USD 73.2351

+0.08

EUR 85.956

+0.03

BRENT 45.05

-0.25

AИ-92 43.34

-0.01

AИ-95 47.57

-0.03

AИ-98 53

+0.01

ДТ 47.93

+0.01

10 мин
30
0

О необходимости создания новых технических средств и технологий для освоения Северного Ледовитого океана

Острота проблем освоения арктических углеводородных ресурсов с каждым годом будет возрастать. Недавний обнародованный правительственный  проект «Социально-экономическое развитие Арктической зоны РФ на период до 2020 г.» в определённой мере раскрывает планы нашего государства. Взятые образцы донного грунта, подтверждающие их принадлежность к грунтам  хребта Ломоносова, ещё должны быть признаны специальной комиссией ООН (которая должна состояться в 2014 году). К сожалению, ни одна страна в мире не заинтересована в положительном для нас решении этой комиссии, в особенности даже те страны (а их свыше 30!), границы которых вообще не соприкасаются с арктическими морями.

И в этом аспекте одним из наиболее убедительных аргументов (исключая силовые) должны стать реально созданные технические средства и апробированные технологические приёмы, которые могут продемонстрировать миру нашу готовность освоения глубоководных ресурсов Северного Ледовитого океана (СЛО), покрытого дрейфующими льдами. Более того, безусловным прецедентом является открытие того или иного месторождения. Поэтому в настоящее время следует активизировать поиски самих месторождений на всей акватории СЛО с тем, чтобы застолбить за нашей страной пальму первенства при дальнейшем его освоении (совершенно естественно, когда сама страна будет определять сроки и последовательность освоения вновь открытых месторождений).

Большинство геологов, занимающихся крупноблочными региональными исследованиями, прогнозируют открытие крупных углеводородных ресурсов в акваториях арктических морей, отличающихся разнообразием глубин, часть которых практически недоступна освоению в настоящее время. Безусловно, мелководные зоны замерзающих вод уже сегодня могут подлежать освоению, поскольку существующие технические средства и технологии способны выполнить свою миссию с вполне рентабельными показателями. Так что остаётся только выявить эти ресурсы и поставить их на службу человечеству. Но, начиная с глубин, превышающих 40-50 м, рентабельность их освоения (непременно в тесной совокупности со сроками их освоения) традиционными погружными (преимущественно гравитационно-свайными) стальными/железобетонными платформами довольно сомнительна (даже с учётом высоких нынешних цен на углеводородные продукты). Ну, а большие глубины, по нашему мнению, следует осваивать с помощью новых, исключительно подводных, а точнее – подлёдных разнообразных технических средств. Под словом «разнообразных» следует понимать необходимость создания действительно разнотипных технических средств в зависимости от глубин. Но, прежде всего, считаем необходимым объяснить, какие факторы повлияли на формулирование наших предложений:

  • ледовая обстановка, продолжительная по времени, не позволяет в короткий межнавигационный период пробурить с надводных судов необходимый фонд эксплуатационных скважин, а создание ледостойких сооружений на глубинах свыше 50 м вряд ли будет рентабельным по сравнению, когда мы освоим настоящие подводные технологии;

  • температурные условия над водой неизмеримо более разнообразные и сложные по сравнению с подводными – круглый год почти одинаковыми;

  • над водой господствую ветры различные по интенсивности и направлениям в то время, как под водой практически их нет;

  • также отсутствуют под водой волновые воздействия, а существующие подводные течения почти не меняют своей направленности и интенсивности (тем не менее в дальнейшем это положение требует серьёзного изучения и подтверждения);

  • энергетические расходы под водой неизмеримо ниже, чем над поверхностью моря.

Естественно, огромная акватория СЛО должна быть зонирована как по глубинам, так и по техническим возможностям их освоения в ближайшие годы. Вот тогда будет очевидна ограниченность возможностей современных традиционных технических средств. В связи с этим, руководствуясь наработанным опытом, следует представить в соответствии с разными глубинами типы используемых различных подводных технических средств, и поскольку выше уже отмечалось, что мелководные участки Арктики (примерно до глубин 50 м) вполне могут быть освоены погружными ледостойкими платформами, то мы попытаемся предложить наше видение создания (разработки) необходимых технических средств для последующих глубин:

а) для глубин 50-150 м предлагается использовать полностью изготовленные погружные суда/платформы, которые будут устанавливаться на морском дне, а точнее – на заранее установленном и закреплённом на морском дне темплите (т.е. надёжной плите с предварительно изготовленными отверстиями под намеченное число эксплуатационных скважин);

б) для глубин 150-400 м предлагается использовать плавучие суда/платформы, фиксируемые на морском дне с помощью специальных якорей/связей; бурение с последующей добычей осуществлять через водоотделяющие колонны, опирающиеся на морском дне на заранее установленные темплиты;

в) для глубин свыше 400 м предлагается использовать те же плавучие суда/платформы (что и в вышеприведённом пункте), только в отличие от вышеприведённого удерживаемого на точке с помощью системы динамического позиционирования (которая в настоящее время успешно используется на полупогружных буровых установках и буровых судах, для глубин свыше 500 м, когда невозможно использование якорных цепей/связей/канатов).

При этом следует сразу отметить, что для глубин группы а) уже разработаны проектные решения перспективных технических средств; кроме того, небесполезно отметить прецеденты освоения прибрежных месторождений (когда часть месторождения находится на материке, часть – под водой, или же всё месторождение находится в близи от берега) путём бурения скважин с берега – так называемыми скважинами с большим отклонением от вертикали, т.е. горизонтально направленными скважинами; протяжённость таких скважин может достигать 15-18 км; в качестве яркого примера приведём нефтяное месторождение Одопту-море на Сахалине и газоконденсатное Юрхаровское месторождение на Ямале.

Также необходимо отметить, что для последующих групп по глубинам или вариантам б) и в) предлагаются подводные суда, которые, по нашему мнению, предлагается независимо от глубины моря устанавливать ниже спокойной поверхности воды примерно на глубине 150 м: эта глубина гарантированно свободна от любых льдин, способных нанести повреждения стенкам подводного сооружения; более того, толщины стенок сосудов, рассчитанные на давление в 1,5-2,0 МПа, не будут превышать 15-20 мм, что значительно упростит сварку листов, образующих конструкцию подводного нефтегазодобывающего сооружения. И вообще эта глубина достаточно изотермична (годовые колебания температуры воды на этих глубинах не превышает 3-5о С); воды этих глубин содержат мало растворённого кислорода, что благотворно будет влиять на коррозионную устойчивость стальной обшивки подводного сооружения.

Общее, что объединяет эти различные средства то, что они все исключительно подводные и должны полностью изготавливаться в доке с тем, чтобы, будучи доставленными на заданную точку месторождения, сразу могли бы приступать к бурению эксплуатационных скважин.

Мы на эту тему уже опубликовали несколько работ. Наши опубликованные работы, в которых представлено описание подводного плавучего сооружения, конструкция которого запатентована нами. В предложенном варианте по центру расположен устьевой модуль с расчётным числом скважин, а вокруг него – все функциональные модули (рис.1); такое конструктивное решение позволяет создать подводное сооружение для бурения скважин с последующей добычей пластовой продукции. Это сооружение благодаря балластным круговым ёмкостям в виде двух тороидов, установленных под модулями (один из которых специально секционирован для поддержания плавучего сооружения в горизонтальной плоскости путём затопления отдельных секций, а другой – в качестве регулируемого грузового балласта); при этом под тороидами установлены 4 (крест-накрест) движители, предназначенные для удержания всей платформы на заданной глубине, как по вертикали, так и по горизонтали. Таким образом, эти движители выполняют одновременно две функции: противодействуют подводному течению, имеющему почти постоянное и стабильное по интенсивности направление, а также способствуют непрерывному удержанию платформы в горизонтальной плоскости.

Габариты этих судов, вбирающих массу тяжёлого нефтепромыслового и бурового оборудования с учётом необходимости мощного энергоснабжения и наличия экипажа весьма велики, что, естественно, скажется на общей массе судов в случае использования традиционных судовых сталей. Кроме того, и форма подобных судов тоже будет существенно отличаться в силу иного предназначения: форма военных подлодок обтекаемо-удлинённая с целью достижения максимально возможных скоростей; тогда как форма судов нефтегазового предназначения должна быть обтекаемо-круговой для более удобной сообщаемости отдельных технологических комплексов и центрально расположенными скважинами.

Представленное на этом рисунке плавучее подводное сооружение как один из запатентованных нами вариантов является по существу концептуальной проработкой, которая на стадии проектирования, безусловно, претерпит определённые видоизменения, как любой концептуальный замысел. В целом наше предложение потребует разработки дальнейших продолжений и совершенствования, поскольку эта направленность работ достаточно нова и по своей сути просто неисчерпаема.

Предлагаемое конструктивное решение, по нашему мнению, наиболее адекватно задачам освоения замерзающих на длительный срок акваторий СЛО, практически чти всегда покрытого дрейфующими ледовыми полями или одиночными ледовыми нагромождениями или же айсбергами.

Лишь большой комплекс всесторонне исследованных разработок могут стать основой серьёзных инновационных и проектных решений на пути создания новых подводно-подлёдных плавучих нефтегазовых средств.

При решении задачи энергетической вооружённости нашего сооружения мы исходили из предположения использования в подводных условиях преимущественно современных достижений ядерной энергетики, агрегатами которой по существу оснащён почти весь наш подводный флот, и есть все основания полагать, что все новые арктические ледоколы будут также обеспечены атомной энергетикой. По этой причине мы считаем, что такие энергоёмкие процессы как бурение, регенерация воздуха (для экипажа примерно в 100 чел.), перекачка нефти и компримирование газа могут быть обеспечены атомной электростанцией. Современный уровень судовой ядерной энергетики, безусловно обеспечит бесперебойность энергоснабжения предлагаемого сооружения и его безопасность.


РИС. 1. Ресурсы технически извлекаемого газа в мире, трлн.куб.м

1 – устьевой модуль,
2 – буровой/добычной модуль,
3 – общеинженерный, энергетический и жилой модули, 
4 – движители,
5- комплекс регулируемых секционированных балластных ёмкостей тороидальной формы.

На пути разработки проектных решений особое внимание должно быть уделено созданию технологии подводного бурения, поскольку на современном этапе вся буровая технология в своей значительной части копирует то, что наработано на суше, и так называемая морская технология бурения отличается от сухопутной лишь тем, что появилась водоотделяющая колонна и цементирование скважин (т.е. всех составных частей обсадной колонны) осуществляется до самого устья в отличие от «сухопутных» скважин. При этом следует заметить, что в случае использования погружных платформ конструкция скважин и технология их проходки может практически полностью копировать «сухопутную» технологию, но принципиальные отличия будут заключаться в конструктивной части создания более совершенной технологии дегазации бурового/промывочного раствора и в более плотной компоновке всего бурового комплекса из-за ограниченности площади и что не менее важно – ограниченности самого пространства.

Также следует подчеркнуть, что все отдельные технологические узлы бурового и добычного (технологического) комплексов должны быть надёжно изолированы друг от друга во избежание перетоков загазованного воздуха, независимо от насыщенности каждого из отсеков всякого рода газоанализаторами во всех помещениях; более того, во все отсеки, в которых возможна какая-либо утечка газа, должно поступать избыточное по сравнению с обычным составом воздуха количество азота (для предотвращения взрывоопасной концентрации), а весь обслуживающий персонал обязательно должен пользоваться лёгкими заспинными автономными дыхательными аппаратами (своеобразными аквалангами), не мешающими производству штатных операций. Кроме того, в системы вытяжной вентиляции также должен подаваться азот для предотвращения взрывообразования.

Освоение акваторий СЛО не мыслится нами как создание единственного подводного судна, способного решить проблему освоения нефтегазовых ресурсов океана; параллельно следует создать довольно большой перечень подводных буксиров разной мощности, подводных судов-трубоукладчиков, подводных нефтехранилищ и танкеров различного назначения, а также газовозов сжиженного природного и нефтяного газов, подводных аварийно-спасательных и строительно-монтажных судов, различных судов-снабженцев, судов для подводно-технических работ, подводных кранов, быстроходных пассажирских судов для перевозки вахтенного персонала и др.   

Создание предлагаемого комплекса также предполагает:

  • создание новой технологии бурения с подводного судна с соответствующим совершенствованием и адаптации ряда узлов буровой техники;

  • совершенствование систем наведения для надёжной стыковки подводных судов;

  • создание беспилотных робототехнических работ (для укладки темплитов, стыковки темплитов с водоотделяющими колоннами и т.д.);

  • совершенствование комбинированных систем динамического позиционирования (как на заданной точке, так и на задаваемой глубине, а также для поддержания судна строго в горизонтальном положении);

  • создание системы подводного сжигания вредных отходов;

  • создание системы подводной переработки природного и нефтяного газов в жидкие энергоносители, а также системы сжижения газа с использованием жидкого азота; 

  • использование новых композиционных материалов вместо традиционных судовых сталей;

  • создание новой - подводной технологии покраски судов, находящихся непосредственно на точке эксплуатации;

  • совершенствование системы подводного строительства трубопроводов;

  • совершенствование системы подводной связи.

Несомненно, перечисленными проблемами не исчерпывается вся глобальная проблема освоения СЛО, сложность которой не уступает проблемам развития космических программ, но, как утверждает патриарх ядерной индустрии академик Ф,М.Митенков в технике «нет нерешаемых задач; есть – нерешённые».

В заключение следует отметить, что значительность затронутых задач существенно превышает реальные возможности наших нефтегазовых компаний, даже таких гигантов как Роснефть и Газпром; эти задачи должно решать наше государство с привлечением всех возможных организаций, прежде всего, судостроительных и нефтегазовых.



Статья «О необходимости создания новых технических средств и технологий для освоения Северного Ледовитого океана» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№11-12, Ноябрь 2013)

Авторы:
Читайте также
Система Orphus