Рынок углеводородов не только играет важнейшую роль в экономике, но и определяет основные принципы мировой политики. Зачастую именно энергоносители дают толчок к развитию целых регионов и направлений бизнеса. В нашем проекте «ТЭК 360» мы рассмотрим ключевые тренды отрасли, перспективы ее развития, влияние на другие сферы экономик.
Тема
месяца
Добыча в экстремальных условиях

Специфика оборудования для добычи на севере

За прошедшие десятилетия слова о безбрежной Сибири и Севере, где мужественные люди добывают ценные полезные ископаемые, стали банальностью. Да и представления у современного человека об этом самом безбрежном пространстве весьма смутные. А рассказы об успехах и прорывах в области добычи нефти, газа, других полезных ископаемых в средствах массовой информации вызывают скептические реплики — чем гордиться-то, очередную дырку просверлили. А автомашины делать не научились.

Причина такого отношения в том, что рядовой россиянин с большим трудом может представить, о чем в журналистских материалах вообще идет речь. Ведь подавляющее большинство жителей России живет в ее европейской части, в больших городах. Но каждый из них связан незримой, но от этого не менее реальной технологической цепочкой с бескрайними просторами Сибири и Крайнего Севера.

Марсианская Россия

Всем известно, что Россия является самой большой страной в мире: ее площадь составляет около 17 миллионов квадратных километров, что соответствует площади видимой стороны Луны. Но 90% населения России живет на площади менее 5 миллионов квадратных километров, в так называемой «главной полосе расселения». Это означает, что на оставшейся территории нет дорог и другой инфраструктуры по причине того, что там просто крайне мало постоянного населения. Фактор «пустоты пространства» сразу ставит вопрос о поиске необходимых транспортных средств.

Одной из важнейших причин «пустоты» является суровый климат. России принадлежит фантастический рекорд разницы температур: в 2010 году в Калмыкии была зафиксирована температура +45,4 градуса, а в Восточной Сибири, в Оймяконе, отмечали температуру ниже -70! То есть разброс составляет около 115 градусов Цельсия, что близко к температурным скачкам на Марсе. И даже если говорить только о Восточной Сибири, то температурные перепады уменьшатся незначительно и все равно будут более 100 градусов. Это очень важная цифра, которую нельзя не учитывать, проектируя любые инженерные работы. Еще одна роковая цифра: 65% территории России ¾ это зона вечной мерзлоты.

Так что природные богатства Севера и Сибири таятся в краях суровых и требуют не только упорства в своем освоении, но и недюжинного интеллекта, чтобы обхитрить природу там, где невозможно одержать победу «в лоб». И одним из самых сложных процессов, без которого нет освоения природных богатств, является бурение.

В ледяных недрах

Еще один журналистский штамп — это то, что глубины Земли мы знаем хуже глубин космоса. В отличие от других он вполне справедлив: пробиваться через толщу земных пород очень сложно. Это сложно делать при положительных температурах и в мягких породах. И очень сложно — в условиях сильнейших морозов и вечной мерзлоты.

А без бурения ничего не сделаешь. Оно необходимо не только при добыче нефти и газа, но и рудных полезных ископаемых. Только времена изменились, и картинка, знакомая нам по фильмам прошлого, уже не соответствует действительности. «Сливки» сняты, и нужно уходить все глубже, в самые сложные с геологической точки зрения места.

Как ни странно, но бурить твердые скалы во многом легче, чем коварную вечную мерзлоту. Тут слово «коварная» ¾ отнюдь не фигура речи. Породы, состоящие из глины, песка и льда, ведут себя очень часто совершенно непредсказуемо.

В то время, как на поверхности земли могут лютовать суровые морозы, в стволе скважины температура повышается выше нуля за счет циркуляции промывочной жидкости, которая выносит на поверхность разбуренную на забое скважины породу. Прочность мерзлых пород резко снижается. Происходят обвалы стенок скважины, заклинивание бурового инструмента, так называемые прихваты, образуются грифоны, через которые начинает вырываться газ или вода или, наоборот, куда-то исчезает буровой раствор.

Нужно укрепить стенки скважины специальными обсадными трубами. Однако в толще тающих пород возможны столь значительные деформации, что они могут смять обсадные колонны. Поэтому такие российские предприятия, как Челябинский трубопрокатный завод, выпускают специальные трубы, которые могли бы выдержать давление грунтов и спасти дорогостоящую скважину.

Но стоит помнить, что и сама буровая является источником тепла. Поэтому задача достаточно сложная: нужно сохранить холод верхних слоев мерзлоты, но при этом не дать замерзнуть устью скважины и ее инфраструктуре.

Мороз и солнце

Мороз не только мешает людям нормально работать на буровой ¾ он мешает и всей технологии бурения. На какие только ухищрения не идут для того, чтобы не замерзал буровой раствор — так называют специальную промывочную жидкость, которая циркулирует в скважине, вынося на поверхность измельченную породу. От этого мусора, который буровики называют шламом, надо избавиться. При плюсовых температурах нет проблем: буровой раствор может просто отстояться в специальных емкостях и шлам осядет на дно. Но при морозе это все замерзает. Значит, надо подогревать всю систему приготовления бурового раствора или делать его морозостойким.

Это задача и для инженеров, и для химиков, которые создают рецептуры специальных морозостойких буровых растворов. Тут возникают не только технологические, но и экологические вопросы.

Или вот еще задача: обсадные трубы в скважине собираются в одну колонну с помощью резьбовых соединений, которые должны быть максимально герметичными. Но вот беда — обычная смазка на морозе просто превращается в желеобразное вещество. И тогда для работы на открытых буровых площадках была разработана фторопластовая лента, которую можно просто наматывать на резьбу в любую погоду. Это знаменитая лента ФУМ, которую в быту используют сантехники.

Сложный климат влияет на буровой процесс и опосредованно. В частности, буровые скважины, которые готовятся к многолетней эксплуатации для добычи нефти и газа, надо цементировать, то есть закачивать раствор в пространство между обсадными колоннами и самими стенками скважины. Цемент вертолетами возить накладно, поэтому его нужно доставлять по земле или воде. По земле — только зимой, а по воде — летом. И в том и в другом случае это сезонные доставки и продукт из-за длительного хранения теряет свои первоначальные свойства.

Ну и, конечно, нужно учитывать влияние экстремального мороза, то есть ниже минус 50 градусов, на сами машины и механизмы, на их металл, резину и пластики. Если не использовать специальные сплавы, то все эти материалы становятся крайне хрупкими и частота поломок возрастает многократно. Но как только наступает лето, все накаляется под солнцем, ведь в Сибири в июле не редки температуры до 35 градусов в тени и даже выше. Впрочем, мы об этом уже говорили.

Кольцо Севера

Только Аляска и северные территории Канады могут сравниться с Сибирью и Крайним Севером по сложности климатических условий. Поэтому опыт соседей представляет особый интерес. Но и россиянам есть что показать им. У людей, которые живут и работают в столь суровом климате или создают технику для работы там, особое отношение друг к другу. Север не принимает во внимание наши условности, он жесток и беспощаден, и только вместе мы в состоянии успешно осваивать его огромные пространства.

Российский опыт работ на Крайнем Севере и в Сибири — это не только история силы духа и ужасы политического рабства, но и грандиозные идеи и технические находки. Особое значение имеет выпуск изделий, устойчивых к низким температурам: здесь со времен СССР у России есть большие успехи.

К сожалению, эти изделия не столь заметны, как бытовая электроника и автомобили, но можно сказать совершенно определенно: не будь этой незаметной техники, этих труб, вентилей, буровых станков и коронок, вездеходов и вертолетов, глиномешалок и прочих невидимых глазу обычного горожанина вещей, не было бы ничего. Ведь даже изящный смартфон, который он держит в руках, в конечном итоге связан с добычей полезных ископаемых в самых экстремальных и суровых условиях и является просто финальной точкой огромного пути, который начинается в диких и суровых краях.