Отдел криогенных ресурсов НИПИ "Нефтегазпроект" предлагает новые высокотехнологичные услуги

Тюмень. Институт криогенных ресурсов Тюменского индустриального университета с начала 2016 года был передан в НИПИ «Нефтегазпроект» - структурное подразделение ТИУ. Вместе со специализированными лабораториями в штат проектного института перешли и сотрудники. Отдел, специализирующийся на проведении фундаментальных и прикладных исследований, связанных с различными аспектами криологии как науки и сферы деятельности, позволяет предложить заказчикам целый спектр дополнительных высокотехнологичных услуг. В частности, это исследования талых, оттаивающих, мерзлых грунтов (в том числе сильно льдистых и засоленных), льдов, грунтовых вод; моделирование процессов различного взаимодействия природной и техногенной среды; прогнозировать природные и геотехнические риски; разработка рекомендаций по снижению опасности техногенных воздействий на окружающую среду. Это особенно актуально в свете перспективы масштабного освоения Арктики: коллектив отдела криогенных ресурсов владеет актуальной проблематикой освоения арктических территорий, имеет большой практический опыт в части выполнения фундаментальных и прикладных научно-исследовательских, инновационных и экспедиционных работ. О достижениях и планах отдела криогенных ресурсов НИПИ «Нефтегазпроект» наш разговор с его начальником Олегом Паньковым.

- Какие первоочередные задачи стоят перед отделом криогенных ресурсов сегодня?
- В составе НИПИ «Нефтегазпроект» мы консультируем инженеров-проектировщиков, проводим технические расчеты, оценку решений. В этом году мы запланировали научные проекты, которые будут реализованы на базе наших лабораторий. Один из них  – влияние обработки материалов фундаментов на несущую способность ММП. Здесь стоит задача оценить влияние противопучинистых материалов на смерзание грунта с фундаментами конструкций. Сегодня проектировщики зачастую используют информацию, которая была получена во времена Советского Союза. Нам же нужно оценить современные материалы, используемые в современных условиях. Цель этих работ – прикладная. Мы хотим применить тот научный задел, что у нас имеется, для выработки своеобразной стратегии, шаблона действий для инженеров-проектировщиков. Его результатом станет разработка рекомендаций и указаний в формате стандартов предприятия для проектирования оснований и фундаментов на пучинистых грунтах.
Еще один проект – влияние коррозии материалов фундаментов на прочностные свойства ММП – этот как раз продолжение тех научных исследований, которые мы уже вели не один год. Посмотрим, как влияет разрушение материала на его работу с мерзлыми грунтами. Это нужно уже сейчас и пригодится в дальнейшем. При проектировании таких объектов, важно знать, как поведет себя фундамент в подобных условиях. Тут мы определим, какими могут последствия, составим своеобразный план действий, разработаем рекомендации, которые также будут применяться инженерами НИПИ «Нефтегазпроект» на проектируемых объектах.
Еще один интересный проект – это оценка напряженно-деформированного состояния льдов Арктики. Его цель также прикладная – это разработка рекомендаций и указаний для проектирования объектов в арктических условиях. Сейчас мы исследуем образцы грунтов в рамках научной работы. В свете перспективы освоения арктического шельфа крупными нефтегазодобывающими корпорациями этот научный задел вскоре может быть востребован, поэтому важно начать эту исследовательскую работу уже сегодня.
Также мы занимаемся разработкой методики по уточнению границ водоохранных зон водных объектов и их прибрежных защитных полос в пределах разрабатываемых месторождений нефти и газа Западной Сибири. Его цель – разработать новую методику определения границ водоохранных зон, с учетом особенностей хозяйственной деятельности заказчика. Этим мы занимаемся совместно с отделом генеральных планов. Они разрабатывают картографический материал, оценивают водные ресурсы – сколько на территории озер и рек, а мы будем разрабатывать проект с учетом того, где находится территория, какая там растительность, климат, условия для разлива. Тема разлива рек во время половодья сейчас особенно актуальна – все помнят, как в 2015-2016 гг. в некоторых регионах затопило населенные пункты и производственные объекты, а это – консервация, дорогостоящие ремонты. В составе группы, которая работает над проектом, есть гидрогеологи. Рассчитываем совместно с другими подразделениями проектного института сделать полезную для нефтедобывающих корпораций работу.

- В настоящее время лаборатория физики, химии, механики мерзлых грунтов проходит ресертификация и готовится к проверке на соответствие требованиям – чем ценен этот ресурс в целом для отдела криогенных ресурсов?
- Лаборатория физики, химии и механики мерзлых грунтов в свое время была создана одной из первых в России, а наш вуз – один из трех вузов в стране, наряду с МГУ и Якутским госуниверситетом, развивающим это направление. Остальные тогда еще вопросов освоения Арктики не касались: криологический аспект был чем-то далеким и непонятным. В тюменском нефтегазовом университете же еще 15 лет назад были введены разные дисциплины, изучающие мерзлоту. Наша лаборатория являлась своеобразной базой, где студенты проходили практику, проводили эксперименты, выполняли научные работы, проходили преддипломную и производственную практики. Эта лаборатория уникальна тем, что позволяет выполнять одновременно большое количество определений – физических, химических, механических, теплофизических. Мы осуществляем полный комплекс изучения свойств грунтов, льдов, подземных и поверхностных вод. В нашем распоряжении 10 климатических камер, в которых независимо друг от друга можно проводить различные эксперименты и выполнять исследования.
Данная информация нужна в первую очередь изыскателям, чтобы они могли точно оценить криогенный ресурс территории, спрогнозировать, насколько она пригодна для освоения, и инженерам-проектировщикам, чтобы грамотно спроектировать будущий промышленный объект. Чем выше криогенный ресурс, тем больше хороших свойств приобретают грунты. Они меньше деформируются, а возведенные на них сооружения – здания, трубопроводы, дороги – дольше эксплуатируются, не представляя опасности для человека и окружающей среды.
Если же какая-то компания берется возводить тот или иной объект, до конца не понимая, что представляет собой мерзлота, последствия могут быть разными. И могу предположить, что в ближайшей перспективе стоит ожидать разных нехороших вещей – сейчас на рынке много компаний, имеющих о мерзлоте только поверхностное представление, сотрудники не имеют специального образования в области механики мерзлых грунтов и мерзлотоведения. Плюс глобальное потепление – мерзлота тает, это факт. И чтобы ее сохранить как ресурс, требуются дополнительные средства и методы.

- Мерзлота тает по естественным природным причинам или это скорее результат техногенного влияния?
- Мы подчас вообще не знаем, на какой территории живем, и как она в последующем себя поведет. Особенности поведения ММП под влиянием техногенных нагрузок сегодня не всегда принимается во внимание при выборе тех или иных инженерных решений. Но как я люблю повторять, любой промышленный объект для природной среды является инородным. Она пытается его либо «удалить», либо сломать: деформировать, выдавить из грунта. И, конечно, сам климат тоже сильно меняется. В целом температура вечно мерзлых грунтов постепенно повышается. Например, в некоторых районах криолитозоны температура грунтов была минус 2 градуса, а сейчас уже минус один. И вот этот один градус – это очень весомо! Все основные свойства грунтов в результате могут измениться, снизиться процентов на 50. Поэтому на любых объектах, связанных с вечной мерзлотой, надо проводить системные мониторинговые работы, научные исследования, чтобы владеть объективной информацией. Но для производственников, чаще всего, это что-то заоблачное. Поэтому только и остается, что заниматься этим в рамках научно-исследовательских работ. Мы сотрудничаем со многими научными учреждениями, например с Якутским институтом мерзлотоведения СО РАН: там накоплен огромный опыт, создана самая большая сеть мониторинговых наблюдений в мире, самое большое количество наблюдательных скважин. Они подчас находятся в таких местах, где не то, что нога человека не ступала, а и вертолету некуда приземлиться.

- Расскажите о наиболее интересных проектах, реализованных совместно с якутскими коллегами.
- Совместных работ было выполнено много. Один из наиболее интересных проектов – совместные исследования в районе федеральной автодороги Лена. Они проводились в рамках Всероссийского научного молодежного геокриологического форума в 2015 году, большой группой ученых из разных регионов нашей страны и заграницы. Мы проводили обследования вдоль федеральной автодороги с целью изучения природных процессов и их влияния на сооружения. Цель – научное сопровождение проводимой там реконструкции автодороги. Работы включали как геодезические, так и криологические исследования, бурение скважин, замеры температур, изучение опасных процессов, таких как образование наледи, очень характерное для Якутии. Когда на поверхность при низких температурах выходят подземные воды, жидкость начинает замерзать, происходит постепенное намораживание, образуются большие скопления льда. Причем не только «в поле», где люди не ходят, техника не работает. Это наблюдается и рядом со зданиями, под зданиями, на дороге, в районе прокладки трубопроводов. Таким образом, могут деформироваться объекты и здания, нарушается движение транспорта. Наибольший интерес для нас представлял один из участков дороги в 100 км от Нерюнгри, где сошел гигантский оползень, в результате чего дорогу пришлось «пустить» по другому направлению. Так вот, нам необходимо было выяснить причины этого явления: то ли подземные воды так повлияли, то ли дорожники нарушили естественный покров, то ли изначально объект был не правильно запроектирован без учета особенности территории. Сейчас в этом районе разбит своеобразный полигон, на котором ежегодно будут проводиться исследовательские работы, чтобы следить за динамикой изменений. Мониторинг важен потому, что сейчас в Якутии реконструируют много объектов, выделяются большие суммы на реконструкцию транспортных магистралей.
Также мы отслеживаем в динамике участок в Забайкальском крае, в районе поселка Новая Чара – там мерзлота, в отличие от Ямала, находится прямо на поверхности. Объект, который нас интересует – это железная дорога на Чинейское месторождение. За последние восемь лет этот участок существенно изменился: по этой причине железная дорога разрушилась, пришла в такое состояние, что по ней невозможно ездить. В результате уникальное месторождение ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд не эксплуатируется. Эти печальные последствия вызваны не столько тем, что меняется климат, сколько из-за неграмотного воздействия человека на природу. Чтобы это восстановить, нужны серьезные дорогостоящие технологии, принудительная термостабилизация, допустим. Это наглядный пример того, что до строительства любого объекта надо иметь исчерпывающее представление, что о той территории, где предстоит работать. А если мы пришли и сказали «человек – царь природы», а потом начинаем ставить дома, строить дороги, то это «проходит» только в тех регионах, где климатические условия более благоприятные. Мерзлота ошибок не прощает.

- Вы уже отметили, что вечная мерзлота в арктических территориях страны претерпевает существенные изменения. Есть ли сегодня необходимая и достаточная информация на эту тему, может быть пришло время для разработки новых геокриологических карт?
- Сегодня существует много разных организаций, которые делают всевозможные прогнозы, пытаются оценить как благоприятные варианты, так и неблагоприятные. Картами также занимаются разные организации. Однако чтобы построить полноценную картину вечной мерзлоты на большой территории – допустим, полуострова Ямал, надо располагать огромной базой данных. Они должны быть получены в результате фактически выполненных работ, а не взяты из устаревших справочников, книг, журналов. Это, конечно, сложно сделать.
В целом в таких картах необходимость, на мой взгляд, есть – редкая организация может себе позволить поводить масштабные изыскания в нынешних экономических условиях. Поэтому, по крайней мере, картографический материал, который будут использовать на месте возведения будущего промышленного объекта, может существенно помочь при выборе оптимального инженерного решения.
Сейчас, к сожалению, некоторые ресурсодобывающие компании пользуются устаревшими материалами, созданными еще во времена Советского Союза, частично обновленными на каких-то конкретных участках. Так что сегодня, в условиях меняющегося мира, все меньше и меньше объективной информации о той территории, на которой планируется или уже ведется строительство промышленных объектов. И тут есть серьезные риски и большая вероятность того, что могут быть допущены существенные ошибки, которые ведут к фатальным последствиям. Это и неправильные исходные данные, и выбор проектных решений, которые не отражают действительность.

- Ежегодно вместе с якутскими коллегами отдел криогенных ресурсов проводит научно-практический семинар «Некрасовские чтения». В чем суть этого мероприятия?
- Этот семинар ученых-мерзлотоведов действительно проводится уже более десяти лет, он дает нам возможность обменяться опытом, обсудить темы, актуальные как для научных сотрудников, так и для производственников. В этом году мы провели мероприятие на базе двух городов – Тюмени и Якутска. В Якутии больше академическая, научная школа, а у нас – прикладная. Темы семинара из года в год меняются, в этом году большое внимание было уделено перспективам освоения Арктики – в целом для страны тема «горячая».
Я выступил с докладом: «Арктика как приоритетное направление в работе НИПИ «Нефтегазпроект» и рассказал об опыте участия наших специалистов в инновационных проектах еще на базе института криогенных ресурсов для генерального проектировщика ПАО «Газпром», об опыте взаимодействия с другими крупными нефтегазодобывающими компаниями. Специалисты нашего подразделения, в частности, занимались изучением геологических и геокриологических условий для оценки рисков и проектирования сетей ГТМ Чаяндинского месторождения, разработкой рекомендаций по оценке активности криогенных ресурсов вдоль газопровода Бованенково-Байдарацкая, выполняли исследования свойств и характеристик многомерзлых, оттаивающих льдов и талых грунтов на территориях Фёдоровского, Новопортовского, Губкинского, Пякяхинского месторождений и др.
На семинаре мы также обсуждали прикладные темы: «Применение криогенных ресурсов в проекте подготовки разведочной скважины», «Экспертно-бальная оценка экологического риска освоения нефтегазовых месторождений Крайнего Севера, «Особенности проектирования водоохранных зон на объектах нефтегазодобывающих комплексов Западной Сибири» и другие. В завершение мероприятия участники «Некрасовских чтений» в голос говорили о том, как полезны подобные встречи. И сотрудникам, занятым научным поиском, и проектировщикам, инженерным изыскателям, разрабатывающим конкретные производственные проекты. Мы рассчитываем, что семинар «Некрасовские чтения» в 2017 году объединит еще больше заинтересованных авторов – ученых и производственников.
Наши научные исследования носят опережающий характер. И многие реальные масштабные производственные проекты в дальнейшем, как правило, подтверждают прогнозные ожидания. Одна из главных задач нашего отдела сегодня – это прогнозирование возможных природных и геотехнических рисков в криолитозоне и разработка таких проектных решений, которые помогут избежать потенциальных аварий, повреждений и разрушений в случае нарушения хрупкого баланса системы. И тогда производственные объекты в Арктике или в других холодных регионах, возведенные в ходе громких промышленных строек еще долго будут служить стране.