ЭКОЛОГИЯ Промышленные и экологические риски бурения в Карском море Андрей Шишкин, к. э.н. Олег Сочнев, д. т.н. Мария Логецкая ОАО «НК «Роснефть» П оследствия чрезвычайных ситуаций, связанных с поис‑ ково‑оценочным бурением в арктических водах, могут быть более серьезными, чем в среднеи низкоширотных районах Мирового океана. На ряд факторов, вызывающих негативные последствия (высокая про‑ должительность темного времени суток, низкие температуры, уязвимость окру‑ жающей среды и т. п.), повлиять невоз‑ можно. Поэтому одной из важнейших задач по обеспечению безопасности морских буровых работ является сниже‑ ние вероятности возникновения инци‑ дентов. В статье дана оценка некоторых промышленных и экологических рисков бурения первой поисково‑разведочной скважины ОАО «НК «Роснефть» в Кар‑ ском море на лицензионном участке Восточно-Приновоземельский‑1 летом 2014 года. ОАО «НК «Роснефть» (далее «Роснефть») — крупнейший недрополь‑ зователь на континентальном шель‑ фе России, располагающий 44 лицен‑ зиями на разведку и добычу нефти и газа. Общий объем ресурсов состав‑ ляет 42 млрд т нефтяного эквивалента. С точки зрения прироста запасов угле‑ водородов основными будут арктические морские проекты — на них придется более 80 % (рис. 1). Опыт морских поисково‑оценочных работ в Арктике требует постоянно‑ го совершенствования подходов к обе‑ спечению промышленной и экологи‑ ческой безопасности, охране окружа‑ ющей среды. Прямым подтверждением этого служит авария 18 декабря 2011 года 74 Industrial and commercial risks of drilling in the Kara Sea The consequences of emergency situations related to prospecting and appraisal drilling in Arctic waters could be more serious than in the medium and low latitude regions of the world’s oceans and seas. It is impossible to influence a number of factors such as short daylight hours, low temperatures, the vulnerability of the environment and so on. Therefore, one of the key tasks in ensuring the safety of offshore drilling is to reduce the likelihood of such incidents occurring. The article assesses certain industrial and environmental risks related to the drilling of OJSC Rosneft’s first prospecting and appraisal well in the Kara Sea at the Vostochno-Prinovozemelsky-1 license in the summer of 2014. Key words: Western Arctic, prospecting and appraisal, drilling, meteorological conditions, ecosystem, radiological environment, oil spill response. Andrei Shishkin, Oleg Sochnev, Maria Logetskaya СПБУ «Кольская» в Охотском море при буксировке из прикамчатского рай‑ она бурения на о. Сахалин, приведшая к потере буровой установки и гибе‑ ли 53 человек. В рамках исполнения лицензионных обязательств по строительству поис‑ ково‑оценочных скважин на Восточно-Приновоземельских участках шель‑ фа Карского моря «Роснефтью» ведутся подготовительные работы к нача‑ лу буровых работ в 2014 году. Бурение поисковых скважин будет осущест‑ вляться с полупогружной буровой установки (ППБУ) в навигационный период открытой воды в условиях отсутствия льда с конца июля по середи‑ ну ноября. В связи с коротким погодным окном открытой воды в Карском море может потребоваться осуществлять бурение и опробование скважины за два буровых сезона. Риски поисково‑оценочных работ В настоящий момент представляется возможным идентифицировать следу‑ ющие основные риски морских буровых поисково‑оценочных работ: риск чрезвычайных ситуаций природного характера; риск чрезвычайных ситуаций техногенного характера (аварии); риск негативного воздействия на окружающую среду. Природно-климатические условия Арктика в целом неоднородна с точки зрения факторов риска, связанных с производственной деятельностью на нефтегазовых объектах. С точки зрения климатических условий западная часть российской Арктики — Баренцево море — во многих отношениях сопоставима с Север‑ ным морем, в то время как арктические условия и проблемы возникают по мере продвижения на восток — в Карское море, море Лаптевых и далее. Ключевые слова: Западная Арктика, поисково-оценочные работы, бурение, гидрометеоусловия, экосистема, радиологическая обстановка, ликвидация разливов нефти. Offshore [Russia] | май 2014 Рисунок 1 Лицензионные участки «Роснефти» в Арктике Таблица 1 Гидрометеоусловия в арктических районах бурения «Роснефти» Баренцево море Параметр Печорское море Карское море Температурный режим Температура воздуха, °С минимум/средняя в январе -39/-24 -46/-20 -49/-26 максимум/средняя в июле +9,0/+0,9 +29,0/+9 +27,0/+7,5 Минимальная/максимальная температура морской воды, поверхностный горизонт, °С -1,8/+2,5 -1,8/+10,9 -1,8/+9,0 38-40 36 40 50 50 50 19 10 8-10 Ветровой режим Скорость ветра на высоте 10 м, возможная 1 раз в 100 лет, с осреднением 10 мин., м/сек Порывы ветра на высоте 10 м, возможные 1 раз в 100 лет, с осреднением 3 с, м/сек Волновой режим Характеристики ветровых волн, возможные 1 раз в 100 лет: высота волны 50% обеспеченности, м средний период, сек. 16 9,5 12 средняя длина волны, м 300 116 220 258 242 289 Ледовый режим Продолжительность ледового периода (среднемноголетнее значение), дни Толщина ровного дрейфующего льда (однолетний), см 50% обеспеченности 84 65 220 максимальная (наблюденная) 195 150 270 200 180 - 1 раз в 100 лет Модуль скорости дрейфа льда, см/сек: минимальная 19 30 30 максимальная (наблюденная) 97 80 80 125 130 - 1 раз в 100 лет www.offshore-mag.ru Очевидно, что последствия чрез‑ вычайных ситуаций (гибель персона‑ ла, ущерб окружающей среде и/или эко‑ номические убытки) могут быть более серьезны в Арктике вследствие [1]: удаленности от крупных населенных пунктов, колоссальных расстояний и отсут‑ ствия инфраструктуры, что затрудняет при‑ нятие безотлагательных мер в случае воз‑ никновения чрезвычайных ситуаций; высокой продолжительности темного времени суток, затрудняющей принятие мер реагирования; экстремальных температур и погод‑ ных условий; морского льда, осложняющего спа‑ сательные работы и устранение послед‑ ствий разливов нефти; уязвимости морской и прибрежной окружающей среды; потенциально длительного пери‑ ода простоя оборудования после ава‑ рий вследствие наличия лишь сезонного доступа для проведения ремонта; значительного общественного внима‑ ния, уделяемого работам, проводимым в Арктике, низкой терпимости обще‑ ственности по отношению к авариям, что чревато потерей репутации всех участву‑ ющих сторон. Карское море характеризуется более суровым климатом. В Баренцевом море наиболее критичным фактором с точки зрения проведения буровых работ явля‑ ется волнение, а в Карском — низкие температуры и лед (табл. 1). 75 ЭКОЛОГИЯ Рисунок 2 Следы ледового пропахивания морского дна Рисунок 3 Вмерзший в лед гигантский айсберг «Роснефть» совместно с Арктическим и антарктическим НИИ (ААНИИ) реа‑ лизует программу инженерных изыска‑ ний в Карском море. В период 2012– 13 годов было выполнено несколько ком‑ плексных морских экспедиций с целью оценки экстремальных гидрометеороло‑ гических условий. В период полевых работ с 9 на 10 августа 2012 года на лицензи‑ онном участке (ЛУ) Восточно-Прино‑ воземельский‑1 наблюдались штормо‑ вые условия, скорость ветра достигала 26 м/с, порывами — 30–35 м/с. Рекорд‑ ный порыв ветра со скоростью 55 м/с (200 км/ч) был отмечен 10 августа вбли‑ зи архипелага Новая Земля. Макси‑ мальное волнение составляло 6 баллов, высота волны — 5,5 м. В ходе исследований выявлено про‑ хождение айсберга непосредственно над точкой бурения скважины Университет‑ ская‑1. Айсберг имел следующие харак‑ теристики: размер 25×20 м, парус 4–5 м, киль 12–15 м, плотность льда 917 кг/м3, расчетная масса около 7500 т. 76 Во время экспедиции 2013 года были обнаружены борозды пропа‑ хивания дна на структурах Университетская и Рогозинская глубиной до 0,5 м. Пропахивание вызвано айсбергами, а не торосами, что при‑ водит к появлению борозд при больших глубинах моря. Максималь‑ ная глубина моря, на которой было обнаружено пропахивание, соста‑ вила 60 м (рис. 2). Также было обнаружено 5 айсбергов, дрейфующих во льдах, в том числе гигантский, вмерзший в лед размерами надводной части 70×70×12 м и глуби‑ ной подводной части до 50 м. Обнаруженный айсберг — крупнейший, иссле‑ дованный специалистами ААНИИ за всю историю наблюдений в Арктике (рис. 3). Проведенные исследования показали, что ледовые условия на аквато‑ рии Восточно-Приновоземельских участков Карского моря значительно тяжелее, чем в Баренцевом море и чем ожидалось ранее. Такие условия требуют особого внимания при планировании бурения скважин. Управление ледовой обстановкой Использование для бурения поисково‑оценочной скважины в Кар‑ ском море ППБУ, не имеющей ледового класса, возможность появле‑ ния в районе бурения айсбергов в течение всего бурового сезона тре‑ буют выявления опасных ситуаций, а также «активного воздействия на лед» (АВЛ), т. е. создания системы управления ледовой обстанов‑ кой (УЛО). УЛО — это совокупность мероприятий, цель которых состоит в сниже‑ нии интенсивности или в полном исключении воздействия со стороны ледя‑ ных образований любого рода на буровую установку. УЛО включает, в частности, следующие мероприятия: обнаружение, наблюдение и прогнозирование; АВЛ — целенаправленное разрушение льда и буксировку айсбергов; оценку угрозы и тревожные оповещения. Выполнение мероприятий по УЛО включает ряд работ, выходящих за рамки общих стандартных операций персонала морских установок, что увеличивает риски получения травм и нанесения материального ущерба, в частности, из-за: отсутствия экипажей морских судов, имеющих опыт УЛО в Карском море; частого размещения/снятия буев на дрейфующих льдинах и айсбергах; эксплуатации судов на близком расстоянии друг от друга; перемещения персонала между судами; буксировки айсбергов; вертолетных операций или аэроразведки в удаленных районах и в потен‑ циально неблагоприятных погодных условиях. Экосистема Карского моря Окружающая среда в Арктике в целом очень чувствительна к негативно‑ му воздействию и труднее поддается восстановлению. Это связано с отно‑ сительной простотой экосистем и ограниченным вегетационным периодом. В связи с этим нанесение ущерба окружающей среде в Арктике приводит к более долгосрочным последствиям. Арктика уже давно подвергается воздействию загрязнений, которые поступают из сопредельных регионов. Процесс биоаккумуляции загряз‑ нителей в арктической фауне привел к тому, что на более высоких уров‑ нях пищевой сети концентрация некоторых тяжелых металлов и стой‑ ких органических загрязнителей намного выше, чем за пределами Аркти‑ ки. В итоге это влияет на здоровье человека, который часто представляет собой последнее звено в пищевой сети Арктики. Offshore [Russia] | май 2014 На протяжении многих лет Карское море считалось труднодоступным для научных исследований и освоения его природных богатств. По этой причине информация о функционировании карскоморских экосистем была малочисленной и фрагментарной, что, в свою очередь, сформиро‑ вало ложные представления о бедности флоры Карского моря, низкой биологической продуктивности и в итоге о бесперспективности практи‑ ческого использования его ресурсов. Однако, по мере накопления новых гидрологических, геологических и биологических данных, все более отчетливой становилась сложная структура жизнедеятельности моря, появились доказательства специфичности многих экологических про‑ цессов, резко изменились взгляды на уровни продуктивности пелагиали и бентали. Поэтому сегодня все сведения об экологии и биоресурсах Кар‑ ского моря представляют большое значение как с научной, так и с прак‑ тической точек зрения. В рамках экологического мониторинга лицензионных участков «Роснефтью» проводятся широкомасштабные эколого-рыбохозяйственные исследования в Карском море. Рисунок 4 Основные захоронения радиоактивных объектов в районе лицензионного участка ВосточноПриновоземельский-1 в Карском море Воздействия на экосистемы Основные физические воздействия на окружающую среду при бурении скважин с ППБУ таковы: акустические шумы в широком диапазоне спектра, распространяющиеся в воздушной и водной среде; тепловое воздействие в результате выброса в атмосферу выхлопных газов энергетических установок, продуктов сжигания углеводородной про‑ дукции скважины на факеле; замутнение воды и переотложение грунта на первом этапе бурения под направление на морской воде; электромагнитные поля; забор воды для технических нужд; сброс в море нерастворимых материалов (твердые отходы бурения, мусор). Таблица 2 Захороненные объекты с отработанным ядерным топливом Объект захоронения Местонахождение Затопление Суммарная активность, кКи (ТБк) (по литературным данным [3, 4]) Год Глубина, м [3] [4] [4] на 2000 г. Реакторный отсек АПЛ заказ № 901 с двумя реакторами с ОЯТ Арх. Новая Земля, залив Абросимова 1965 20 400 (14800) 98,5 (3644) 20,5 (759) Реакторный отсек АПЛ заказ № 285 с двумя реакторами (ОЯТ в реакторе левого борта) Арх. Новая Земля, залив Абросимова 1966 20 800 (29600) 107,2 (3968) 17 (628) Экранная сборка реактора № 2 ЯЭУ ОК‑150 ледокола «Ленин» Арх. Новая Земля, залив Цивольки 1967 10–50 100 (3700) 304,5 (11267) 42,7 (1579) Реактор левого борта с ОЯТ АПЛ заказ № 421 Новоземельская впадина 1972 300 800 (29600) 24,0 (884) 6,8 (251) АПЛ заказ № 601 с двумя реакторами с ОЯТ Арх. Новая Земля, залив Степового 1981 33 200 (7400) 54,5 (2018) 22,5 (831) 2300 (85100) 588,7 (21781) 109,5 (4048) Всего www.offshore-mag.ru Основные химические воздействия на окружающую среду при бурении сква‑ жин с ППБУ таковы: воздействие нефтяных углеводоро‑ дов; воздействие технологических жидко‑ стей (буровых и др. растворов); выброс в атмосферу выхлопных газов энергетических установок, продуктов сжигания углеводородной продукции скважины на факеле; сброс в море сточных вод (хозбыто‑ вых — фекальных). По сравнению со стационарными морскими комплексами по промыш‑ ленной добыче нефтяных углеводоро‑ дов на шельфе, действующими длитель‑ ное время, поисково‑разведочное буре‑ ние с ППБУ представляет меньшую экологическую опасность для окружаю‑ щей среды. При безаварийном бурении поисковых скважин все виды техноген‑ ных воздействий на параметры мор‑ ской среды будут локальными (в преде‑ лах 1 км прилегающей к ППБУ площа‑ ди) и незначительными. Радиационный контроль Карское море занимает особое положе‑ ние в числе морей, которые подверга‑ лись радиационному воздействию. Наибольшая активность удаленных радиоактивных отходов (РАО) в Кар‑ 77 ЭКОЛОГИЯ ском море пришлась на 1967 год — около 26 ПБк (~ 700 кКи). К настоящему вре‑ мени в результате радиоактивного рас‑ пада она уменьшилась в несколько раз и не превышает 4 ПБк (~ 110 кКи) [2]. Для захоронения объектов с отрабо‑ танным ядерным топливом (ОЯТ), обра‑ зующихся при ремонте и эксплуата‑ ции атомных кораблей, судов военного и гражданского флота, были использова‑ ны бухты восточного побережья архипе‑ лага Новая Земля и Новоземельская впа‑ дина. Всего в 1961–1981 годах было зато‑ плено пять объектов с ОЯТ: одна атом‑ ная подводная лодка (АПЛ), оснащен‑ ная двумя реакторами с жидкометал‑ лическим теплоносителем; два реактор‑ ных отсека; один корабельный реак‑ тор; специальный контейнер с экранной сборкой, содержащей часть ОЯТ реакто‑ ра № 2 первой ядерной энергетической установки (ЯЭУ) атомного ледокола «Ленин» (табл. 2, рис. 4). В этих же рай‑ онах проводилось захоронение и других видов РАО (контейнеры с твердыми РАО (ТРО), загруженные ТРО суда, ТРО без упаковки). Технология бурения морских поис‑ ковых скважин такова, что бурение под направление осуществляется на морской воде (первый этап строи‑ тельства скважины), в результате чего происходит выброс шлама непосред‑ ственно на дно моря. Таким образом нарушается целостность морского дна с выносом на поверхность загрязнен‑ ного радионуклидами грунта из ниже‑ лежащих слоев и становиться возмож‑ ным вторичное загрязнение окружа‑ ющей среды Карского моря радиону‑ клидами. С целью оценки воздействия на окружающую среду было проведено математическое моделирование данно‑ го процесса. Расчеты выполнялись для «наихуд‑ шего сценария». Предполагалось, что грунт в точке бурения достаточно силь‑ но загрязнен, а распределение активно‑ сти 137Cs по глубине имеет вид по анало‑ гии с заливом Абросимова [5]. Фоновые значения концентрации взвешенных веществ (ВВ), концентра‑ ции растворенных радионуклидов (РРН) в воде и концентрации сорбированных радионуклидов (СРН) на поверхности 78 дна в расчетах принимались равными нулю. Характеристика верхнего интервала «типовой» поисковой скважины приведена в таблице 3. На рис. 5а приведена зависимость максимального (по области моде‑ лирования) значения концентрации СРН на ВВ от времени, получен‑ ная по результатам моделирования. Концентрация СРН на ВВ достигает максимального значения, равного 1,1 Бк/м3, в начале процесса бурения. После окончания бурения верхнего участка ствола с повышенным содер‑ жанием радионуклидов (РН) эта величина убывает до нулевых значений (приблизительно за 1 час). На рис. 5б показана временная зависимость максимального значения концентрации РРН. Ее значения не превышают величины 10–5 Бк/м3 и, таким образом, активность РРН можно считать пренебрежимо малой. Фак‑ тически существенного возмущения в поле РРН не происходит из-за боль‑ ших значений характерных времен обмена по сравнению с временем моде‑ лирования. На рис. 5в показана временная зависимость максимального значения кон‑ центрации СРН на донных отложениях. На рисунках 5а‑5в видно, что результаты моделирования согласованы — во время бурения верхнего интервала концентрация СРН на дне возраста‑ Рисунок 5 Изменения концентраций радионуклидов при бурении верхнего интервала поисковой скважины по результатам математического моделирования a) г) б) д) в) е) Offshore [Russia] | май 2014 Таблица 3 Характеристика верхнего интервала поисковой скважины Характеристика Активность СРН на донных осадках, Бк/кг Значение Верхние 20 см 150 Нижние слои 10 Диаметр скважины, м 0,508 Длина верхнего участка ствола скважины, м Минеральная плотность породы, кг/м 3 Продолжительность выброса, час Тип радионуклида 20,2 2650,0 1 Cs 137 ет вследствие осаждения ВВ с повышенным содержанием РН, а после окон‑ чания бурения верхнего слоя почти не изменяется (стабилизируясь к вели‑ чине 0,28 Бк/м2). На рисунках 5г–5е показано изменение перечисленных характеристик в горизонтальном направлении в придонной плоскости (4 м от дна) на момент времени 1720 сек. Анализ результатов математического модели‑ рования показал, что при выходе бурового шлама из устья скважины зна‑ чения активности растворенных радионуклидов и радионуклидов, сорби‑ рованных на взвешенных веществах и донных отложениях, оказываются пренебрежимо малыми, существенно ниже ПДК (для 137Cs равен 11 Бк/кг или 11 кБк/м3). Зона распространения радиоактивных взвешенных веществ ограничена размерами порядка нескольких километров, полученные значе‑ ния активности не существенно отличаются от фоновых значений. Бурение поисковых скважин на лицензированных участках «Роснефти» в Карском море в штатном режиме не вызовет изменения радиологической обстановки в акватории и не окажет значимого воздействия на окружаю‑ щую среду. План ликвидации разливов нефти Основными источниками разливов нефти при разведочном бурении на Восточно-Приновоземельском‑1 лицензионном участке являются поисково‑оценочная скважина и хранилище дизельного топлива ППБУ, а главными причинами разливов нефти — потеря контроля над скважи‑ ной и разгерметизация хранилища дизельного топлива соответственно. Частота выбросов из добывающих и поисковых скважин при морском бурении принимается на уровне равном 0,48×10–4, т. е. возможна 1 авария за 20 000 лет. Данное событие является редким [6]. Для минимизации возможного загрязнения моря в настоящий момент разработан план ликвидации разливов нефти (ЛРН). Для осуществления оперативного реагирования на возможный раз‑ лив нефти/нефтепродуктов вблизи ППБУ на удалении до 1 км будет нахо‑ диться специализированное судно «Спасатель Кавдейкин» с оборудова‑ нием ЛРН на борту, несущее аварийно-спасательную готовность к лик‑ видации разливов. Дополнительно в районе ППБУ на удалении до 5 км будет находиться резервное судно АСГ «Siem Topaz» с оборудованием ЛРН на борту. Выводы Проведенные исследования, базирующиеся на результатах арктических экспедиций последних лет, показали, что ледовые условия в аквато‑ рии Восточно-Приновоземельских участков Карского моря значитель‑ www.offshore-mag.ru но тяжелее, чем условия в Баренце‑ вом море и чем ожидалось ранее. Этот факт необходимо учитывать при пла‑ нировании буровых работ с ППБУ. Результаты математического моде‑ лирования радиационной обстанов‑ ки в районах захоронения объектов с отработанным ядерным топливом в Карском море, на Восточно-Прино‑ воземельском‑1 лицензионном участ‑ ке показывают, что бурение поиско‑ вых скважин не вызовет изменения радиологической обстановки в аквато‑ рии и не окажет значимого воздействия на окружающую среду. При безаварийном бурении поис‑ ковых скважин все виды техноген‑ ных воздействий на параметры мор‑ ской среды будут локальными и незна‑ чительными. Литература 1.Баренц‑2020. Оценка международных стандартов для безопасной, разведки, добычи и транспортировки нефти и газа в Баренцевом море. Окончательный отчет по этапу 4.- М.: ВНИИГАЗ, 2012. — 295 с. 2. Сивинцев Ю. В., Вакуловский С. М., Васильев А. П., Высоцкий В. Л., Губин А. Т., Данилян В. А., Кобзев В. И., Крышев И. И., Лавковский С. А., Мазокин В. А., Ники‑ тин А. И., Петров О. И., Пологих Б. Г., Скорик Ю. И. Тех‑ ногенные радионуклиды в морях, омывающих Россию. Радиоэкологические последствия удаления радиоак‑ тивных отходов в арктические и дальневосточные моря («Белая книга‑2000»). М. ИздАТ, 2005. — 624 с. 3. Факты и проблемы, связанные с захоронением радиоактивных отходов в морях, омывающих терри‑ торию Российской Федерации (Материалы доклада правительственной комиссии по вопросам, связанным с захоронением в море радиоактивных отходов, создан‑ ной распоряжением Президента Российской Федерации от 24.10.1992 г. N 613‑рп). Администрация Президента РФ, М., 1993. — 108 с. 4. Лавковский С. А., Кобзев В. Н. и др. Разработка научно-методологических основ диагностирования и прогнозирования состояния захороненных ядерных отходов на дне Баренцева, Карского и Японского морей. Определение путей предотвращения опасных экологических последствий. Проект 101 МНТЦ. (СКБ «Лазурит», Нижний Новгород), 1998. 5. Архипов Б. В., Сочнев О. Я., Сочнева И. О. Оцен‑ ка уровня вторичного радиоактивного загрязнения акватории при поисково‑оценочных работах в Карском море//Научно-технический вестник ОАО «НК «Ро‑ снефть», 2012, выпуск 28, № 3, с. 48–50. 6. РД 03–418–01. Методические указания по прове‑ дению анализа риска опасных производственных объ‑ ектов. Федеральный горный и промышленный надзор России (Госгортехнадзор России). 2001. 79