Северный Ледовитый океан является самым богатым по части природных ресурсов среди всех мировых океанов, но также он является «лидером» по сложности природно-климатических условий и количеству проблем, связанных с территориальным разделением между приарктическими странами, такими как Россия, США, Дания (Гренландия), Канада, Норвегия [1] (рис. 1).
При планировании работ по освоению углеводородного потенциала, сосредоточенного на континентальном шельфе Арктики, следует учитывать факт роста активности и повышенного внимания со стороны не только приарктических стран, но и других государств, заинтересованных в реализации своих интересов в этом регионе. Арктический совет, Арктический экономический совет, Арктический круг, Северное измерение, Совет Баренцева/Евроарктического региона – это далеко неполный перечень международных организаций, зачастую плохо гармонизированных друг с другом, которые, так или иначе, пытаются определить будущее Арктики.
Сегодня собственные программные документы стратегического характера по реализации интересов в Арктике имеет не только традиционная «пятерка» (Россия, США, Норвегия, Канада и Дания) и субарктические Финляндия, Швеция и Исландия, но и КНР, Южная Корея, Япония, Великобритания, Германия, Франция, Италия и Испания. Данный факт доказывает, что международная борьба за арктические ресурсы будет только обостряться.
Планы по развитию арктической зоны России – это амбициозный и в то же время насущно необходимый для России стратегический проект. Многие эксперты считают, что проект освоения Арктики точнее было бы назвать «переосвоением», потому что предполагает переосмысление концепции и условий функционирования ранее созданного хозяйственного, социального и инфраструктурного потенциала этого уникального макрорегиона и обогащение государственной политики его развития новыми стратегическими решениями.
Учитывая активную заинтересованность европейских и азиатских стран представлять свои интересы на континентальном шельфе Арктики, Российская Федерация в первую очередь должна разрабатывать концепцию освоения углеводородных ресурсов арктического континентального шельфа, основанную на создании инновационной передовой техники, технологии, сооружений и оборудования с учетом принципиальных особенностей региона.
Принципиальная особенность освоения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа связана с оценкой степени технической доступности, т.е. с техническим обеспечением выполнения всех этапов реализации технологических процессов разведки, бурения, разработки, обустройства, эксплуатации, консервации и ликвидации объектов обустройства морских нефтегазовых месторождений.
Для арктического шельфа России техническая доступность ресурсов по критерию возможности освоения в основном определяется гидрометеорологическими условиями региона работ. Причем наиболее значимыми факторами являются глубина моря, продолжительность межледового периода, вероятность пропахивания дна моря ледяными торосами и появления айсбергов в районах расположения месторождений, а также наличие сейсмической активности.
С учетом степени влияния этих факторов выполняется экономическая оценка, принимаются решения о создании морского нефтегазового промысла.
Морские нефтегазовые промыслы могут быть надземными, подземными, надводными, подводными и комбинированными.Таким образом, каждый из типов промыслов требует создания соответствующих конструкций объектов бурения, добычи, подготовки, хранения и транспортировки добываемой продукции, а также береговые базы обеспечения.
Необходимо отметить, что для условий российской части континентального шельфа Арктики, по концептуальным экспертным оценкам, в основном будут применяться комбинированные нефтегазовые промыслы с применением морских ледостойких платформ и подводных добычных комплексов.
Определяя возможность применения того или иного типа морского нефтегазового промысла на акваториях с предельно кротким межледовым периодом, надо иметь в виду, что разбуривание куста всех эксплуатационных скважин будет невозможно без применения специальных ледостойких буровых установок. Причем на начальном этапе типы промыслов рассматриваются по принципу возможности их применения в данных условиях, а объекты обустройства – без учета их массогабаритных и технологических характеристик [2].
Методологические отличия проектов или технологических схем разработки морских месторождений заключаются в том, что для морских условий, в отличие от освоения залежей на суше, крайне важно построить гидродинамическую модель, определяющую оптимальные показатели разработки (количество и дебит скважин, их расположение, минимальное устьевое давление, темпы ввода фонда скважин и т.д.). Размещение забоев скважин может не отличаться от условий сухопутных месторождений, а расположение их устьев определяет место и количество скважин в кусте. В условиях континентального шельфа, как правило, все эти вопросы должны решаться в комплексе. Как бы ни казалось, на первый взгляд, нелогично, но часто при выборе технологической схемы разработки морских нефтегазовых месторождений, особенно когда оно находится далеко от береговой инфраструктуры, сначала рассматриваются варианты транспорта добываемой продукции.
Затем устанавливаются технологические параметры транспортируемой продукции при входе в береговой магистральный трубопровод, что, в свою очередь, определяет технологическую схему обустройства и характеристики объектов морского добычного комплекса.
Поддержка входных параметров транспортируемой продукции при входе в промысловые трубопроводы зависит от устьевых параметров эксплуатационных скважин. Следовательно, эти параметры скважин должны определяться с учетом необходимых входных параметров промысловых трубопроводов. Последние зависят также от рельефа дна по трассе и протяженности морских трубопроводов.
Таким образом, при создании проекта технологической схемы разработки морских углеводородных месторождений должны быть учтены все особенности их обустройства и эксплуатации, кроме того, следует отметить, что на суше нефтегазовый промысел имеет только один вид – надземный, исходя из которого и определяются типы объектов обустройства.
Конструкции морских нефтегазопромысловых инженерных сооружений – объектов обустройства морских нефтегазовых месторождений, кроме их технологического назначения (бурения, добычи, подготовки, хранения и транспорта добываемой продукции), не имеют ничего общего с конструкциями объектов обустройства континентальных нефтегазовых месторождений, так как находятся под воздействием не только атмосферы и литосферы, но и гидросферы, создающей большое количество проблем при проектировании, строительстве и эксплуатации морского нефтегазового промысла. Особенно сложными являются участки в плоскостях между атмосферой и гидросферой, а также между гидросферой и литосферой. Поэтому комплексные технико-технологические решения по поиску, разведке, обустройству и эксплуатации морских месторождений принимаются на основе интегрирования всех воздействующих факторов атмосферы, гидросферы и литосферы (рис. 2).
Для создания ледостойких нефтегазопромысловых сооружений необходимо использование передовых достижений океанологии, гидрометеорологии, гидрологии, гидродинамики, аэродинамики, гидрографии, льдотехники, теории сооружений, инженерной геологии, судостроения и других научных дисциплин, практически не используемых при обустройстве объектов континентальных нефтегазовых месторождений.
Известно, что методы проведения поисково-разведочных работ (ПРР) зависят от гидрометеорологических условий акваторий континентального шельфа, особенно от ледовых условий. Кроме того, на типы технических средств влияет и глубина воды над нефтегазоносными участками. Поэтому на стадии концептуальных исследований достаточно районировать шельф только по этим двум гидрометеорологическим условиям и определить типы инженерных сооружений, необходимых для ПРР.
На следующем этапе можно оценить, насколько применимы или апробированы предлагаемые типы сооружений, и в зависимости от этого предложить приоритетные направления развития работ в области морского нефтегазопромыслового инженерного строительства.
Эффективность освоения ресурсов нефти и газа в основном зависит от обоснованности выбора типов нефтегазопромысловых сооружений, являющихся главным объектом обустройства морских месторождений, на которых выполняются все технологические процессы.
Обоснованность принятия определенного решения зависит, в свою очередь, от полноты и достоверности технологических, инженерно-геологических, гидрометеорологических, производственных, экономических и экологических факторов, анализ которых дает возможность не только подобрать типы нефтегазопромысловых сооружений, но и разработать общую концепцию схемы освоения, как месторождений, так и региона в целом
Освоение морских месторождений, особенно арктических, связано с высокой капиталоемкостью, тяжелыми гидрометеорологическими условиями, неразвитостью инженерно-технической и транспортной инфраструктур, все это совокупно позволяет рассматривать реализацию морских нефтегазовых проектов, связанную с повышенными рисками [3]. Поэтому анализ основных рисков является важной задачей нефтегазовой отрасли, особенно при разработке арктических месторождений (таблица 1, [4]).
Проведенный анализ рисков свидетельствует, что реализация проектов освоения нефтегазовых ресурсов арктического шельфа требует стратегических решений ряда проблем. В современных условиях для разработки и освоения морских месторождений необходим концептуальный подход, под которым понимается подкрепленная принятием нормативно-законодательных документов единая систематизированная последовательность оценки сырьевой базы, повышение технологической возможности, экономической эффективности, обеспечение экологической безопасности проведения работ [3].
Эффективное освоение морских месторождений возможно только при создании комплексной системы обеспечения проектов [5]. Такая система предполагает разработку стратегий с учетом альтернативных вариантов, а также оптимальных технико-экономических решений по всему спектру вопросов, связанных с организацией обеспечения проектов в Арктике.
Стоит отметить, что освоение нефтегазовых месторождений арктического шельфа – это высокотехнологичный процесс, определяющий инновационное развитие целого ряда отраслей и территорий, формирующий кластеры конкурентоспособности. Потребуется разработать целый ряд новых технологий добычи и транспортировки углеводородов в экстремальных условиях: надводное и подводное оборудование для разработки шельфовых месторождений на акваториях с длительными или круглогодичными ледовыми условиями [6, 7].
В настоящее время на арктическом шельфе считаются технически доступными для разработки нефтегазовые месторождения, расположенные в зонах с глубинами воды до 50 м при условии отсутствия круглогодичного льда [6]. Для освоения месторождений в условиях сплошного ледового покрова потребуются создание буровых судов и установок в ледостойком исполнении, а также применения систем подводной добычи, подготовки и транспорта продукции.
Отсутствие обслуживающей инфраструктуры создает значительные сложности при организации материально-технического обеспечения морских объектов, организации доставки и ротации персонала в районы проведения работ, а также вывоза продукции.
Освоение Арктики потребует многомиллиардных инвестиций для реализации комплексных проектов разработки месторождений, технико-технологические задачи, возникающие при этом, являются весьма непростыми и зачастую не имеют аналогов в мировой практике.
Основные проблемы, требующие решения, можно с определенной степенью условности разделить на технические, связанные с отсутствием необходимых технических средств и технологий, и транспортные, в которых к техническим добавляются такие факторы, как ограниченный навигационный период, значительная удаленность объектов морского промысла от объектов береговой инфраструктуры и ее неразвитость.
Капиталовложения в арктические проекты несоизмеримо выше затрат на освоение месторождений в других регионах. Срок окупаемости инвестиций в этом регионе достаточно велик. Отсутствие опыта работы в сложных ледовых и климатических условиях ставит сложную задачу по созданию совершенно новых технологий для освоения месторождений, причем для большинства перспективных площадей арктического шельфа отсутствуют апробированные технические решения.
В настоящее время на континентальном шельфе США, Норвегии и России в Арктике реализуются лишь единичные проекты. По оценкам экспертов, в силу высоких затрат на освоение и отсутствия необходимых технологий и технических средств до 2030 г. на арктическом шельфе будут проводиться главным образом геолого-разведочные работы и подготовка месторождений к последующему масштабному освоению.
