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
Трубопроводы: новый взгляд

Подводные трубы для Арктики

Арктика — край удивительной красоты и сложности. Здесь сходятся крайности. Он не прощает легкомыслия. В истории ее освоения никогда и никто не мог добиться успеха «с наскока» — лишь тот, кто тщательно планировал свои действия, взвешивал каждый шаг, смог преуспеть.

Еще сто лет назад любого, кто бы заикнулся о добыче нефти или газа на арктическом шельфе, сочли в лучшем случае фантазером, оторванным от реальности. Даже сейчас это крайне сложная задача, что обусловлено в первую очередь суровым климатом Арктики и многообразием его условий.

Арктика жестока, но при этом она и очень ранима. След от трактора, который в Амазонии исчезает за неделю, в Арктике становится шрамом, который будет виден спустя многие годы. Неаккуратная работа не просто вредит природе — ее разрушение, как бумеранг, возвращается в виде ухудшившихся инженерных условий и удорожания строительства: Арктика бьет по карману нерадивых и жадных. Поэтому чтобы добиваться успеха в Арктике, нужно изучать, понимать ее и разрабатывать приемы работы, которые сохранят ее, — и тогда она отдаст свои богатства.

Многоликая Арктика

Арктика очень разная. Это и скалистые острова, и протяженные пляжи, едва поднимающиеся над уровнем воды. Льды и зыбучие пески. Вечная мерзлота и мерзлота разрушающаяся. Штормовое море и ледяные острова.

В Арктике есть как побережья с очень высокими приливами, как например, в Белом море, так и места, где их очень трудно заметить, как например, у северных островов. Дно арктического шельфа может также быть очень разным — скальным или илистым, буквально полужидким. Разнообразны ледовые условия: в ряде мест возможна укладка труб со льда, в других летом достаточно длинный период, когда море свободно ото льда.

Поэтому говорить, что существуют какие-то стандартные, общие решения для Арктики, просто невозможно. В каждом море, даже на разных побережьях потребуются свои решения, свои подходы и методики. Общим останется одно: любое строительство потребует долгих и кропотливых инженерных изысканий. И качество работы — от изготовления труб до их укладки — должно быть исключительным.

Хотя мы и говорим часто о богатствах всей Арктики, нужно понимать, что очень многие ее регионы пока экономически недоступны. Это сокровища, к которым можно будет подойти через десятилетия. В этой связи южная часть Баренцева моря и центральная и южная части Карского моря представляют наибольший практический интерес. И история строительства первых российских морских трубопроводов началась именно там.

Эта Кара...

Название свое Карское море получило от одноименной речки, впадающей в Байдарацкую губу. Впрочем, это одна из многочисленных версий. Карское море на западе ограничено архипелагом Новая Земля, на востоке — островами Северная Земля. В основном море мелкое, глубина редко где превышает 100 метров. Южная часть — сплошное мелководье. Во времена великих оледенений, когда уровень моря был значительно (на несколько десятков метров) ниже, чем сейчас, большая часть дна Карского моря была сушей.

И сейчас под дном Карского моря существует древняя вечная мерзлота, которая представляет большую проблему при укладке донных трубопроводов, так как необходимо учитывать ее влияние на сам трубопровод и на продукты, которые будут по нему перекачиваться. По сути это холодильник, который нежелательно размораживать. То есть в таких местах, как Байдарацкая губа, на дне моря приходится учитывать факторы, которые обычно встречаются только на вечномерзлой суше.

Море большую часть года покрыто льдами. Причем в результате торошения образуются мощные глыбы льда, которые, влекомые течениями, бороздят прибрежные отложения. На берегах также распространены мерзлые грунты, не редкость зыбучие пески, которые активизируются из-за приливо-отливного процесса. Многие массивные предметы, брошенные на пляжах, на глазах медленно, но неотвратимо исчезают в песке. Однако возможен и другой вариант: они так же могут появиться из-за размывов и изменения профиля береговых отложений.

На более глубоких участках морское дно представлено сложными песчано-илистыми грунтами с очень незначительной несущей способностью. Тем не менее, чем глубже вы вбуриваетесь в толщу дна, тем грунты плотнее. Может сложиться удивительная на первый взгляд ситуация: огромную платформу поставить проще, чем проложить трубопровод.

Многочисленные варианты

Инженерные изыскания начались в прибрежной зоне Карского моря еще в конце 70-х ⎯ начале 80-х годов ХХ века, когда в СССР впервые стали думать об освоении морских месторождений арктических и дальневосточных морей. Так что говорить о спонтанности этого процесса не приходится. В основном это было связано с перспективами освоения месторождений на полуострове Ямал. Именно тогда рассматривался вопрос прокладки трубопровода через Байдарацкую губу от Ямала к материку, чтобы не строить длинный и сложный обходной путь.

Инженеры-геологи должны были ответить строителям: как ведут себя прибрежные и донные отложения? Что делать с трубопроводом — он должен быть заглублен в дно залива или может лежать на поверхности? Что будет с донными грунтами, если они мерзлые? На все эти вопросы нужно было дать ответ проектировщикам заранее.

Также было много вопросов и по технологии прокладки трубопроводов в подобных акваториях. Были идеи сначала укладывать трубопровод на поверхность льда, так называемого берегового припая, и затем, последовательно распиливая лед, погружать трубопровод на дно. Это может казаться фантазией, но именно проработка различных вариантов, изучение международного опыта (например, в американском и канадском секторах Арктики) помогали прийти к оптимальным решениям.

Все определяется в конечном итоге конкретными природными условиями. Та же труба на отдельных участках, достаточно глубоководных, может укладываться просто на поверхность морского дна; на мелководье трубопровод целесообразно заглублять, чтобы изолировать его от возможного воздействия льда. Разумеется, он должен быть достаточно заглублен в местах выхода на сушу, чтобы исключить возможность размыва.

На суше тоже нелегко

В арктическом море много проблем, но на арктической суше их не меньше. К сожалению, грунты Арктики очень сложны, а география местности может свести с ума любого инженера. Начнем с того, что летом это бесконечных хаос озер, речек, болот. В одних местах вечная мерзлота подбирается к поверхности, в других — просто «проваливается» в глубину.

Поэтому в самых сложных местах практичнее укладывать трубопровод на свайные основания, которые заглублены в стабильные многолетнемерзлые породы. Однако это дорого. Там, где более стабильные и, что важно, однородные инженерно-геологические условия, можно укладывать трубы как непосредственно на грунт, с боковой присыпкой, так и закапывать, что еще предпочтительнее по целому ряду причин, в числе которых и уменьшение сезонных температурных скачков, и уменьшение вероятности повреждения трубы, вольного или невольного.

Работа на Севере повышает требования к самим трубам. Если труба, которая лежит на морском дне, в любом случае не будет испытывать воздействие морозов по причине того, что морская вода не бывает холоднее минус 2 градусов, то трубы газопроводов на эстакадах окажутся во власти крайне низких температур. Поэтому инженеры разрабатывают все новые схемы утепления труб, чтобы снизить теплопотери в зимний период. Не останавливаются и разработки новых материалов для работы в особо сложных условия. Так, буквально в декабре 2014 года на ЧТПЗ прошли испытания новой марки стали 18Г1ФА, предназначенной для производства нефтегазопроводных труб в хладостойком исполнении ⎯ они предназначены прежде всего для проектов «Роснефти» в Арктике.

Сейчас российские компании полным ходом ведут работы по освоению ямальских месторождений, от которых потянутся на юг нитки новых трубопроводов. Дальние морские месторождения, их освоение — это вопрос будущего даже при самой благоприятной рыночной ситуации. Значит, есть время подготовиться и сделать все наилучшим образом.