На сегодняшний день освоение месторождений нефти и газа на арктических побережьях и континентальном шельфе является важным и актуальным направлением развития нефтегазового комплекса России. Формирование ресурсной базы углеводородов и другого стратегического сырья в пределах континентального шельфа и в прибрежной зоне Российской Арктики на долгосрочную перспективу, с целью компенсации истощающихся месторождений суши, предполагает расширение масштабов морских геологоразведочных и инженерных работ в Арктике, где уровень изученности самых разведанных арктических морей – Баренцева и Карского в несколько раз ниже, чем аналогичных акваторий у Норвегии, Канады или США.
Во многом данное отставание является следствием распада Советского Союза: активная работа по изучению арктического шельфа с целью его последующего освоения развернулась в конце 1970 – начале 1980-х гг. в СССР, и перспективы связывались в первую очередь с Печорским и Карским морями. После распада СССР российский исследовательский флот сократился в разы, а буровой флот был распродан либо работал практически исключительно на шельфе Западной Европы, Азии, Африки и Южной Америки, постепенно морально и технически устаревая и списываясь. Фактическое прекращение геологоразведочных работ в Арктике после 1991 г. и утрата арктического бурового флота привели в настоящий момент к отставанию страны от основных мировых игроков, и на сегодняшний день степень изученности арктического континентального шельфа Российской Федерации остается крайне низкой: Баренцево море – 20 %, Карское – 15 %, моря Восточно-Сибирское, Лаптевых и Чукотское – первые проценты [1, 2, 4].
Тем не менее всего на российском континентальном шельфе в Арктике в настоящий момент открыто 25 месторождений, причем все они находятся в Баренцевом и Карском морях (включая Обскую и Тазовскую губы) и имеют извлекаемые запасы промышленных категорий более 430 млн т нефти и 8,5 трлн м3 газа [7].
Если говорить об освоении шельфовых месторождений, то первый и пока единственный добычной нефтегазовый проект, реализуемый на российском арктическом шельфе – это разработка нефтяного месторождения «Приразломное», открытого в 1989 г. в Печорском море. Запасы месторождения оцениваются в 72 млн т нефти. Лицензией на его разработку владеет ПАО «Газпром нефть». В августе 2011 года сюда была доставлена морская ледостойкая нефтедобывающая платформа «Приразломная» проектной мощностью до 6,5 млн т в год. Промышленная разработка месторождения началась в декабре 2013 г. [3, 5, 7].
Тем не менее ресурсный потенциал шельфа высок – Россия обладает самым крупным в мире континентальным шельфом, который имеет площадь 6,3 млн км2, на котором сосредоточено, по разным оценкам, от 58,4 до 72 млрд тонн условного топлива, однако геологическое строение и природные условия на лицензионных участках изучены недостаточно.
Баренцево-Карский шельф рассматривается как основа для дальнейшей поисково-разведочной работы и создания арктической инфраструктуры для освоения морских месторождений. Нефтегазоносные бассейны западного и евразийского блока содержат значительные ресурсы нефти и газа, что доказано открытием уникального Штокмановского газового месторождения в Баренцевом море, нефтяных месторождений Приразломное и Долгинское в Печорском море, сверхкрупных газовых – Русановское, Ленинградское, Семаковское и других – в Карском море. По оценкам, проведенным ВНИИокеангеологией, ВНИГРИ и другими организациями, российская часть западно-арктического шельфа, включая Баренцево, Печорское и Карское моря, составляет более 75 % разведанных запасов всего российского шельфа и потенциально содержит 8,2 млрд т усл. топлива. Особый интерес представляет Штокмановско-Лунинский газонефтеносный район, в который входят Штокмановско-Ледовая, Лудловская и Лунинская седловины. По величине запасов два месторождения района (Штокмановское и Ледовое) относятся к уникальным и одно (Лудловское) – к крупным. Карское море является продолжением Западно-Сибирской нефтегазовой провинции, обеспечивающей 60 % текущей добычи нефти в стране [6].
В результате изучения геологического строения Южно-Карского бассейна силами ПАО «НК "Роснефть"» выделен ряд крупных перспективных структур, таких как Университетская, Викуловская, Татариновская, Рождественского, Кропоткинского, Рогозинская, Розевская, Восточно-Анабарская, Матусевича, Вилькицкого.
Как сообщается в пресс-релизе Роснефти, нефть арктического месторождения Победа в Карском море превосходит эталонную нефть марки Brent и сопоставима по характеристикам с нефтью месторождения Белый тигр шельфа Вьетнама. Такой вывод был сделан специалистами корпоративного института Роснефти – ТомскНИПИнефть [8].
Карская морская нефтеносная провинция, по оценкам экспертов, по объему ресурсов превзойдет такие нефтегазоносные провинции, как Мексиканский залив, бразильский шельф, арктический шельф Аляски и Канады, и сравнима со всей текущей ресурсной базой Саудовской Аравии [9].
По аналогии с сухопутной частью, шельф и внутренние морские воды полуострова Ямал и Гыдан входят в состав крупнейшей Западно-Сибирской мегапровинции и рассматриваются Группой Газпром в качестве приоритетов дальнейшего освоения газового потенциала недр Арктики: активно идет изучение Ленинградского, Скуратовского, Нярмейского, Северо-Харасавейского, Белоостровского, Невского, Морского месторождений на западном шельфе полуострова Ямал. В стадии освоения находятся Семаковское месторождение в акватории Тазовской губы и Северо-Каменномысское и Каменномысское-море в Обской губе Карского моря [6].
ПАО «Новатэк» проводит изучение Геофизического и Северо-Обского месторождений в Обской губе и активно развивает логистическую инфраструктуру для транспортировки СПГ морским путем со своих сухопутных месторождений.
Именно поэтому с 2013 года наблюдается некий исследовательский ренессанс: происходит беспрецедентная активизация как геологоразведки, так и работ, необходимых для грамотной и безопасной ее организации и дальнейшего планирования обустройства месторождений – изучение гидрометеорологических, экологических условий и проведение инженерных изысканий силами нефтегазовых компаний и подрядных организаций. В настоящий момент морскими участками в Арктике обладают три игрока – ПАО «НК "Роснефть"», Группа Газпром и ПАО «Новатэк» [4, 5]. На рисунке 1 желтым цветом отмечены лицензионные участки Роснефти, синим – Газпрома, серым – компании Новатэк.
РИС. 1. Карта лицензионных участков российской части арктического шельфа (НАЦ «Геонедра»)
В настоящее время освоение арктического шельфа ограничивают 4 барьера, такие как:
-
технический (отсутствие необходимого оборудования и технических решений, тяжелые климатические условия),
-
юридический (несовершенная нормативно-правовая база),
-
экономический (стоимость нефти и газа, делающая нерентабельными освоение многих месторождений ввиду высокой себестоимости при текущем уровне технологий),
-
экологический (потенциальные аварии и разливы, негативное воздействие на окружающую среду в результате хозяйственной деятельности, отсутствие адекватных технологий борьбы с нефтяными разливами в ледовых условиях).
Учитывая вышеперечисленные факторы, можно сказать, что для освоения морских месторождений Арктики необходим комплексный подход, включающий в себя развитие и масштабирование технологий, необходимых для реализации экологически безопасных и экономически эффективных геологоразведочных, добычных и транспортных проектов в нетипичных условиях.
В связи с этим реализация любого шельфового проекта в настоявший момент является инновационными и высокотехнологичным процессом, эффективность которого во многом достигается благодаря зарубежным современным технологиям.
На сегодняшний день под воздействием санкций на поставки оборудования для работ на российском шельфе произошло снижение интенсивности международного сотрудничества, что сказалось на темпах освоения арктического шельфа. В то же время появилась возможность для российских компаний проявить себя в росте профессиональных компетенций и выйти на уровень международных требований.
По оценкам экспертов, в среднесрочной перспективе до 2030 г. ввиду снижения цен на нефть, санкций и слабого развития отечественных технологий для обустройства глубоководных месторождений на арктическом шельфе будут проводиться главным образом геологоразведочные работы и осуществляться подготовка прибрежных мелководных месторождений к последующему освоению [1, 2, 3].
Однако даже при самом консервативном сценарии основой развития Российской Арктики в 21 веке, помимо разработки богатых морских нефтегазовых месторождений шельфа, является формирование новых добычных и промышленных районов и сопутствующей береговой инфраструктуры для их обеспечения и вывоза продукции, а также развитие Северного морского пути как транспортной артерии, необходимой для связывания всего происходящего в единый логистический комплекс.
Как процесс геологоразведки, так и освоение месторождений Арктики является сложным вызовом, требующим решения множества вопросов по организации и разработке новых или адаптации существующих технологий для производства всех видов работ – от геологоразведки до обустройства месторождений и организации морской логистики для вывоза продукции.
Для развития отечественных технологий, кроме производственной базы, требуется большое количество как оперативной, так и ретроспективной информации, необходимой для проектирования новой техники, развития технологий и методов ведения хозяйственной деятельности в весьма непростых условиях Арктики, а также для оценки эффективности внедрения тех или иных инноваций. Иными словами, помимо прочего, нужны постоянно обновляющиеся большие данные (Big data), комплексный анализ которых позволит оценивать текущую ситуацию, наметить пути решения известных ограничений и быстро корректировать их реализацию по мере обнаружения новых барьеров.
В нефтегазовой сфере большие данные уже получили глобальное признание как возможность собирать большие объемы информации в режиме реального времени и переводить наборы данных в практические результаты. В условиях низких цен на сырьевые товары экономия времени, снижение затрат и повышение безопасности являются важнейшими результатами, которые могут быть реализованы с помощью машинного обучения в нефтегазовых операциях. Big data предоставляет возможность использовать автоматическое обучение. Как отмечают эксперты, «Большие данные», по мере их развития, существенно изменят энергетический бизнес в будущем, как это уже произошло в различных других отраслях [10].
Компания BP заявляет о том, что объем данных в нефтегазовой отрасли беспрецедентно растет, и их необходимо заключить в структуру, таким образом превратив в информацию, из которой можно извлекать знания. Применение алгоритмов и аналитики данных может помочь компаниям выполнять работу быстрее, лучше, на совершенно ином уровне качества. Самое большое преимущество аналитики в том, что она дает возможность предсказать, что произойдет, вместо того чтобы говорить о том, что уже произошло или происходит [11].
Одним из примеров российских инноваций по данной теме является цифровая система морской логистики «Капитан», разрабатываемая ПАО «Газпром нефть».
Тематика использования больших данных в морской отрасли также начинает крайне активно развиваться. В последние годы данные, генерируемые и собираемые различными устройствами, растут с ошеломляющей скоростью во всем мире. Что касается морского сектора, то страны приступили к осуществлению таких проектов наблюдений, как Арго, Нептун, ГСНО и т.д. По мере внедрения в работу морской отрасли многочисленных методов наблюдений и различных систем морских наблюдений увеличивается объем данных и диверсифицируется формат, который формирует морские большие данные.
Такие факторы, как высокая размерность и периодичность сбора данных различными
морскими наблюдательными проектами по всему миру, приводят к огромному объему морских больших данных. Мировой рынок морских больших данных увеличится в среднем на 21,5 % до 2025 года и, как ожидается, достигнет $3240,5 млн к 2025 году [12].
В российском секторе Арктики морские данные в последние годы также накапливаются крайне динамично в силу целого комплекса причин: хрупкая природа северных морей и суровые климатические условия диктуют необходимость грамотного, комплексного и точного научно-производственного сопровождения деятельности морского нефтегазового комплекса. Поэтому при любом хозяйственном освоении акваторий, согласно как международным, так и государственным нормативам и отраслевым стандартам, требуется их детальное изучение и накопление информации об их состоянии.
На всех этапах изучения и освоения месторождений и транспортировки углеводородной продукции обязательным требованием является выполнение экологического мониторинга, а также инженерных изысканий для получения исходных данных по постановке буровых и проектирования нефтегазопромысловых сооружений на шельфе Арктики.
Так, на стадии получения лицензии производится фоновый экологический мониторинг, оценивающий актуальное состояние участка, до начала геологоразведочных работ производится оценка воздействия на окружающую среду, в рамках которой осуществляется сбор и систематизация всех известных фондовых данных, учитываются природно-климатические, географические и социально-экономические условия, влияющие на рациональное освоение месторождений, оценивается возможное воздействие процесса ГРР и эксплуатации месторождения на окружающую среду. В дальнейшем при полевых инженерных изысканиях и специальных исследованиях получаются данные, необходимые для обеспечения безопасной эксплуатации буровых установок. Далее при обустройстве месторождений нефтегазового комплекса инженерные изыскания и экологические исследования выполняются для проектирования и строительства эксплуатационных сооружений, инфраструктуры и подводных трубопроводов. При эксплуатации осуществляется мониторинг состояния сооружений и оценка качества окружающей среды в ходе экологического мониторинга.
Таким образом, минимально необходимый и предусмотренный законодательством Российской Федерации комплекс мер при геологоразведочных работах, а также строительстве и эксплуатации объектов морской инфраструктуры следующий:
1. Экологический мониторинг на всех стадиях разведки и добычи;
2. Региональные геологоразведочные работы (исследования и изыскания);
3. Гидрометеорологическое изучение условий среды;
4. Инженерные изыскания на стадии ГРР и обустройства месторождения:
• инженерно-геологические изыскания,
• инженерно-гидрометеорологические изыскания,
• инженерно-геодезические изыскания,
• инженерно-экологические изыскания.
Методика выполнения работ, необходимый объем и последовательность комплекса мер определяются в соответствии с нормативно-правовой базой и в соответствии с целями каждого проекта.
Помимо законодательно обоснованных требований, слабая изученность природных условий шельфа Арктики часто вынуждает недропользователей проводить дополнительные исследования с целью восполнения пробелов в знаниях, необходимых им для планирования экологически безопасной и экономически эффективной хозяйственной деятельности.
Так, неполный перечень комплексных научных экспедиций недропользователей в акватории Российской Арктики в 2013–2019 годах следующий:
-
Изучение ледников и айсбергов, геологии Новой Земли и Северной Земли (Роснефть);
-
Изучение моржа и белого медведя (Роснефть);
-
Изучение ледовых условий и разработка методов буксировки айсбергов (Роснефть, Газпром);
-
Изучение биологии нарвалов (Газпром нефть);
-
Изучение региональной геологической структуры арктического шельфа (Роснефть);
-
Комплексное изучение морских и прибрежных экосистем севера Обской губы (Ямал СПГ);
-
Комплексный мониторинг зоны воздействия платформы «Приразломная» на акваторию Печорского моря (Газпром нефть).
В результате своей деятельности недропользователи систематически собирают огромный массив первичных данных о природно-климатических условиях шельфа, включая сведения об экологических, гидрометеорологических, батиметрических и геологических параметрах, сопоставимый по объему с данными, получаемыми государственными структурами Росгидромета и Российской академии наук.
Для оценки объемов получаемой информации был проведен анализ открытых источников, включающий в себя тендерную документацию и отчеты недропользователей и проектных организаций, связанные с хозяйственной деятельностью на шельфе.
Исходя из нее, примерный объем исследовательских работ, проведенный на недропользователями на шельфе Арктики в 2013–2019 году, следующий:
Точек экологического пробоотбора: свыше 3500, из них более 500 – в 2019 году;
Постановок автоматических буйковых и донных станций для изучения гидрометеорологического режима: свыше 100, в 2019 году – 27 (из них 13 – сезонных, 14 – годовых);
-
Участков исследований ледового режима: более 20, из них около 5 – в 2019 году;
-
Точек геологического пробоотбора и геотехнического бурения: свыше 800, из них около 200 – в 2019 году;
-
Сейсморазведки 2D+3D: свыше 190 000 пог. км, из них свыше 13 000 пог. км – в 2019 году;
-
Инженерной геофизики: свыше 20 000 пог. км, из них более 5000 – в 2019 году;
-
Пробурено 8 разведочных скважин, из них 3 – в 2019 году;
-
Организовано 5 комплексных экспедиций (Кара-лето, Чукотка-лето).
Данное количество проб видится реалистичным. Так, в том числе свыше 100 проектов из указанного объема в Арктике за 5 лет выполнено силами Центра морских исследований МГУ имени М.В. Ломоносова, география проектов Центра с 2014 по 2019 гг. отображена на рис. 2.
РИС. 2. География проектов Центра морских исследований МГУ имени М.В. Ломоносова с 2014 по 2019 гг.
Таким образом, учитывая тот факт, что аппаратура и методы сбора информации и подходы к ее получению, применяемые в прикладных исследованиях и инженерных изысканиях аналогичны тем, что применяются в фундаментальных научно-исследовательских работах, за счет ежегодно проводимых работ на шельфе Арктики в руках недропользователей накапливается очень крупный массив данных, существенно увеличивающий изученность природной среды и имеющий большое значение для оценки происходящих в бассейне Северного Ледовитого океана процессов, на основе анализа которого можно было бы грамотно прогнозировать состояние окружающей среды и разрабатывать оптимальные подходы и технические решения для освоения ресурсов морских месторождений и акваторий Арктики в целом.
Основные проблемы данных, принадлежащих компаниям-недропользователям, – их разноплановое качество и слабая доступность получаемых данных для анализа сторонними организациями
Методики, применяемые в ходе работ, принципиально во многом те же самые, однако имеет место разница в методических подходах, требованиях к качеству получаемого материала, что особенно касается экологических исследований.
Одна из причин – устаревшая и медленно обновляющаяся государственная нормативная база, которая диктует применение устаревших технологий и подходов в организации работ. С остальными видами исследований все обстоит несколько лучше. В целом проблема решается, но со скоростью, которая не всегда адекватна текущему уровню научно-технического прогресса.
Основное препятствие – режим коммерческой тайны. Вследствие этого подходы компаний не сбалансированы, и многие наилучшие практики, применяемые тем или иным недропользователем, оказываются не масштабируемы и не всегда развиваются динамично. И если засекречивание данных, касающихся оценки запасов углеводородов, геологического строения нефтегазоносных структур, и могут иметь коммерческий смысл, то информация о биоразнообразии, экологическом состоянии участков, океанографические, гидрометеорологические, геофизические и инженерно-геологические данные могли бы быть крайне важны для разработки новых экологически безопасных и экономически эффективных технологий для освоения ресурсов шельфа, при условии их доступности проектно-изыскательским и научным организациям, государственным НИИ и ВУЗам.
Вторая проблема – большой объем получаемых данных в итоге оседает в архивах компаний и не используется должным образом для аналитики на государственном и отраслевом уровне.
Третья проблема – локализация работ на участках компаний, выполняющих лицензионные обязательства, поскольку каждый недропользователь ограничен своими участками, и обладает полнотой информации только о них. В итоге это не позволяет видеть картину происходящего в Арктике в региональном масштабе и оперативно оценивать происходящие в ней природные процессы, оценивать их динамику и влияние на человеческую деятельность и строить долгосрочные прогнозы.
Выводы и предложения
В ближайшие 10–20 лет число проектов, связанных с функционированием объектов морского нефтегазового и транспортного комплекса в Арктике, скорее всего, будет интенсивно возрастать. Добычные проекты затронут акватории мелководных лицензионных участков в Байдарацкой, Тазовской и Обской губе в Карском и окрестности отмели Пахтусова в Печорском море.
Большое развитие ожидает морской логистический комплекс в связи с интенсификацией вывоза нефти и газа как с сухопутных, так и морских месторождений и развитием Северного морского пути.
В связи с этим активизация исследований окружающей среды хозяйствующими субъектами, скорее всего, неизбежна и приведет к продолжению накопления больших массивов данных и совершенствованию методик их получения. При их унификации и грамотном анализе они могут быть основой для экологически и экономически эффективного планирования освоения шельфа и развития столь необходимых для этого отечественных технологий и методических подходов.
Поэтому для быстрого и эффективного развития технологий необходима гармонизация российской нормативно-правовой базы с подходами к организации работ, а также требований к методам получения, обработки и хранения информации с учетом наилучших отечественных и мировых национальных и отраслевых практик. Важным условием является открытость получаемых данных, возможность введения отраслевых стандартов и обмен наилучшими практиками, по крайней мере на первых этапах в области охраны окружающей среды и минимизации рисков техногенных аварий при реализации арктических проектов. Желательна также более строгая регламентация перечня исследований, синхронизация методических подходов к работам на всех стадиях освоения месторождений и контроль за качеством работ и получаемыми результатами.
С этой целью требуется раскрытие получаемой информации и ее публикация в открытом доступе в электронном виде, для чего необходимо создание единой открытой и пополняемой базы данных, содержащей информацию о природных условиях шельфа Арктики, позволяющей обмениваться большими данными и видеть глобальные тенденции в этом динамично меняющемся регионе.
Все это позволит более детально изучить природу морей Арктики, оперативно разработать и внедрить новые методические подходы к освоению месторождений и предложить меры охраны и минимизации воздействия на окружающую среду хозяйственной деятельности человека.
Литература
1. Ампилов Ю.П. «Новые вызовы для российской нефтегазовой отрасли в условиях санкций и низких цен на нефть» // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – 2017. – № 2. – С. 38–50.
2. Ампилов Ю.П. «Проблемы и перспективы разведки и освоения российского шельфа в условиях санкций и падения цен на нефть» // Научно-технический сборник Вести газовой науки, № 2, 2015. С. 5–14.
3. Ампилов Ю.П. «Сейсморазведка на российском шельфе: проблемы и перспективы в условиях санкций и падения цен на нефть» Offshore [Russia]. – 2015. –№ 4. – С. 38–45.
4. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В. «Освоение месторождений нефти и газа в морях Арктики и других акваториях России» Вестник МГТУ, том 18, № 3, 2015. С. 377–385.
5. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В. «Стратегия, технологии и технические средства поиска, разведки и разработки морских месторождений в Арктике» Вестник МГТУ, том 17, № 3, 2014 г. С. 437–451.
6. Никитин Б.А., Дзюбло А.Д., «Перспективы освоения газовых ресурсов шельфа арктических морей России» // Научно-технический сборник Вести газовой науки, № 4 (32) / 2017. С.15–24.
7. Толстиков А.В., Астафьев Д.А., Штейн Я.И., Кабалин М.Ю., Наумова Л.А. «Запасы и ресурсы углеводородов, перспективы изучения и промышленного освоения недр морей России в ХХI в» Геология нефти и газа, 2018;(4s): С. 73–85.
8. Управление информационной политики ОАО «НК "Роснефть"»: Высокое качество нефти месторождения Победа подтверждено лабораторными исследованиями [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.rosneft.ru/press/news/item/153820/
9. Управление информационной политики ОАО «НК "Роснефть"»: «Роснефть» открыла новое месторождение в Карском море [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.rosneft.ru/press/releases/item/153712/
10. M. Tankimovich, Dr. John Foster/ Big Data in the Oil and Gas Industry: A Promising Courtship/ Plan II Honors Hildebrand Department of Petroleum Engineering, The University of Texas at Austin, May 4, 2018 URL: https://repositories.lib.utexas.edu/handle/2152/65104
11.Pol Stoun; — М.: Number crunching with Big Data, 2014, https://www.bp.com/en/global/corporate/newsandinsights/bp-magazine/number-crunching-with-big-data.html
12. Marine Big Data Market – Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends and Forecast 2017 – 2025, Transparency Market Research, 2017 – URL: https://www.transparencymarketresearch.com/marine-big-data-market.html
Keywords: marine research, engineering surveys, exploration offshore fields, Arctic, oil and gas, hydrocarbon resources, Northern sea route, marine logistics, production, transportation, Big Data.
