Статья исследует текущее состояние и вызовы развития нефтегазовой отрасли в регионах с многолетнемерзлыми породами, ключевых поставщиках нефти и газа в России. Обсуждаются экологические проблемы, связанные с прокладкой и эксплуатацией трубопроводов в условиях холодного климата, удаленности и особенностей грунтов. Предлагается комплексный подход к решению этих проблем с учетом технических, экологических и социальных аспектов.
Ключевые слова: многолетнемерзлые породы, мерзлый грунт, магистральный трубопровод, экология, комплекс мероприятий.
Регион с многолетнемерзлыми породами остается ключевым поставщиком нефти и газа в России. Развитие нефтегазовой отрасли в этом регионе достигло своего пика в середине прошлого века, с высокими темпами строительства. Сегодня большинство месторождений на севере Тюменской области находится на заключительной стадии эксплуатации, с высоким уровнем обводнённости и снижением дебета. Это заставляет компании искать новые месторождения на севере и строить дополнительные трубопроводы для их подключения к существующей сети. Но климат, удаленность от инфраструктуры и сложные грунтовые условия делают это вызовом. Трубопроводы в Северных регионах имеют значительную протяженность и пересекают множество преград, включая болота, что создает уникальные технические и эксплуатационные условия.
Северные регионы характеризуются особой хрупкостью из-за широкого распространения вечной мерзлоты. Растительный покров играет ключевую роль как теплоизолятор для этой мерзлоты: зимой он защищает от переохлаждения, а летом — от перегрева. Нарушение этого тонкого слоя почвы и растительности приводит к нарушению гидрогеологического режима, активизации криогенных процессов и изменению теплового баланса на поверхности. Это может привести к увеличению глубины протаивания мерзлоты. Стабилизация природных условий занимает много времени и происходит постепенно.
Тепловое воздействие на мерзлые грунты при прокладке нефтепроводов под землей приводит к их растапливанию. Поскольку сами трубопроводы становятся источником тепла во время перекачки подогретой нефти, длительное воздействие теплых труб на мерзлый грунт вызывает его растапливание. Мерзлые грунты поглощают тепло, что приводит к их размораживанию и последующему образованию воды на больших участках.
Механическое воздействие обычно связано с земляными работами. При подземной прокладке это может быть раскопка траншеи, что повышает риск образования воды в траншее, а при надземной — установка опорных свай. Взаимодействие свай с грунтом, если не применять специальные охлаждающие средства, может вызвать области размораживания вокруг свай. В этом случае грунт опускается вместе с опорами, что может изменить положение нефтепровода относительно заданных параметров, угрожая устойчивости всей конструкции.
Также необходимо учитывать частую проходку строительной техники, что может нарушить соблюдение условий нулевого теплового баланса на поверхности мерзлого грунта [1].
Существует несколько способов предотвращения размораживания мерзлых грунтов. Это включает в себя применение сезонно-действующих охлаждающих устройств, теплозащитных экранов и других технических решений. Например, при строительстве самого северного нефтепровода России, было установлено около 90 тысяч термостабилизаторов в надземные опоры. Однако, такие устройства требуют значительных финансовых вложений и качественной установки из-за сложности процесса монтажа. Более того, решая одну проблему, а именно размораживание грунтов и их последующее опускание, можно столкнуться с другой: замороженные грунты могут вызвать их морозное пучение, что также может негативно повлиять на всю конструкцию и привести к аварийным ситуациям. Поскольку мерзлые грунты содержат воду, ее замерзание приводит к увеличению объема грунта, что может привести к выпуклости и повреждению подземных нефтепроводов, опорных свай и т. д.
Вследствие этого существующие способы предотвращения размораживания мерзлых грунтов не обеспечивают абсолютной эффективности и безопасности для окружающей среды [2].
Ещё одной из проблемы почвенно-растительного комплекса при прокладке магистрального трубопровода являются строительно-монтажные работы при прокладке трубопроводов и его эксплуатации.
В таких ситуациях основную угрозу составляют утечки нефти из основных нефтепроводов или резервуаров, которые загрязняют окружающую почву. Главное воздействие нефти и нефтепродуктов на природно-ресурсный комплекс (ПРК) заключается в уменьшении биологической активности почвы, уменьшении массы растительного покрова и разрушении растительности, восстановление которой в северных районах может занимать до 10–15 лет. Наиболее опасными для окружающей среды являются разливы нефти в период вегетации растений. Наиболее токсичными считаются нефтепродукты с температурой кипения от 150 до 275 °C [3].
Таким образом, решение экологических проблем заключается в определении комплекса мероприятий, методов и средств, направленных на минимизацию или полное исключение возможных негативных воздействий на окружающую среду, обеспечение безопасности населения, а также учет последствий этих воздействий в процессе строительства и эксплуатации главных трубопроводов.
Литература:
- Карнаухов Н. Н. Механика мерзлых грунтов и принципы строительства нефтегазовых объектов в условиях Севера. М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. 432 с.
- Закирова Э. А., Гаррис Н. А. Как избежать выпучивания опор надземных трубопроводов в районах пучинистых грунтов // Нефтегазовое дело. 2016. Т. 14. № 2. С. 85–92.
- Евстропов, Н. А. Магистральные трубопроводы. Социальные и экологические проблемы / Н. А. Евстропов, В. В. Усков // Компетентность. — 2010. — № 8(79). — С. 42–49. — EDN OIHWNP.
