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

Добыча в сейсмически опасных зонах

Живущим в Москве или Санкт-Петербурге, Казани или Калининграде трудно представить, что треть России ежедневно сотрясается от сейсмических толчков. Большинство из них регистрируется только приборами, но иногда стихия показывает свой нрав. Северный Кавказ, Алтай, Забайкалье и, конечно же, Камчатка, Сахалин и Курилы — вот районы, где постоянно что-то происходит.

Зачастую в этих районах идет активное освоение природных ресурсов, а значит — и большое строительство. В первую очередь это строительство индустриальное в самом широком смысле — от железных дорог до морских нефтегазодобывающих платформ. И вся эта огромная инфраструктура должна работать в условиях, когда земля в буквальном смысле слова уходит из-под ног.

Эта жидкая земля

Казалось бы, какие могут быть проблемы, если ваша буровая стоит на обширной песчаной равнине, не связана ни с кем никакими внешними сетями — нет ни трубопроводов, ни кабелей. Не грозят ни оползни, ни сели. Все электричество дают ее собственные генераторы, вода циркулирует по замкнутому циклу. Мечта эколога. Да и редкое местное население также радо, что она не отравляет местность вокруг. Прекрасный пример современных технологий, существующий в реальной жизни.

Но в случае землетрясения частицы песка, на которой она стоит, начнут «переупаковываться», пытаясь занять более удобное положение. К сожалению, этому процессу будет мешать вода, которая находится между этими частицами. Она будет стремиться вырваться наверх и разорвет сцепление между песчинками. Песчаная равнина на несколько мгновений превратится в мокрый пляж из зыбучих песков. Они потеряют несущую силу. Всего на несколько десятков секунд. И что тогда случится с многотонной буровой?

Она может просто провалиться на несколько метров. Ее вышка наклонится, трубопроводы и соединения могут порваться. Сместившиеся массы грунта в состоянии перекрыть устье скважины, смять ее. И дорогой технический комплекс будет просто потерян или потребует серьезного ремонта.

В случае, если уже идет добыча нефти или газа, то под ударом окажется сеть трубопроводов. Отдельные их части будут проваливаться, другие — всплывать. Поведение грунтов при землетрясении бывает очень прихотливым. И инженеры понимают, что если существует опасность сейсмического удара, то нужно изучить и то, как будет вести себя сама земля, на которой все строится, и выбрать правильные конструкционные материалы и решения, чтобы в случае чего не допустить серьезных аварий.

Живое море

Очень часто в наше время за нефтью и газом приходится шагать в море. Но там есть свои особенности. Разжижение донного грунта может произойти не только из-за землетрясения, но, например, и в результате штормового волнения.

Если глубина моря сравнительно небольшая, а зимой образуется мощный ледяной покров и происходит образование торосов, то трубопроводы нельзя просто так укладывать на поверхности морского дна. Как известно, видимая часть льдины — это только малая ее часть, а основная скрыта под водой. И мощные торосы, как плуги, вспахивают песчаное дно на мелководье. Поэтому трубы приходится заглублять в толщу дна.

Проблема в том, что в случае землетрясения и разжижения донного грунта трубопровод может на отдельных участках углубляться, а на других — всплывать. Чтобы не случилось катастрофы и разлива нефти, к примеру, трубопровод должен отличаться гибкостью. Но и прочностью одновременно.

И на суше, и под водой земные блоки могут смещаться один относительно другого. Если сделать трубопровод натянутым, как нитка, он порвется. Поэтому проектировщики закладывают специальные петли, трубопровод строится как бы с избытком длины, чтобы в случае смещений компенсировать их.

Морозные хитрости

И все же под водой есть свои плюсы: температура труб не опустится ниже точки замерзания воды. На суше же, особенно в Сибири и на Крайнем Севере, приходится учитывать влияние мороза. При температуре ниже минус 30 градусов большая часть обычных сортов стали становится хрупкой. Сначала это не очень заметно, но чем морозы сильнее, тем вязкость металла становится все меньше и меньше.

Когда же температура падает еще ниже, риск разрушения металла растет уже многократно. Он ломается при ударе, не говоря уже о том, что может произойти при резком изгибе в случае сейсмического воздействия. А, к примеру, лопнувший трубопровод охлаждающей системы дизель-генераторов грозит остановкой бурового комплекса и прихватом инструмента, что, в свою очередь, может повлечь за собой гибель дорогостоящей скважины. Так сравнительно небольшая по стоимости деталь, установленная без учета реальных внешних воздействий, может привести к большой беде.

А современные буровые и проходческие комплексы — это, по сути дела, очень сложные системы больших и маленьких трубопроводов, каждый из которых должен сохранять герметичность и давление. Топливо, смазка, охлаждающая жидкость, буровой раствор чистый и загрязненный, цементный раствор, добытый продукт — все это циркулирует в трубах. И если конструкция начнет деформироваться, например, летом, то шансы, что она «отыграет» и сохранит свою работоспособность, гораздо выше, чем морозной сибирской зимой.

Все это касается и магистральных, и местных трубопроводов. Таким образом, перед создателями труб встает еще одна задача — обеспечить требуемые физические параметры в очень широком температурном диапазоне, который для Восточной Сибири составляет около 100 градусов.

Сибирская головоломка

Восточная Сибирь — это не только жара под 40 градусов летом и мороз до минус 60 зимой. Это одна из самых сейсмически активных частей России. К северу от Байкала земля дрожит постоянно: это подает свой голос Байкальский рифт. Через миллионы лет Байкал станет большим морем, а сейчас огромные силы, сосредоточенные в недрах планеты, пытаются раздвинуть гигантскую трещину в земной коре, сотрясая все вокруг.

Но сочетание морозов, при которых обычная сталь становится хрупкой, как хрустальная ваза, и постоянной сейсмической угрозы не является новостью для российских специалистов благодаря опыту строительства в 70-е годы ХХ века БАМа и ряда крупных гидроэлектростанций.

Далеко не все шло гладко, но постепенно накапливался все больший опыт. Металлурги начали выплавлять все более устойчивые к морозу сорта стали, прокатчики труб и машиностроители — создавать из нее свою продукцию, инженеры — правильно проектировать системы, которые должны выдержать критические нагрузки, а изыскатели — давать инженерам более точную информацию о том, с чем всем придется столкнуться.

Сейчас уже существует гораздо более ясное представление о том, как обеспечить успешную организацию работ в сейсмически опасных районах. Даже когда энергия землетрясения не очень велика и на поверхности оно не проявляется, всевозможные технические сбои все же весьма вероятны. Поэтому особенно важно осуществлять постоянный контроль за всеми машинами и механизмами, чтобы не отдались патрубки и фланцы, не лопнули трубы, не сломались важные детали. То, что нужно заменить, подлежит замене, и экономия на мелочах может обернуться серьезными убытками.

Природа Сибири, Севера и Дальнего Востока очень своенравна. Человек не в силах остановить грандиозные процессы, которые происходят в ее недрах. Но мы в состоянии изучать их и строить наши системы максимально качественно и эффективно, чтобы эксплуатировать их безопасно как для окружающей среды, так и для самого человека.