Как ямальские нефтяники сохраняют вечную мерзлоту

Ямальский район. Арктика – регион не только с колоссальным экономическим потенциалом, но и с хрупкой природой, которая нуждается в защите. Эффективная деятельность на этой территории невозможна без использования зеленых технологий и тщательного контроля за состоянием окружающей среды.

Важная составляющая арктической экосистемы – вечная мерзлота. От нее зависит экологический статус и климат не только региона, но и планеты. Как совершенствуют подходы к сохранению вечной мерзлоты нефтяники, работающие на Новопортовском месторождении, рассказал начальник службы геотехнического мониторинга «Газпромнефть-Ямала», кандидат технических наук Дмитрий Паздерин. 

– Дмитрий, почему так важно сохранять вечную мерзлоту и как в компании организована эта работа?

– Для начала уточню, что вечной (или многолетней) мерзлотой называют верхний слой земной коры, в котором среднегодовая температура не поднимается выше нуля градусов более трех лет подряд.

Полуостров Ямал, где мы работаем, – это территория сплошного распространения многолетнемерзлых пород, и от их сохранности напрямую зависит безопасность эксплуатации любых зданий и сооружений. Поэтому мы на постоянной основе ведем наблюдение и контроль, анализируем полученные данные, чтобы прогнозировать развитие ситуации в перспективе нескольких лет.

Одна из частей этой масштабной работы – геотехнический мониторинг. Это регулярный контроль надежности сооружений и их оснований. Он необходим, чтобы на ранних стадиях выявлять и оперативно устранять отклонения от проектных значений. Ведь любая деформация фундамента или конструктива может привести к неблагоприятным последствиям.

– За счет чего достигается безопасная эксплуатация промысловой инфраструктуры?

– Начинается работа еще на стадии проектирования. На площадку будущего строительства выезжают изыскатели, берут пробы грунтов, в лабораторных условиях определяют их свойства. И в соответствии с инженерно-геологическими условиями и прогнозными расчетами подбирают технические решения для фундаментов.

Мы возводим здания и сооружения на свайных основаниях, чтобы минимизировать тепловое воздействие на грунт. Если это решение не обеспечивает проектную несущую способность фундамента – применяем различные охлаждающие устройства. Известно, что понижение температуры мерзлого грунта на 2–3 градуса увеличивает несущую способность фундаментов в 2–3 раза. Это могут быть как системы термостабилизации грунтов (вертикальные или горизонтальные, состоящие из трубок с хладагентом), так и одиночные термостабилизаторы. Также при необходимости монтируем теплоизоляционный слой. То есть получается такой «пирог» под сооружением: грунт с системой термостабилизации, теплозащитный экран, потом снова грунт.

Непосредственно строительные работы обычно выполняются в зимний период, когда оттаявший за лето верхний слой грунта замерзает и техника не нарушает почвенно-растительный покров. Это тоже способствует сохранению естественной среды.

– Вы говорите о наземных сооружениях, но нефтедобыча – это прежде всего скважины, которые уходят вглубь на несколько километров…

– Они тоже под нашим контролем. Например, на эксплуатационных скважинах применяем термокейсы. Это теплоизоляционный футляр вдоль ствола, помогающий исключить образование приустьевых воронок – они могут возникать, когда лед вокруг скважины оттаивает, то есть превращается в воду, и почва уплотняется и уходит вниз.

Как и в случае с другими объектами, мы регулярно проводим необходимые измерения и принимаем дополнительные меры для снижения теплового воздействия, если они нужны.

– За какими параметрами вы следите? Кто, как и с какой периодичностью проводит измерения?

– Замеры раз в полгода выполняют специализированные организации. Для измерения температуры грунта используется термометрическая коса (кабель с цепью датчиков), для выявления деформаций – специальные нивелир, тахеометр (инструменты для измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также расстояний). А контроль за проведением работ, анализ полученных данных – это уже задача специалистов «Газпромнефть-Ямала».

С каждым годом инфраструктура Новопортовского месторождения расширяется – строятся новые объекты, увеличивается мощность. И выполнять вручную 35 тысяч измерений, а главное – качественно отслеживать динамику результатов, становится все сложнее. Поэтому мы инициировали проект по созданию информационной системы и автоматизации процесса геотехнического мониторинга.

– Делаете это на основе типовых решений?

– Сегодня на рынке нет готового продукта, который бы полностью соответствовал нашим требованиям и задачам. Существуют отдельные решения для прогнозирования температуры грунтов, программы для расчета изменений несущей способности. Но единого комплекса, где можно аккумулировать все полевые данные, сопоставить их с критериями надежности, зафиксировать текущий статус и спрогнозировать развитие ситуации, пока нет.

В проекте несколько составляющих. Первая – дистанционный контроль. Планируем оборудовать наши объекты датчиками, чтобы получать данные в ежедневном режиме либо онлайн. Это позволит выявлять отклонения на ранней стадии. Второе направление – научно-исследовательская работа, которая поможет определить четкие критерии надежности наших сооружений с учетом конкретных природно-климатических условий. И третья – разработка программного обеспечения, которое будет хранить, структурировать и анализировать информацию.

Стремимся, чтобы система сама сопоставляла полевые данные с предельными значениями и показывала зоны, на которые нужно обратить внимание в первую очередь. К тому же автоматизация сведет к минимуму человеческий фактор и вероятность ошибок.

И еще одна опция, которую хотим реализовать, – выполнение прогнозных расчетов на основе информации, полученной на этапе проектирования и по результатам геотехнического мониторинга. Это позволит, к примеру, понять, сохранится ли несущая способность грунтов или свайных оснований через 5–10 лет и требуется ли дополнительно для этого что-то предпринять. 

– Кто участвует в разработке информационной системы и как ее внедрение отразится на эффективности работы?

– Проект масштабный и трудоемкий. Мы привлекаем авторитетные научно-исследовательские институты, опытных IT-разработчиков. Синергия экспертизы и компетенций позволит нам выйти на новый уровень и в сохранении вечной мерзлоты, и в обеспечении безопасности наших объектов. Наша задача – усилить комплексный подход: автоматизировать мониторинг и расширить изучение горных пород региона, полученные данные применять при проектировании и строительстве инфраструктуры.

Фото: пресс-служба «Газпромнефть-Ямала»