Экобезопасность арктического шельфа: мониторинг и ликвидация фонтанов

Не секрет, что освоение шельфовых месторождений углеводородов является стратегически важным направлением для российской экономики. Однако эта деятельность сопряжена с повышенными рисками как для окружающей среды, так и для безопасности производственных операций. В связи с этим вопросы экологического мониторинга и готовности к ликвидации аварийных ситуаций, в частности открытых фонтанов, приобретают критическое значение.

В последние годы в России проделана значительная работа по систематизации и повышению уровня безопасности в этой сфере, однако остаются вызовы, требующие инновационных решений и комплексного подхода.

В рамках организованной АО «Газпром шельфпроект» стратегической сессии «Освоение шельфа — точка технического и технологического роста», состоявшейся в рамках ПМГФ‑2025, эксперты затронули важные вопросы инженерно- и организационно-­технических методов при обустройстве и обслуживании морских скважин.

Нюансы экологического мониторинга

Генеральный директор ЦМИ МГУ Николай Шабалин представил доклад на тему «Экологический мониторинг на шельфе. Современные вызовы и решения», в котором отметил, что за последние 15 лет в России был выстроен достаточно логичный и эффективный каркас экологической безопасности для всех процедур, связанных с хозяйственной деятельностью, включая обустройство нефтяных и газовых месторождений на шельфе.

Он охватывает все стадии — от проектирования до ликвидации месторождения — и включает в себя экологическое сопровождение с контролем состояния окружающей среды, оценкой воздействия человека и разработкой мер минимизации или компенсационных мероприятий. Нормативно-­правовая база представлена федеральным законодательством, лицензионными обязательствами, проектной документацией, а также ГОСТами и методическими указаниями.
Важно разделять производственный экологический мониторинг и контроль.

В первом случае цель состоит в регулярном наблюдении за состоянием морских экосистем, выявлении изменений под воздействием производственной деятельности. Во втором — в обеспечении выполнения природоохранных мероприятий.

В качестве примера успешной реализации проектов экологического мониторинга Николай Шабалин привёл совместный проект Центра морских исследований и компании «Газпром шельфпроект» на шельфе Сахалина, в Карском и Баренцевом морях.

Всего было построено 10 скважин, проведено 20 съёмок (в рамках отдельных экспедиций), обследовано порядка 320 станций наблюдения, собрано и обработано почти 4 тысячи проб.

В результате проведённых исследований специалисты не выявили превышения нормативов, более того, удалось выявить рост популяции серого кита. По мнению авторов исследования, это указывает на возможность сосуществования производственной деятельности и сохранения местного биоразнообразия.

Ключевые проблемы в реализации ПЭМ

Несмотря на достигнутые успехи, отметил эксперт, недропользователи по-прежнему сталкиваются с рядом серьёзных вызовов, влияющих на мониторинг.

Первая проблема — устаревание и высокая стоимость научно-­исследовательских судов (НИС), вторая — их недоступность.

Российский научно-­исследовательский флот, отметил г-н Шабалин, морально устарел. Впрочем, это не мешает стремительному и порой непредсказуемому росту его и без того высокой эксплуатационной стоимости. При этом большинство НИС принадлежат государству и в первую очередь заняты выполнением госзаданий. Короткие и мобильные экспедиции по экологическому мониторингу малоинтересны судовладельцам. Особенно страдает от нехватки судов Арктика.

«Проблема в том, что тут рынок просто отсутствует. Его нет, поскольку лишь две организации могут выполнять соответствующие работы в Арктике: ПИНРО (Полярный филиал Всероссийского НИИ рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), расположенный в Мурманске, а также Морской биологический институт РАН — старейшее учреждение Российской академии наук на Севере.

На Дальнем Востоке только одна организация обладает такой возможностью — ТИНРО, и её суда в первую очередь выполняют госзадания. Каждый раз приходится их принуждать, умолять, заставлять делать эту работу», — поделился опытом Николай Шабалин.

Немаловажно, что для проведения экологического мониторинга на шельфе к судам предъявляют специфические требования. Так, для экологических исследований необходимы НИС с научными квотами на вылов рыбы и специализированным траловым оборудованием. Процесс оформления разрешений обычно занимает до года. Также в Арктике короткое погодное окно и неблагоприятные условия для работ, а на Дальнем Востоке (в Охотском море) ситуация осложнена серьёзным износом флота.

А можно ли преодолеть эти трудности?

Конечно же, решение есть почти у любой задачи, и экологический мониторинг на шельфе не исключение. Г-н Шабалин отметил, что справиться с проблемой нехватки судов могут помочь оптимизация планирования и цифровизация: формирование заблаговременного графика работ, оперативное взаимодействие, внедрение цифровых сервисов для планирования, выполнения операций и маршрутизации судов, а также для контроля гидрометеорологической обстановки и автоматического формирования отчётности.

Кроме этого, по мнению эксперта, не стоит избегать применения новых методов исследований. В частности, речь идёт об использовании геохимического анализа, спутникового мониторинга и автономных подводных аппаратов (глайдеров) для выполнения отдельных видов исследований.

Отдельно в ходе обсуждения участники сессии подчеркнули, что стоит рассмотреть возможность отказа от концепции использования государственных НИС в пользу совмещения экологического мониторинга с работой судов обеспечения при строительстве скважин. Опыт Аяшкинского месторождения показал, что это возможно при условии тщательной координации.

Ликвидация открытых фонтанов на шельфе

Директор по бурению и внутрискважинным работам АО «Газпром шельфпроект» Борис Химяк в своём выступлении «Определение организационных подходов к планированию и выполнению работ по ликвидации открытых фонтанов строительством разгрузочных скважин» отметил, что в связи с ростом количества буровых работ на шельфе, несмотря на повышение стандартов безопасности, статистически увеличивается вероятность возникновения аварийных ситуаций.

В этом контексте обеспечение готовности к их ликвидации приобретает критическое значение, поскольку их последствия могут быть катастрофическими для материальных активов, экологии и финансовой стабильности компаний.

Специалисты используют разгрузочные скважины, восстанавливая контрольные барьеры (гидростатическое давление бурового раствора) и создавая механические преграды (цементные мосты). Для этого разгрузочный ствол должен пересечь аварийную скважину, обеспечив гидравлическую связь для динамического глушения.

Административные, технические и логистические вызовы при бурении разгрузочных скважин

Согласно законодательству РФ, разгрузочная скважина требует полного пакета проектной документации, как и любая другая. Но здесь нефтяники, по словам Бориса Химяка, сталкиваются с рядом проблем.

Во-первых, это неопределённость условий, ведь момент возникновения фонтанирования, а также состояние аварийной скважины (последняя спущенная колонна, наличие бурильного инструмента, дебит и т. д.) неизвестны заранее.

Во-вторых, это дороговизна инженерно-­геологических изысканий. На действующих месторождениях, (например, на Киринском и Южно-­Киринском) точки заложения разгрузочных скважин не определены, поскольку ранее требования к противофонтанной безопасности были менее жёсткими. Проведение таких изысканий для большого фонда может серьёзно «ударить по кошельку». Аналогичная проблема, отметил спикер, существует и для планируемых скважин.

Группа «Газпром», рассказал Борис Химяк, нашла решение: специалисты компании разрабатывают типовую документацию, которая должна включать максимальное количество вариативных сценариев и результаты моделирования, чтобы упростить административные барьеры в случае аварии.

При этом нельзя забывать, что для своевременной ликвидации фонтанирования критически важна оперативная готовность МТР: буровые установки, обсадные трубы, буровые растворы и химия должны быть доступны «здесь и сейчас».

Стоит помнить и про аварийный запас, который формируют по принципу разумной достаточности. Приоритет, подчеркнул спикер, следует отдавать оборудованию и материалам с длительным сроком изготовления или ограниченной доступностью на рынке.

Одной из ключевых проблем в данной области, отметил Борис Химяк, было и остаётся отсутствие в России готовых к применению систем активной магнитной дальнометрии. Существующие уже устарели и плохо приспособлены для шельфовых профилей с большими отходами и высокими зенитными углами, где спуск приборов под собственным весом невозможен.

Более перспективным подходом является реализация комплекса мероприятий в рамках договора с одним подрядчиком. Это позволит сосредоточить все услуги по обеспечению готовности и ликвидации фонтана (проектные решения, МТР, технологические сервисы, транспортно-­логистическое обеспечение) и обеспечить всестороннюю готовность «здесь и сейчас», исключая проблемы координации в аварийной ситуации.

Геофизические методы и оборудование для точного пересечения аварийных стволов

Директор по работе с ключевыми клиентами группы компаний «ТОФС» Павел Маричев представил доклад на тему «Технология бурения разгрузочной скважины на шельфе. Проблематика и пути решения», в котором отметил, что для успешного и надёжного строительства необходим комплексный подход, включающий передовые геофизические методы и буровое оборудование.

Речь идёт в первую очередь о площадных методах геофизики (магнитной разведке). Они включают в себя создание глобальной и локальной геомагнитных моделей, а также установку аэростанций для оценки суточных вариаций магнитного поля Земли. Системы магнитометрии позволяют уточнять и контролировать положение, снижая ошибку неопределённости при углублении скважины.

Гироскопическая инклинометрия, или «гирокубас», предназначена для уточнения положения ствола скважины в пространстве, особенно на больших глубинах, что критично для позиционирования долота.

Надолотные исследования геофизической природы, в свою очередь, полезны при сближении с аварийным стволом или вскрытии продуктивных горизонтов. Эксперт подчеркнул, что они могут быть реализованы как с винтовым забойным двигателем (ВЗД), так и с модулем роторно-­управляемой системы (РУС).

Методы магнитного/электромагнитного дистанцирования (ранжирования) позволяют на определённом удалении детектировать магнитное или электромагнитное поле объекта (аварийной скважины), производить сближение и взаимодействие.

Так, пассивное магнитное ранжирование требует применения нескольких датчиков в бурильной колонне для измерения магнитного поля. Данные передаются на поверхность для обработки, и с их помощью специалисты определяют направление и расстояние до «возмущающего» объекта. Этот способ обычно ограничен по глубинности детекции (5–10 метров).

Активное магнитное ранжирование уже потребует использования специальной аппаратуры. Однако оно обеспечивает большую глубинность (60–100 метров) и надёжность обнаружения.

Применение подводной запорной устьевой сборки (ПЗУС) при ликвидации фонтанов

На этом обсуждение методов ликвидации открытого фонтанирования в рамках сессии не завершилось. Так, начальник службы АСО и ЧС АО «Газпром шельфпроект» Сергей Серегин акцентировал внимание слушателей на применении подводной запорно-­устьевой сборки (ПЗУС).

При возникновении открытого фонтана параллельно рассматриваются два основных варианта ликвидации: наведение ПЗУС и уже упомянутое бурение разгрузочной скважины. У первого метода есть ряд положительных сторон, благодаря которым он пользуется популярностью на шельфе.

В частности, технология позволяет относительно быстро провести герметизацию устья и перекрыть фонтанирующую скважину, что критически важно для минимизации экологического ущерба и предотвращения дальнейшего развития аварии. После чего работы по окончательной ликвидации можно отложить до следующего бурового сезона, что даёт компании время для более тщательной подготовки.

Второй плюс данного способа — относительно малые финансовые затраты: по сравнению с бурением разгрузочной скважины, затраты на мобилизацию и наведение подводной запорной устьевой сборки значительно ниже.

Однако есть у применения ПЗУС и ряд неприятных особенностей, в их числе:

• наличие прямого доступа к устью скважины, что может быть затруднено при наличии завалов или повреждений;
• обязательное наличие неповреждённого коннектора (H4) — устьевое оборудование скважины должно быть в состоянии обеспечить надёжное соединение с ПЗУС;
• необходимость поддерживать ПЗУС в постоянной готовности.

Сергей Серегин подчеркнул, что описанная технология является средством локализации аварии, но не её окончательной ликвидации. После герметизации устья скважина остаётся заполненной газом. Дальнейшую работу нужно проводить с использованием соответствующих расчётов, учитывающих его наличие.

В настоящее время основной сценарий предполагает глушение, установку колпака, ожидание следующего сезона и бурение разгрузочной скважины. Боковые отводы ПЗУС в основном предназначены для вывода флюида, но теоретически могут быть использованы для глушения с применением рукавов высокого давления длиной порядка 300 метров.

Общий итог и взгляд в будущее

За прошедшие годы в направлении экологической и противофонтанной безопасности на шельфе был сделан огромный скачок. Например, в ПАО «Газпром» были утверждены комплексная программа НИОКР и стратегия, разработаны дорожные карты по регионам.

Тем не менее отечественному нефтегазу предстоит ещё многое сделать как в области научных исследований, так и во взаимодействии с сервисными компаниями, в том числе в части разработки оборудования для геонавигации.

В целом отрасль находится в начале пути к повышению качества противофонтанной безопасности. Тематика, как отметили участники сессии, будет актуальна в ближайшие годы, а доклады о результатах проделанных работ, включая опыт проведённых учений, будут регулярно звучать на отраслевых мероприятиях, таких как ПМГФ или московская выставка «Нефтегаз».

Текст: Яна Дрянговская