производились работы по обеспечению выгрузки на припай (обозначены значком «судно»). Для удобства восприятия размеры «окружностей» отображены пропорциональными суммарному количеству проведенных экспедиций и подготовленных отчетов для каждого объекта изысканий.
 рис 1.jpg
Широко известными для интересующихся освоением Арктики объектами инженерно-гидрометеорологических изысканий на российском арктическом шельфе являются: Штокмановское ГКМ, Приразломное НМ, Южно-Тамбейское ГКМ (порт Сабетта), отгрузочные терминалы Варандейский и «Ворота Арктики» и др.
Информация о выполненных коллективом ЛАШ ФГБУ «ААНИИ» инженерно-гидрометеорологических изысканиях на наиболее известных объектах, а также статусе проектов (на сегодняшний день) приведена ниже:
1)      ШГКМ – проведен полный цикл изысканий по ледовому режиму, подготовлены локально-технические условия (ЛТУ) и ледовая спецификация для проектирования. В настоящее время проект «заморожен» (на неопределенный срок) владельцем лицензии на поиск, геологическое изучение и добычу газа и газового конденсата (ПАО «Газпром»).
2)      Приразломное НМ – проведен полный цикл изысканий по ледовому режиму. Оценки гидрометеорологического режима в форме ЛТУ предоставлены проектировщикам для создания МЛСП (морской ледостойкой платформы) «Приразломная», которая установлена и работает на месторождении.
3)      Южно-Тамбейское месторождение – проведен полный комплекс инженерных гидрометеорологических изысканий для проектирования порта, отгружающего сжиженный природный газ (СПГ). На месторождении построен завод по сжижению газа и порт Сабетта

 Специфика инженерно-гидрометеорологических работ по различным проектам

  Приведем примеры комплексов гидрометеорологических изысканий, выполненных ЛАШ ФГБУ «ААНИИ» для указанных выше наиболее известных шельфовых проектов.
Для Приразломного НМ было проведено 7 зимних и 6 летних экспедиций, для Штокмановского ГКМ – выполнено 8 зимних экспедиций. Зимние работы на ледяном покрове выполнялись методом судовых ледовых станций и вертолетных десантов (вертолет базировался на НЭС «Михаил Сомов» или на берегу (для Приразломного НМ) в районе п. Варандей).
Для Южно-Тамейского и Салмановского месторождений (п. Сабетта) был проведен цикл из 8 летних и 7 зимних экспедиций в период 2005–2017 гг., при этом изыскательская партия базировалась или на берегу, или на судне.
В период 2012–2020 гг. ПАО «НК «Роснефть» провела крупномасштабные исследования природной среды в районе лицензионных участков, расположенных на российском арктическом шельфе. Говоря об этих крупнейших исследовательских работах, отметим, что в период их выполнения ААНИИ спланировал, организовал и провел для ПАО «НК «Роснефть» 4 зимних и 13 летних экспедиций в Арктику. Работы включали в себя исследования морфометрических и физико-механических характеристик ледяного покрова и айсбергов, определение их дрейфа, изучение морских течений, исследования айсбергопродуцирующих ледников и ряд других задач. Сотрудники ЛАШ принимали активное участие как в зимних, так и в летних экспедиционных исследованиях, выполняя аэрофотосъемку ледяных образований, расстановку радиомаяков для определения дрейфа ледяного покрова и айсбергов, наблюдения за течениями и термохалинной структурой водных масс, установку на длительный срок донных станций с самописцами течений, уровня моря и осадки ледяного покрова, а также анализ собранных материалов (Презентация ЛАШ, 2020).
Основные методы исследования ледяного покрова и ледников, применявшиеся в период работ по проекту обустройства Штокмановского ГКМ и в более поздних проектах, перечислены ниже (рисунки 3, 4):

рис 1.jpg
  • использование снимков ИСЗ различного диапазона – для мониторинга кромки льда, определения возрастного состава льдов, сплоченности, раздробленности льдов, размеров полей, выявления айсбергов.
  • использование подводного телеуправляемого аппарата и ГЛБО – для получения видеоизображений и 3D-картины подводных частей торосов, определения их объемов.
  • использование АФС – для получения информация о плановых размерах торосов и айсбергов, построения 3D-картин их верхней части, определения ее объема.
  • радиолокационные исследование ледников ЗФИ и Новой Земли – для определения толщины ледников, объемов льда, потенциала айсбергообразования, максимальных размеров айсбергов, оценки отступания ледников (выполнял ИГ РАН). 

На рисунке 4 слева представлены методы исследования морфометрических особенностей и внутренней структуры торосистых образований (геодезическая съемка и сквозное бурение (Наумов, Скутина, 2019). Далее показаны методы изучения физико-механических свойств ледяного покрова (температура, соленость, плотность, структура, прочностные свойства льда). Правее приведены примеры изучения динамики ледяного покрова и айсбергов с помощью радиомаяков. В крайнем правом столбце показаны примеры экспериментов по определению глобальных ледовых нагрузок в 2008 г. (датчики и измерительные системы были расположены на корпусе судна). Отметим, что в мире насчитываются буквально единицы организаций, способных провести подобные крупномасштабные испытания и сами испытания очень редки (Сазонов, Чернов, 2016).

рис 1.jpg

В безледный период на акваториях лицензионных участков проводятся гидрологические и литодинамические исследования. Со специально оборудованных судов проводятся гидрологические съемки и установки автономных донных станций, которые позволяют получить долговременные серии данных о колебании уровня моря, волнении, параметрах течений, а также рельефе нижней границе дрейфующего льда в конкретной интересующей точке.

Использование геофизических и гидрографических методов позволяет проводить литодинамические исследования (для данных работ привлекаются профильные субподрядные организации). Эти исследования включают в себя определение батиметрии акватории, динамику рельефа дна и берегов, направление потока наносов/размывов. Они позволяют картировать донные отложения и ледовую экзарацию (пропашки дна килями ледяных образований).

После завершения полевых исследований проводится камеральная обработка (в том числе – научный и инженерный анализ собранных данных), включающая в себя:

•      статистическую обработку данных, выделение трендов, подбор типов и параметров распределений;

•      изучение сезонной и межгодовой изменчивости;

•      уточнение режимных значений характеристик природной среды;

•      исследование связей между различными процессами и явлениями;

•      построение карт, профилей, разрезов гидрологических, ледовых, литодинамических характеристик;

•      определение нормативных значений ледовых и гидрологических характеристик для расчета ледовых нагрузок (Презентация ЛАШ, 2020).

Конечной целью инженерно-гидрометеорологических изысканий является обеспечение проектировщиков необходимым набором информации, содержащей (применительно к конкретному объекту капитального строительства) оценки гидрометеорологических условий, расчетных параметров по ветру, течению, волнению, ледовому режиму, уровню моря и другим гидрометеорологическим характеристикам, необходимым для принятия проектных решений (Гудошников и др., 2020). Наиболее полно такая информация представляется в виде временных локальных технических условий (ВЛТУ).

Для шельфовых проектов МЛСП Приразломная, Штокмановское ГКМ, Варандейский терминал в результате работ ААНИИ были выпущены ЛТУ по ледовым условиям. Экспедиционные работы в 2012–2017 гг., проводившиеся на лицензионных участках Карского моря (Восточно-Приновоземельские 1, 2, 3) и моря Лаптевых (Усть-Оленекский, Усть-Ленский) в интересах ПАО «НК «Роснефть» завершились разработкой ВЛТУ по всему комплексу гидрометеорологических условий.

На основе ЛТУ/ВЛТУ разрабатывается стратегия освоения объектов, выбираются технические средства освоения, определяется необходимая инфраструктура. Состав ЛТУ/ВЛТУ может различаться в зависимости от объекта (таблица 1).

рис 1.jpg

 

Ямальские проекты / проекты в Обской губе

Освоение удаленных территорий Арктики невозможно без сопутствующего развития транспортной инфраструктуры. Хотя некоторые технические объекты (МЛСП «Приразломная», отгрузочные терминалы типа Варандейского или «Ворот Арктики») самодостаточны во взаимодействии с морскими грузовыми судами, для ряда объектов по добыче и переработке сырья, расположенных на суше, необходима портовая инфраструктура (временная или постоянная). В первую очередь здесь имеются в виду наиболее масштабные проекты освоения Ямала и Обской губы (Бованенковское, Харасавейское, Южно-Тамбейское и др. месторождения). Отметим, что в настоящее время именно Обская губа является наиболее загруженным сегментом Северного морского пути. По оценкам профильных специалистов, объем морских перевозок в Обской губе (в первую очередь – вывоз углеводородов) превышают 80 % всего трафика СМП.

Массовый завоз материалов для строительства портов и других объектов при освоении территории в условиях отсутствия дорожной сети возможен только морским путем, при этом особое значение приобретают выгрузки на припай у неподготовленного берега (та самая «временная транспортная инфраструктура»). Обеспечение операций такого рода, лежащих на стыке инженерных изысканий, ледотехнических работ и специального гидрометеорологического обеспечения, было вновь (после долгого перерыва) начато специалистами лаборатории «Арктик-шельф» в 2007 г. Вывоз готовой продукции (нефть, газоконденсат) с месторождений в большинстве случаев возможен только морским путем через круглогодично действующие порты или отгрузочные терминалы. Наиболее ярким примером такого объекта является построенный в результате реализации проекта «Ямал СПГ» (компании «Новатэк») порт Сабетта. При проектировании и строительстве этого важнейшего объекта инфраструктуры специалистами ААНИИ был пройден весь цикл изысканий и специальных исследований, начиная от анализа архивных материалов с выбором площадки под строительство до определения конкретных величин гидрометеорологических параметров при разработке проекта порта. Благодаря работе специалистов ААНИИ (в первую очередь – ЛАШ) была определена конфигурация порта, обязательно включающая ледозащитные оградительные сооружения. В первоначальный проект был внесен и ряд других изменений, позволивший существенно повысить безопасность и эффективность круглогодичной работы этого сложного инженерного объекта. Функционирование и развитие порта Сабетта потребовало проведения дополнительных ИГМИ на севере Обской губы. За последние годы были проведены изыскания под удаленный терминал «Утренний» (для обустройства Салмановского (Утреннего) НГКМ на Гыданском берегу), а также исследования, обосновывающие проект модернизации Морского канала на баре Обской губы (Гудошников и др., 2020).

Для беспрерывной работы арктических портов крайне важен учет накопления т.н. «ледяной каши» (битого льда) на судовых трассах и связанная с этим эволюция ледовых каналов в сплошном ледяном покрове. Конфигурация подходных каналов и ворот порта зачастую определятся минимально необходимым количеством ледяных каналов и их геометрией. Накопление «ледяной каши» в замерзающем порту может достигнуть критического уровня и вызвать остановку судоходства. Для предотвращения такой ситуации в рамках инженерных изысканий необходимо выявить потенциальные зоны наибольшего накопления «ледяной каши», оценить затраты тепла для поддержания в них требуемой толщины льда и определить оптимальные параметры системы контроля ледообразования (СКЛ). Для порта Сабетта проводились специальные исследования в форме НИР с натурными экспериментами малой СКЛ в 2014–16 гг. (рисунок 5).

рис 1.jpg

Еще одним важным аспектом, определяющим бесперебойную и безаварийную работу п. Сабетта, является прохождение узкого Морского канала, расположенного на баре Обской губы, газовозами типа Yamalmax (длина – 299,0 м, ширина – 50,13 м, осадка – 13,0 м). Отметим, что этот канал является основным для судов по вывозу СПГ и газоконденсата с месторождений «Новатэка». Для определения периодов времени с дрейфом льда, допустимым для прохождения канала газовозами, по предложениям сотрудников ЛАШ ФГБУ «ААНИИ» в 2018 г. были внедрены элементы СУЛО (система управления ледовой обстановкой). Идея заключалась в оперативном получении и предоставлении данных, необходимых для экспертного прогноза дрейфа льда. Это, прежде всего, данные по фактическому дрейфу ледяных полей, приливам (колебаниям уровня) и ветру в течение всего ледового сезона. Для этого использовались радиомаяки, устанавливаемые непосредственно на лед и передающие свои координаты, а также уровнемеры и метеостанции. Были разработаны технологии для автоматизированного получения, обработки и визуализации всей информации (получаемой как с указанных приборов, так и иного оборудования) на Web ГИС (геопортале) (Смирнов и др., 2018) (рисунок 6). Особенностью разработки было и то, что геопортал был адаптирован для использования с любого мобильного устройства.

Здесь необходимо отметить, что разработка геопортала являлась инициативной работой со стороны специалистов ЛАШ и Отдела информационных технологий ФГБУ «ААНИИ». Внедрение этих элементов СУЛО позволило получать информацию о дрейфе ледяного покрова в режиме реального времени, а на ее основе корректировать движение танкеров СПГ и минимизировать их ледокольное сопровождение. 

рис 1.jpg

Влияние результатов инженерно-гидрометеорологических изысканий на проектирование и строительство

Необходимость проведения инженерно-гидрометеорологических и ледовых изысканий в период, предшествующий началу осуществления крупных проектов на арктическом шельфе, представляется очевидной. Недооценка природных условий может впоследствии привести к изменению стратегии освоения, а также дополнительным издержкам на проектирование и строительство. В то же время их переоценка приведет к незапланированным существенным материальным затратам. Необходимы четко выверенные оценки, позволяющие добиться правильного соотношения затраченных средств и получаемого результата, при этом без рисков надежности эксплуатации сложных инженерных объектов функционирующих в условиях суровой, но очень чувствительной к антропогенному воздействию природы Арктики. Сказанное можно проиллюстрировать двумя характерными примерами:

1)      Обнаружение большого количества айсбергов в мае 2003 г. в районе Штокмановского ГКМ привело к переоценке айсберговой угрозы (оценки повторяемости проникновения айсбергов в район платформы и вероятности их столкновения с ней увеличились в три раза (Наумов, 2004), что привело к отказу от концепции TLP/SPAR для добычной платформы в пользу FPU (Карлинский и др., 2011; http://www.shtokman.ru/project/about/offshore/). Это решение усложнило и замедлило выполнение проекта (который впоследствии в силу различных обстоятельств был отложен).

2)      Результаты изучения ледового режима в районе строительства порта Сабетта показали реверсивный дрейф ледяного покрова (Voinov, Nesterov, 2013) и обосновали необходимость проектирования и строительства дополнительной (северной) секции ледозащитных сооружений. Это привело к значительному удорожанию проекта, но позволило существенно снизить риски для работы порта в зимне-весенний период и надежно обеспечило его круглогодичное функционирование.

 Заключение и выводы

В заключение сформулируем основные выводы, следующие из представленного обзора:

  1. Роль инженерно-гидрометеорологических и ледовых изысканий при проектировании и строительстве объектов освоения арктического шельфа зачастую является определяющей.
  2. В деятельности ФГБУ «ААНИИ» (основного государственного научного центра, занимающегося изучением природной среды полярных районов и ее воздействием на деятельность человека) в последние 30 лет успешно развивается направление инженерно-гидрометеорологических (в том числе ледовых) изысканий (ИГМИ).
  3. Для наиболее значимых проектов на арктическом шельфе РФ весь комплекс ИГМИ был проведен ФГБУ «ААНИИ».
  4. ФГБУ «ААНИИ» обладает:

·         специализированными научно-исследовательскими судами, предназначенными для работы в полярных районах;

·         значительным опытом организации и проведения изыскательских работ на шельфе арктических и замерзающих морей любой степени сложности (включая крупнейшие проекты);

·         квалифицированными специалистами, оригинальными методиками, современным приборным парком;

·         огромным опытом сбора, анализа и интерпретации гидрометеорологической и ледовой информации (в том числе в рамках специальных исследований), необходимой на всех стадиях проектирования и строительства гидротехнических объектов разного назначения.


 Литература

Интернет-сайт ФГБУ «ААНИИ», Предмет и цели деятельности ААНИИ: http://www.aari.ru/main.php?lg=0&id=431

СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства»

СП 482.1325800.2020 (Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства. Общие правила производства работ)

«Роль инженерно-гидрометеорологических изысканий ААНИИ в обеспечении стабильного освоения шельфа Российской Арктики» – презентация лаборатории «Арктик-шельф» на Международной научной конференции «КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ», 2–4 марта 2020 г., СПб, ААНИИ.

Гудошников Ю.П., Бузин И.В., Андреев О.М., Нестеров А.В., Смирнов К.Г., Виноградов Р.А., Наумов А.К., Скутина Е.А. (2020). Роль инженерных гидрометеорологических изысканий «ААНИИ» в обеспечении стабильного освоения шельфа Российской Арктики / Международная научная конференция «КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ», Санкт-Петербург, 2–4 марта 2020 г., 3 с.

Бузин И.В. Лаборатория «Арктик-шельф» им. Г.К. Зубакина // Российские Полярные Исследования № 1 2020 г., ГНЦ РФ «ААНИИ», с. 15–18, СПб.

Наумов А.К. (2004). Распределение айсбергов в районе Штокмановского газоконденсатного месторождения и оценки столкновения айсбергов с платформой // Тр. ААНИИ – 2004 – т. 449 – с. 140–152.

Карлинский С.Л., Малютин А.А., Чернецов В.А. (2011). Аспекты безопасности добычного заякоренного судна при работе во льдах с применением системы отсоединения от якорной системы // Тр. 10-й Межд. конф. и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO/CIS Offshore 2011) (РФ, С.-Петербург, 13–16 сентября, 2011), РФ, С.-Петербург, 2011, с. 456–461.

Морской добычной комплекс (http://www.shtokman.ru/project/about/offshore/).

Наумов А.К., Скутина Е.А. (2019). Методики оценки параметров ледяных образований // Проблемы Арктики и Антарктики, 2019. № 1(65). С. 84–98.

Сазонов К.Е., Чернов А.В. (2016). Экспериментальные методы определения глобальной ледовой нагрузки на морские инженерные сооружения // Арктика: экология и экономика. – 2016 – № 2 (22). – С. 90–97.

Смирнов К.Г., Демчев Д.М., Бузин И.В., Гудошников Ю.П., Корельская Н.Л., Нестеров А.В., Скутина Е.А. (2018). Развитие локального мониторинга ледовых и гидрометеорологических условий для обеспечения безопасной навигации в Обской губе // Тр. Межд. конф. и выставки по судостроению и разработке высокотехнологичного оборудования для освоения континентального шельфа OFFSHORE MARINTEC RUSSIA – 2018. 2–5 октября 2018 года, Санкт-Петербург – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2018. – 245 с. ISBN 978-5-93808-323-3.

Voinov G.N., Nesterov A.V. (2013). The Tidal Effects in the Northern Ob Bay / Proc. 22nd Int. Conf. Port and Ocean Eng. under Arctic Conditions, June 09–13, Espoo, Finland, 2013, 6 p.

Морской порт САБЕТТА. Структура портовых сборов https://hydro-state.ru/port_sabetta

 



Статья «Роль инженерно-гидрометеорологических и ледовых изысканий ААНИИ в обеспечении стабильного освоения шельфа Российской Арктики» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№2, Февраль 2021)

Авторы:
Комментарии

Читайте также