Арктика - единый физико-географический район Земли, примыкающий к Северному полюсу и включающий окраины материков Евразии и Северной Америки, почти весь Северный Ледовитый океан с островами (кроме прибрежных островов Норвегии), а также прилегающие части Атлантического и Тихого океанов.
Площадь Арктики около 27 млн. кв. км и максимальную протяженность границ там имеет Россия. Основное богатство Арктики - колоссальное количество неразработанных энергоресурсов, под ее льдами залегает около 90 млрд баррелей нефти и 47 трлн. кубометров природного газа. Но промышленное освоение этих территорий требует самых новых технологий. Что сегодня могут предложить отечественные ученые?
По мнению ученых из Геологического общества, в Арктике сосредоточено 13% от мировых неразведанных запасов нефти и 30% неразведанных газовых запасов в мире. В пределах материковой части Арктики располагаются уникальные запасы и прогнозные ресурсы медно-никелевых руд, олова, платиноидов, агрохимических руд, редких металлов и редкоземельных элементов, крупные запасы золота, алмазов, вольфрама, ртути, черных металлов, оптического сырья и поделочных камней.
В суровых климатических условиях Арктики апробированные технологии добычи углеводородов невозможно будет применить: месторождения располагаются далеко от береговой линии, транспортные коммуникации практически отсутствуют, продолжительная и очень холодная зима, полярная ночь, а толщина ледового покрова достигает двух и более метров, ему свойственна подвижность и образование торосов.
Основной недостаток надводного способа освоения для применения в Арктике в технико-экономической нецелесообразности использования конструкции объектов обустройства в сложных ледовых условиях. Опыт эксплуатации искусственных островов в мелководной части Канадской Арктики показал, что их основным недостатком является сложность обеспечения защиты откосов от волновой и ледовой эрозии и до настоящего времени указанная проблема практически не решена.
Применение подводных промыслов является наиболее перспективным, оно основано на использовании систем подводного заканчивания скважин, устья которых располагаются на морском дне. Подводные промыслы могут быть полностью автономными, а также применяться в сочетании со стационарными или плавучими технологическими платформами, т.е. как комбинированный промысел. По сравнению с традиционными методами освоения данный способ целесообразно рассматривать в качестве ведущих для освоения Арктических ресурсов углеводородов.
При разработке морских нефтегазовых месторождений редко применяют только один из методов, обычно используют комбинированные способы сооружения морских промыслов. Например, сочетают надводный промысел с подводным, причем надводную часть устанавливают на ледостойких платформах, на которых размещают буровые и эксплуатационные скважины, а также систему дистанционного управления оборудованием устьев подводных скважин.
Более двадцати лет подводные технологии добычи и подготовки углеводородов развивались и рассматривались как наиболее многообещающие направления в освоение ресурсов Арктики. Поэтому способ применения подводных промыслов является наиболее перспективным направлением при освоении месторождений, как в условиях замерзающих, так и незамерзающих морей, с использованием оборудования подготовки и нагнетания флюидов в подводном исполнении, в том числе многофазных насосов, сепараторов, компрессорных агрегатов.
Сегодня на мировом рынке среди компаний проектантов и изготовителей подводного оборудования мировое лидерство в основном у следующих компаний: FMC Kongsberg Subsea AS, Aker Solutions (Subsea), Cameron и GE Vetco. Подводное устьевое оборудование - комплекс специальную механизмов, устройств и систем, обеспечивающих при бурении разведочных скважин механическую связь буровой установки, находящейся на плавучем основании, с устьем скважины, расположенном на дне моря.
Технологии подводной подготовки углеводородов существенно расширяют гибкость в добыче продукции скважин. В состав подводного комплекса подготовки продукции может входить следующее оборудование: центробежный газовый компрессор; электропривод с системой охлаждения; оборудование регулирования частоты вращения привода компрессора; оборудование подачи и распределения электропитания для потребителей блока; дистанционно-управляемая запорная арматура; контрольно-измерительные приборы; системы управления, аварийного выключения, мониторинга за текущим состоянием.
Подводные сепараторы - первоначально предназначались для использования при разработке небольших прибрежных месторождений в Северном море, затем нашли применение на месторождениях с уже установленными платформами, с которых осуществляется управление работой подводных систем и обеспечение их энергией.
В состав подводной установки разделения пластовой продукции помимо многофазного насоса и сепаратора входит устьевое оборудование для нагнетания пластовой воды в пласт и манифольд для распределения скважинных потоков. Наличие в продукции скважин значительного количества песка потребует совершенствования (модернизации) конструкции подводных сепараторов, особенно при совместном использовании с подводными агрегатами компримирования газа, в результате чего возрастают требования к качеству подготовки газа.
Для целей электроснабжения подводных объектов арктических шельфовых месторождений УВ наиболее существенным условием выбора вида электростанции является географическое положение потребителей электроэнергии. При использовании подводных объектов обустройства месторождения, источник электроснабжения может находиться на ближайшем побережье, платформе (стационарной или плавучей) или под водой. В настоящее время для электропередачи к морским объектам используется высоковольтная передача переменного тока ввиду простоты электрического оборудования.
Шлангокабели нашли универсальное применение для обеспечения объектов подводного промысла: электроэнергией, ингибиторами гидратообразования, гидравлическими жидкостями, линией оптоволоконной для системы управления ПДК.
Для освоения ресурсов Арктики, потребуются новые виды оборудования для разведочного и эксплуатационного бурения - рассчитанных на круглогодичную эксплуатацию и долговременную автономную работу в условиях Арктического шельфа, в этом плане перспективной выглядит полностью подводная технология бурения, обустройства месторождений и транспортировки углеводородов.
Несмотря на более высокую стоимость самих систем подводного обустройства месторождений по сравнению с традиционными, в последние годы количество месторождений, осваиваемых с использованием подводных добычных комплексов, быстро растет. Это связано со значительно меньшими эксплуатационными затратами и возможностью управления добычей с берега, без строительства и установки специальных морских добычных платформ.
Несомненным лидером в области применения подводных технологий при освоении шельфовых месторождений нефти и газа является Норвегия. Норвегия сумела одновременно создать свою национальную инновационную систему и сделать ее частью глобальной, смогла добиться того, чтобы иностранные корпорации, работающие на местном рынке, проводили локализацию своих технологий в стране или передавали их норвежским научно-исследовательским институтам.
Годовой бюджет Исследовательского совета Норвегии превышает 4 млрд. норвежских крон и финансирует одну шестую всех исследований, проводимых в Норвегии. В Норвегии реализуется несколько технических программ, которые поддерживаются и финансируются правительством страны.
Среди них: - PETROMAKS (правительственное финансирование проектов НИОКР для нефтяного сектора), GASSMAKS (правительственное финансирование проектов НИОКР для газового сектора), DEMO2000 (программа содействия развитию новых технологий и внедрению научно-технических разработок в практику), RENERGI (финансирует проекты экологически чистого использования энергетических ресурсов страны, обеспечения конкурентоспособности энергетического сектора), CLIMIT (программа для разработки проекта экологически чистого природного газа).
Одна из разработок в рамках программы DEMO2000 - проект WS Seabed Rig - испытания прототипа полностью автоматизированной подводной буровой установки. В 2001 году в Норвегии была принята национальная стратегия «Нефть и газ в 21 веке» (OG21), которая определила восемь целевых направлений для проведения исследований, а в 2008 году Научно-исследовательскому совету была выделена сумма в 5691 миллион крон (28 млрд 455 млн рублей) для поддержки инновационных разработок.
Они включают в себя экологические технологии будущего, комплексное изучение залежей и разведку месторождений, совершенствование нефтеизвлечения, экономически эффективное бурение, интегрированное производство и разработку пласта в реальном времени, подводную обработку и транспортировку, глубоководную и подводную технологии добычи, газовые технологии.
Сегодня в России большинство компаний нефтегазовой отрасли финансируют лишь стадию опытно-конструкторских работ. Для проведения дорогостоящих исследований целесообразно совместное их финансирование. Для эффективного использования средств компаний было бы целесообразно проработать механизм консолидации инвестиционных возможностей отдельных компаний.
Специализированные научные подразделения, могут внести и свой вклад в создании отдельных элементов подводных технологий. Однако конечная разработка соответствующих проектов потребует создания специализированного института по развитию подводных технологий добычи углеводородов на арктическом шельфе и немалой общегосударственной поддержкой. Основными проблемами, сдерживающими полномасштабное освоение нефтегазовых ресурсов арктического шельфа РФ, является отсутствие:
технических средств для проведения ГРР;
специальных промышленно-производственных мощностей для изготовления технических средств и оборудования;
производственных баз обеспечения;
специализированных научных и проектно-конструкторских организаций;
квалифицированного персонала;
всесторонней обоснованной концепции аварийно-спасательного обеспечения работ при освоении морских УВ ресурсов.
Создавая новую для России индустрию, необходимо организовать проектирование, используя научный потенциал РФ с привлечением ведущих зарубежных проектантов, приобретать передовые технологии и лицензии на производство и привлекать к участию ведущие зарубежные фирмы, в качестве субподрядчиков либо на условиях совместной деятельности.
Аккумулировать организационный, технологический и финансовый потенциал государства и ведущих российских нефтегазовых компаний для координации и отработки новых технологий и конструкций, а также выполнения программы разведки и освоения минеральных ресурсов на континентальном шельфе Арктики
Д.А. Мирзоев,
И.Э. Ибрагимов,
О.Л Архипова
