Обеспечение гидрометеорологической безопасности проектов по освоению арктического шельфа: результаты и проблемы

Аннотация

Основой обеспечения гидрометеорологической безопасности (ГМБ) морских проектов являются инженерные гидрометеорологические изыскания и обеспечение действующих объектов и морских операций оперативной информацией о метеорологических, ледовых и морских процессах. В статье кратко представлены наиболее значительные работы за последние 20 лет в Баренцевом и Карском морях, современные исследования на лицензионных участках НК «Роснефть». Описывается опыт обеспечения разведочного бурения с платформы West Alfa в Карском море летом 2014 г., который показал эффективность имеющихся средств и методов.

Сложные природно-климатические условия создают высокие риски для проектов по освоению ресурсов арктического шельфа. Низкие температуры, продолжительное холодное время года, морские льды и айсберги, повышение уровня моря, разрушение льдистых и рыхлых берегов существенно усложняют операции по добыче и транспортировке углеводородного сырья. Быстрые и заметные климатические изменения в Арктике создают дополнительные риски, например ускорение оттаивания вечной мерзлоты, повышение уровня моря, усиление ветро-волновой активности.

Гидрометеорологические риски определяются погодно-климатическими процессами и явлениями в атмосфере, океане и ледяном покрове. Как правило, это относительно быстрые процессы, что определяет специфику их наблюдений и прогнозирования. Обеспечение гидрометеорологической безопасности (ГМБ) объектов на арктическом шельфе включает проведение инженерных гидрометизысканий на стадии их проектирования и обеспечение оперативной информацией на стадии эксплуатации.

Информационной основой проектирования морских сооружений являются исторические данные (максимально длинные ряды наблюдений) и данные инженерных гидрометеорологических изысканий. Продолжительность последних определяется сложно стью сооружения и масштабами природных рисков. Наиболее значительные работы такого рода за последние 20 лет были выполнены в Баренцевом море. Так, для Приразломного нефтяного месторождения проведено 5 зимних экспедиций, для Варандейского терминала — также 5 экспедиций, а для Штокмановского газоконденсатного месторождения (ГКМ) — 7 экспедиций по определению ледовых условий.

Экспедиционные работы выполнялись с борта атомных и дизельных ледоколов, научно экспедиционных судов (НЭС) «Михаил Сомов», «Академик Фёдоров», «Академик Трёшников», с использованием самолетов и вертолетов.

Широко использовались данные дистанционного зондирования и полярных гидрометеостанций. Полевые работы были направлены на определение морфометрии (массы) ледовых образований, их прочностных свойств, динамики. Использовались и развивались современные технологии сбора данных. Динамика льдов определялась с помощью десятков дрейфующих буев и с установленных на дне моря обратных сонаров. Размеры торосов и стамух определялись с использованием аэрофотосъемки, лазерного профилирования (верхний рельеф) и обратных сонаров и видеосъемки (рельеф нижней поверхности). Внутренняя структура ледяных образований изучалась керновым, водяным и др. разбуриваниями. Прочностные свойства изучались различными методами, включая использование ледокола «Капитан Николаев» для определения глобальных нагрузок на сооружение. В связи с обнаружением в марте 2003 г. большого скопления айсбергов на участке Штокмановского ГКМ и айсберга-гиганта массой 3,7 млн т в 2007–2008 гг. исследовались выводные ледники архипелагов Земля Франца-Иосифа и Новая Земля. Проводились локация и видеосъемка с вертолетов и разбуревание ледников в отдельных точках.

На основе этих исследований и исторических данных были разработаны Временные локальные технические условия (ВЛТУ) по морскому льду для морских месторождений, включающие несколько десятков параметров льда (до 70), для которых определялись средние, максимальные и др. величины. Морская ледостойкая стационарная платформа (МЛСП) «Приразломная» успешно работает в ледовых условиях — отгружает нефть с российского аркти ческого шельфа.

Активные работы проводятся в Обь-Тазовском районе в интересах строительства порта Сабетта, отгрузочных терминалов и др. объектов. Начиная с 2012 г. ведутся масштабные экспедиционные работы в Карском море на месторождениях «НК “Роснефть”». Там в 2013 г. проведены экспедиции на а/л «Ямал», д/л «Капитан Драницын», НЭС «Академик Фёдоров», охватившие период с мая по август. Использовались также пилотируемая (самолет и вертолет) и беспилотная авиация. В апреле — июне 2014 г. состоялась самая продолжительная в истории исследований морской Арктики судовая экспедиция в период максимального развития арктического ледяного покрова (62 суток) на а/л «Ямал». Большой объем исследований был выполнен летом 2014 г. с борта НЭС «Академик Трёшников», в его первом арктическом рейсе.

Заметные и достаточно быстрые климатические изменения в Арктике обуславливают необходимость рассматривать их как фактор риска для деятельности на шельфе и прежде всего — для долговечных сооружений в прибрежных районах. В последнее десятилетие появились международные и национальные доклады, в которых рассматриваются последствия для Арктики и предлагаются меры по адаптации отраслей экономики к этим изменениям. Это, в частности, «Оценочный доклад изменений климата и их последствий на территории РФ» (2014 г.), подготовленный Росгидрометом. При сохранении наблюдаемого тренда на потепление будут упрощаться ледовые условия, увеличивая безледовый период, могут исчезнуть многолетние льды. Однако сохранятся риски сильных ледовых сжатий, масштабы торошения, вероятность появления айсбергов в высокоширотной зоне и сложных ледовых условий в проливе Велькицкого. Возрастут риски, связанные с усилением ветро-волновой активности, с ростом уровня моря и оттаиванием вечномерзлых пород. Вследствие сложения ряда факторов усилится разрушение льдистых и рыхлых берегов.

Результаты изысканий закладываются в проектные решения, которые, как правило, обеспечивают безопасную работу морских сооружений в любых гидрометеорологических условиях. Однако в районах, где возможно появление больших айсбергов и гигантских ледяных полей, необходимо создавать системы управления ледовой обстановкой (УЛО), в частности для высокоширотных месторождений в Баренцевом море, таких как Штокмановское ГКМ.

УЛО того или иного масштаба необходимо для всех морских сооружений в районах с наличием айсбергов, гигантских ледяных полей и многолетних льдов. Такие системы включают подсистему гидрометеорологического обеспечения, главной задачей которой являются обнаружение опасных ледяных образований с помощью космических, пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов, радаров и др. средств и прогноз их динамики. На основании этой информации принимаются решения о воздействии на ледяные дрейфующие объекты с целью их разрушения или изменения траектории их движения.

Специализированное гидрометеорологическое обеспечение морских объектов является обязательным компонентом — оно необходимо для их безопасной и экономичной работы. В настоящее время в Росгидромете успешно функционирует система «Север», которая включает Центр ледовой и гидрометеорологической информации (ЦЛГМИ), находящийся в ААНИИ, а также территориальные управления гидрометеорологической службы. ЦЛГМИ собирает информацию от космических аппаратов, наземных пунктов, с судов и готовит диагностическую и прогностическую информацию для различных потребителей — в частности, обеспечивает работы МЛСП «Приразломная», Варандейского отгрузочного терминала, зимнее плавание транспортных судов компании «Норильский никель», крупнотоннажных танкеров в Татарском проливе (проект «Сахалин-1») и т. п. Летом 2014 г. ЦЛГМИ ААНИИ участвовал в гидрометобеспечении разведочного бурения на структуре «Университетская» в Карском море, результатом которого стало открытие нефтяного месторождения «Победа».

Учитывая расширение морской деятельности на арктическом шельфе, необходимо развивать российские системы наблюдений. Это сеть наземных гидрометеорологических станций, космические средства наблюдений, пилотируемая и беспилотная авиация, современные автоматические средства наблюдений. Росгидромет проводит модернизацию арктической сети наблюдений с широким использованием автоматических комплексов. Свой вклад в это вносят крупные компании. Так, в 2013–2014 гг. на средства ОАО «НК “Роснефть”» было установлено 6 автоматических метеостанций в труднодоступных и плохо освещенных наблюдениями районах.

Идет работа по созданию многоцелевой космической системы «Арктика»: в 2014 г. на орбиту запущен метеорологический спутник «Метеор-М» № 2. На архипелаге Шпицберген в рамках Российского научного центра создан пункт приема спутниковой информации, благодаря которому существенно улучшено освещение ледовой обстановки в Баренцевом и Карском морях. Быстро развиваются методы применения беспилотных летательных аппаратов в инженерных изысканиях и для мониторинга гидрометеорологической обстановки. Российский научный флот пополнился новым НЭС «Академик Трёшников», которое выполнило первый рейс в Арктику летом 2014 г. по программе «НК “Роснефть”».

В целом российская система обеспечения гидрометеорологической безопасности проектов на арктическом шельфе отвечает современным требованиям.

Александр Данилов

Связаться Александр Данилов

Заместитель директора ГНЦ РФ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт»
Член российского национального комитета по криосфере, член научно-экспертного совета Морской Коллегии при Правительстве РФ
Член научно-координационного экспертного совета ФЦП «Развитие гражданской морской техники»
Руководитель российского научно-информационно-аналитического центра Международного Полярного года 2007 – 2008
Редактор русской версии отчета «Воздействие потепления в Арктике» 2005 года