CC BY
0ВЧЕРА, СЕГОДНЯ И ЗАВТРА ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ ГРУНТАХ
Ест
Евгений Никандрович Язев,
кандидат экономических наук, ведущий научный сотрудник Академии наук Республики Саха (Якутия), г. Якутск
Георгий Петрович Кузьмин,
доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории инженерной геокриологии Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, г. Якутск
Использование подземного пространства в области распространения многолетнемёрзлых грунтов (криолитозоны) для различных хозяйственных нужд является одной из важнейших задач экономического и социального развития северных территорий России. Криолито-зона предоставляет возможность для широкого использования толщи мёрзлых грунтов в качестве вмещающей среды для подземных сооружений. Этот уникальный природный криоресурс на протяжении многих лет изучают в Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН (ИМЗ СО РАН) для разработки эффективных способов и технологий освоения подземного пространства криолитозоны. В результате этих исследований разработаны охлаждающие устройства, способы управления температурным режимом подземных сооружений, технологии использования теплоты фазовых переходов воды в качестве возобновляемого источника энергии и т.д. [1].
Установлена также возможность хранения жидких углеводородов в подземных резервуарах, сооружённых в массиве мёрзлых грунтов. Создание ряда таких резервуаров различного назначения было осуществлено сотрудниками института в Центральной Якутии с помощью гидроразмыва мёрзлых грунтов через скважины. В одном из них в течение 45 лет хранится солярка. Её анализ, проведённый после 25 лет хранения, показал, что топливо удовлетворяет всем необходимым требованиям. В подземных хранилищах, создаваемых в многолетнемёрзлых грунтах, стабильная отрицательная температура снижает и даже предотвращает испарение продукта, тем
Е. Н. Язев, Г. П. Кузьмин DOI: 10.24412/1728-516Х-2024-1-14-19
самым уменьшая его потери и повышая безопасность эксплуатации.
В 70-80-е годы прошлого столетия Вневедомственный научно-исследовательский институт промышленного газоиспользования (ВНИИПРОМГАЗ) на достаточно большой глубине построил подземные резервуары и провёл опытно-промышленные испытания по хранению в них газоконденсата на Мастахском газоконденсатном месторождении ОАО «Якутгазпром» и жидкого топлива - на Жатайской нефтебазе в Якутии. Институт мерзлотоведения и ВНИИПромгаз только в Центральной Якутии построили 12 подземных резервуаров различного назначения. Наиболее полные данные о строительстве и эксплуатации подземных резервуаров в многолет-немёрзлых грунтах изложены в монографии [2].
Оценивая практические свойства хранилищ данного вида, нельзя не отметить следующие объективные технические особенности их строительства в условиях экстремально низких температур и слабой освоенности территорий криолитозоны:
- доказанную пригодность отложений дисперсных грунтов достаточно большой мощности, которые расположены в долинах рек и древних понижений, для строительства подземных хранилищ методом гидроразмыва мёрзлых грунтов через буровые скважины;
- наличие карты-схемы распространения дисперсных грунтов с учётом мощности отложений на территории Якутии, составленной в 80-е годы сотрудниками ИМ СО АН СССР П. А. Соловьёвым и Т. А. Ботулу [1], которая может быть использована при выборе мест создания подземных хранилищ для нефтебаз республики;
Аккумулятор-охладитель (схема) для охлаждения жидкостей и газов ГО:
а - режим замораживания воды; б - режим охлаждения воды; 1 - подземный резервуар; 2 - воздушные замораживающие устройства (ВЗУ); 3, 4, 5 - наружная, центральная и вытяжная трубы ВЗУ; 6 - теплообменник; 7 - нагнетательная и сливная трубы водяной циркуляционной системы (ВЦС); 8 - погружной насос ВЦС
- понимание сложности хранения и транспортировки нефти, исходя из её высокой вязкости в зимнее время;
- возможность для г Якутска и других северных городов, использующих для отопления газ, иметь аварийный резерв нефтепродуктов.
Применение подземных резервуаров в целом оказалось успешным и полностью себя оправдало, несмотря на недостаток опыта и допущенные отклонения от регламента при строительстве и эксплуатации. Конденсат, хранимый в них, был переработан в товарные нефтепродукты для последующей реализации местным потребителям [3].
Опыт эксплуатации хранилищ показал, что, кроме высокой пожарной, взрывной и экологической безопасности, подземные резервуары в мёрзлых грунтах по сравнению с наземными стальными резервуарами имеют следующие важные технологические преимущества:
- стабильный температурный режим, определяемый естественной температурой вмещающего массива мёрзлых грунтов (от минус 2,5 до минус 4 °С);
- отсутствие кратковременных часовых и суточных перепадов температуры, независимость от метеорологических условий;
- возможность поддержания в резервуарах давления, превышающего атмосферное;
- возможность эксплуатации практически без потерь;
- минимальное загрязнение атмосферного воздуха.
Технологии подземных хранилищ в криолитозоне широко не использовались, а их возрождение в наше время связано с интересами, идеями и высказываниями ряда очень значимых для экономики России людей. Их фотографии представлены в данной статье вполне заслуженно. Это действующие лица освоения северных территорий российским нефтегазовым комплексом, поднимающие проблему хранения и резервирования топливно-энергетических ресурсов.
Нашей стране, как второй по объёмам добычи нефти и шестой среди мировых лидеров по её запасам, давно требуется многоаспектная концепция геополитической безопасности, направленная, как минимум, на сохранение её места в мировом разделении труда, отражающая её территориальную и климатическую специфику. В 2021 г. среди крупнейших производителей нефти были следующие показатели: США -711,1; Россия - 536,4 , Саудовская Аравия - 515,0; Канада - 267,1 млн. тонн. Следует отметить, что США импортируют нефть для консервации собственных ресурсов, а также для создания и поддержания на необходимом уровне стратегических запасов [4]. В нашей же стране, по словам курирующего топливно-энергетический комплекс (ТЭК) заместителя председателя правительства РФ А. В. Новака, добыча нефти (с учётом газового конденсата) может снизиться [5].
Российский нефтегазовый сектор стоит перед необходимостью в экстренном порядке адаптироваться к разбалансировке спроса и предложения, обусловленного проблемами потребителей и введёнными тотальными санкциями. На протяжении длительного времени в отрасли не формировалась абсолютно необходимая
Заместитель председателя Правительства Российской Федерации А. В. Новак
база страховых резервов хранения добываемой нефти и не создавалась система безопасного резервирования продуктов нефтепереработки. И если раньше в условиях относительной рыночной стабильности у нас было достаточно коммерческих запасов, позволяющих бесперебойно добывать, перерабатывать и экспортировать продукцию, что называется «с колёс», то сейчас такой возможности нет [6].
Для длительных чрезвычайных ситуаций, связанных с санкциями недружественных государств, требуются государственные стратегические запасы нефти. Для этого Федеральным законом от 29.12.1994 № 79-ФЗ «О государственном материальном резерве» предусматривается использование стратегических резервов для оказания государственной поддержки различным отраслям экономики, организациям, субъектам Российской Федерации в целях стабилизации экономики при временных нарушениях поставок важнейших видов сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, продовольственных и непродовольственных товаров и оказания регулирующего воздействия на рынок.
Так поступают все страны - импортёры нефти для обеспечения бесперебойной в течение определённого времени работы нефтеперерабатывающих заводов в сложных ситуациях (техногенные, политические, климатические катаклизмы, резкие изменения цен на нефть и другие обстоятельства). В США уже давно стали использовать нефтяные хранилища не только как средство хранения, но и как инструмент сглаживания ценовых колебаний на рынках и увеличения доходов от продажи энергоресурсов, используя срочный или отложенный рынок её поставки. Например, когда ураган «Катрина» уничтожил 30 нефтяных платформ в Мексиканском заливе, а 28 платформ и буровых установок вывел из строя, цены на нефть и нефтепродукты выросли. Для нивелирования его последствий было продано из стратегического резерва США 11 млн баррелей нефти. У США резервные подземные хранилища построены в соленосных отложениях и вмещают в себя около 100 млн т нефти. Резерв был создан по решению Конгресса США ещё в 1975 г. после мирового энергетического кризиса на случай чрезвычайных обстоятельств. Нефть размещена в четырёх природных подземных хранилищах в штатах Луизиана и Техас, рассчитанных на 1 млрд баррелей.
В странах-импортёрах такие меры, правда, в подавляющем большинстве, менее технологичные и значительно менее безопасные. Ведущие развивающиеся страны стали также наращивать стратегические резервы нефти. Китай, например, в 2003 г. принял решение о реализации государственной программы по созданию стратегического резерва нефти. Причём резервы создаются в основном как наземные хранилища возле заводов по нефтепереработке ёмкостью в несколько десятков миллионов баррелей.
Правительство Индии также создало в 2005 г. стратегический нефтяной резерв. Индийские нефтеперерабатывающие заводы располагают собственными запасами сырой нефти сроком на 6 недель, а запасов
нефти в стратегическом резерве - на 2,5 месяца её потребления.
Страны - члены Европейского союза в 2002 г. приступили к созданию стратегических резервов нефти, необходимых для обеспечения минимальной потребности в топливе в течение 90 дней (к 2020 г. они должны были довести уровень до 120 дней). Одна треть этих запасов (примерно на 40 дней) должна идти на формирование совместного резерва европейских стран.
Стратегические запасы нефти стали формировать и страны - экспортёры нефти. В 2003 г. страны ОПЕК заявили о создании специального стратегического резерва нефти в размере 150 млн баррелей.
Для российской экспортно-импортной нефтяной отрасли с учётом практики американской балансируемой системы, резервирование характеризуется экстремальными природно-климатическими условиями слабо освоенных территорий Севера, инфраструктурными особенностями территориальной локализации ресурсов, изолированных от благополучного и предсказуемого мира развитой экономики освоенных регионов. Здесь, как нигде более, актуально и на короткий срок, и на длительную перспективу решить задачу резервного хранения топлива с максимально возможной степенью экономической, географической и экологической безопасности.
В России промышленные варианты резервирования энергоресурсов, в основном, были технологически доработаны и широко внедрены только в газовой промышленности для покрытия пиковых нагрузок. И, если первая успешная закачка газа в подземные пласты была осуществлена в 1915 г., то первое подземное хранилище газа (ПХГ) в СССР было открыто лишь в 1958 г. на базе истощённого Северо-Ставропольского месторождения.
Предпосылки создания подземных хранилищ в современных условиях
Подземное хранение фоссильных (невозобновляе-мых) видов топлива или продуктов их переработки так и не получило серьёзного распространения ни в СССР ни в России, в отличие от зарубежных партнёров, которые проблему безопасного резервирования решили давно, страхуя рыночные, геополитические и все прочие риски за счёт, как уже отмечалось выше, подземного хранения.
На сегодня Россия располагает мощностями для безопасного хранения чёрного золота в объёме, не превышающем 80 млн баррелей. В 2024 г. в Новом Уренгое на Ямальском нефтегазовом форуме [7] генеральный директор ФБУ «Государственная комиссия по запасам» (ГКЗ) И. В. Шпуров, оценивая риски, заявил, что подземные хранилища для нефти могут понадобиться на случай проблем с её сбытом из-за санкций. По его словам, такие резервуары будут создаваться по аналогии с подземными хранилищами газа. При этом надо учитывать очевидный фактор сдвига добычи нефти на Север и в Арктику с сопутствующими этому сдвигу экологическими рисками. И. В. Шпуров среди перспективных участков для подземных хранилищ нефти (ПХН)
Генеральный директор ФБУ «ГКЗ», кандидат геолого-минералогических наук, доктор технических наук И. В. Шпуров
Гпавный исполнительный директор, председатель Правления, заместитель председателя Совета директоров ПАО «НК "Роснефть"» И. И. Сечин
назвал солевые отложения Урала, Поволжья или Восточной Сибири вдоль существующей нефтетранспорт-ной инфраструктуры. Недопущение снижения добычи нефти благодаря ПХН позволит России сохранить сервис, компетенции и стратегические возможности, которые пригодятся после завершения кризиса. В Российском газовом обществе (РГО) бытует мнение, что нужно создать резерв в объёме 10-20 % от годовой добычи нефти. В 2019 г этот показатель составлял 561 млн т., в 2022 г - 536 млн т. При этом на создание таких хранилищ с нуля требуется 10-12 лет, а если же делать это на базе истощённых месторождений, можно уложиться и в 3-5 лет [8, 9]. Эта ограниченная стереотипами оценка вариантов резервного хранения добытой нефти и продуктов её переработки не учитывает возможности использования качественных свойств и ресурсов мно-голетнемёрзлых грунтов. Эти криогенные ресурсы на фоне затрат традиционных способов хранения отличаются кардинально.
Прогнозы стоимости постройки системы нефтехранилищ упомянутыми выше традиционными методами эксперты оценивают в сумму от 1800 до 3450 рублей за 1 м3, то есть резервуар объёмом 60 млн м3 (около 378 млн баррелей) обойдётся примерно в 140 млрд рублей.
1 сентября 2023 г Центральная комиссия Рос-недр одобрила компании «Роснефть» проект первого в России подземного хранилища нефти, правда, для операционного, а не стратегического её хранения. Эти лицензии охватывают участки недр на Таймыре (Красноярский край) [10]. Следует отметить, что внимание к проблеме со стороны ПАО «Роснефть» (главный исполнительный директор И. И. Сечин) направлено к ресурсам вечной мерзлоты.
Жизнь уже показала, что наземные искусственные хранилища потребляемых видов топлива при относительной мобильности и обозримости, несут в себе чрезвычайно высокие экологические риски и значительные затраты на поддержание их в работоспособном состоянии. Износ ёмкостей в ряде случаев достигает 100 %, а восстановление их работоспособности и безопасности требует колоссальных средств и преодоления чрезвычайных проблем доставки и монтажа на просторах России, не исключая экологических рисков. В отношении последних показательны проблемы республиканского оператора и ключевого участника северного завоза ПАО «Саханефтегазсбыт». Это единственное предприятие в Якутии, которое имеет собственный ёмкостной парк с объёмом завоза около 600 тыс. тонн
Наземные хранилища углеводородов в РС(Я)
Техническое и логистическое решение завоза и хранения нефтепродуктов в РС(Я)
топлива [11]. У компании 19 нефтебаз, на которых более 80 % ёмкостного парка построено в 1960-1980-е годы, из которых большинство не соответствуют современным требованиям и нормам. Срок эксплуатации многих вертикальных стальных резервуаров превысил 20 лет, а в отношении 84 % этот срок превышен более чем в два раза. Для 768 резервуаров нефтепродуктов с истёкшими сроками эксплуатации необходимо провести экспертизу промышленной безопасности и последующий ремонт. Для осуществления этой ремонтной программы необходимо 6-7 лет.
За период значительно превышенного срока службы в крайне сложных климатических условиях, наземные резервуары получили большое количество дефектов. Как отметил Глава РС(Я) А. С. Николаев, серьёзной проблемой является возможное создание угрозы экологии, жизни и здоровью людей [7]. Однако реновация всего ёмкостного парка - неподъёмная нагрузка даже для республики. Для полной модернизации только семнадцати нефтебаз ПАО «Саханефтегазсбыт» требуется более 100 млрд рублей. Министр Российской Федерации по развитию Дальнего Востока и Арктики А. Чекунков со своей стороны отметил, что с точки зрения применения механизмов «Дальневосточной концессии» реновация ёмкостного парка не значится [7].
Что же касается потенциальных экологических рисков и связанных с ними экономических издержек в случае эксцессов или чрезвычайных ситуаций, то для более чем 90 % территории Якутии такие риски чрезвычайно значимы, как для экосистемы с ненарушенным естественным ходом природных процессов. В регионе находится более 229 особо охраняемых природных территорий, в том числе два объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО, шесть природных парков и тринадцать заказников.
Наглядным примером высокой угрозы для северной экосистемы служит авария в Норильске 29 мая
2020 г. Там из-за частичного разрушения резервуара с дизельным топливом на территории ТЭЦ-3 Нориль-ско-Таймырской энергетической компании (дочернего предприятия ГМК «Норильский никель») в реки Дал-дыкан и Амбарная поступило предположительно около 15 000 м3 нефтепродуктов. Возмещение вреда водным объектам в размере 145 492 562 907,96 руб. направлено в доход федерального бюджета, вреда почвам в размере 684 904 320 руб. - в доход муниципального образования «Город Норильск» [12].
Согласно «Отчёту о деятельности Министерства экологии, природопользования и лесного хозяйства РС(Я) за 2022 год», потенциальные ущербы для экосистемы связаны, в подавляющем большинстве, с разливами нефтепродуктов. Об этом говорится в разделе 3.2. отчёта «Загрязнение окружающей среды в результате аварийных ситуаций на территории РС(Я). Работа по выявлению несанкционированных свалок на территории РС(Я)». Согласно отчётам о деятельности Министерства экологии, природопользования и лесного хозяйства РС(Я), на территории республики в 2020 г. было зарегистрировано 39 случаев разлива нефтепродуктов, в 2021 г. - 23, в 2022 г. - 30.
По итогам указанной чрезвычайной ситуации, 1 января 2021 г. вступило в силу Постановление Правительства РФ от 28.12.2020 № 2295, установившее специальные правила возмещения вреда, причинённого в результате разливов углеводородного сырья и произведённой из него продукции. Постановление предусматривает, что, наряду с вредом, причинённым окружающей среде, эксплуатирующая организация будет также обязана возместить расходы на привлечение дополнительных сил и средств единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в целях осуществления мероприятий по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов.
Согласно позиции Верховного Суда РФ, возмещение вреда по утверждённым в установленном порядке методикам является повышенной имущественной ответственностью. Она устанавливается с учётом не только материального, но и экологического вреда, причинённого природной среде, то есть уплата денежной компенсации, исчи-слённой по таксам и методикам, обеспечивает полное возмещение вреда, включая все расходы, связанные с восстановлением её нарушенного состояния, причём предприятиям предлагается защищать свои права в судебном порядке уже после уплаты указанных в требованиях уполномоченных органов сумм вреда и расходов Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС).
Опыт создания и использования подземных хранилищ в мёрзлых грунтах особенно актуален сегодня, когда речь идёт о массированном освоении Севера и Арктики.
Глава Республики Саха (Якутия) А. С. Николаев (справа) и Министр Российской Федерации по развитию Дальнего Востока и Арктики А. О. Чекунков
Он открывает принципиально новые возможности освоения нефтяных и газовых труднодоступных месторождений на Севере России, несмотря на дороговизну и сложную логистику. Создание коммерческих запасов может существенно сказаться на эффективности отрасли, народнохозяйственного комплекса в целом, мировой конъюнктуре в условиях обострившейся конкуренции и беспрецедентного санкционного давления. Это снизит экологические риски, даст экономию капитальных вложений для нового строительства и реновации.
Список литературы
1. Кузьмин, Г. П. Подземные сооружения в криоли-тозоне / Г. П. Кузьмин. - Новосибирск : Наука, 2002. -176 с.
2. Строительство и эксплуатация резервуаров в многолетнемёрзлых осадочных породах / О. Е. Аксю-тин [и др.]. - М.-Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2013. - 432 с.
3. Опыт эксплуатации подземного хранилища газового конденсата, созданного в многолетнемёрзлых породах / В. А. Казарян [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - № 6. - С. 247259.
4. История нефтяной промышленности США. Добыча, торговля и стратегический резерв. URL:https:// tass.ru/ekonomika/14248561.
5. URL : https://www.vedomosti.ru/business/ articles/2023/04/27/972906-novak-sprognoziroval-snizhenie.
6. Уланов, В. Л. О формировании стратегического резерва нефти в России в целях обеспечения экономической безопасности и макроэкономической стабильности / В. Л. Уланов, А. И. Ковалёва // Управленческие науки. - 2017. - № 2. - С. 6-14.
7. В Новом Уренгое состоялся четвёртый Ямальский нефтегазовый форум URL:https://gkz-rf.ru/ news/v-novom-urengoe-sostoyalsya-chetvertyy-yamalskiy-neftegazovyy-forum
8. Эксперт предложил оборудовать хранилища нефти в солевых отложениях вдоль нефтепроводов. URL: https://www.interfax.ru/russia/833890.
9. Создание подземных хранилищ в России для избытка нефти оценили в 2-3 года. URL: https:// www.interfax.ru/business/833676 https://gkz-rf.ru/news/ v-novom-urengoe-sostoyalsya-chetvertyy-yamalskiy-neftegazovyy-forum
10. Роснедра одобрили «Роснефти» проект первого в стране подземного хранилища нефти. URL : https://www.interfax.ru/russia/918949.
11. https://1sn.ru/na-rekonstrukciyu-cetyrex-neftebaz-v-yakutii-neobxodimo-66-mlrd-rublei.
12. «<Норникель» полностью оплатил ущерб, нанесённый окружающей среде в связи с разливом топлива на ТЭЦ-3. URL: https://www.nornickel. ru/news-and-media/press-releases-and-news/nornikel-polnostyu-oplatil-ushcherb-nanesennyy-okruzhayushchey-srede-v-svyazi-s-razlivom-topliva-na-tets-3/
«ЕЧУШУС
Илнч 3ff7pf j иа&лт юк лзнриифтарыгар кнлинмат сыпыАыытьш дьайшьига
Реакция мерзлотных ландшафтов Илин энэр (Заречных районов Центральной Якутии) на современное потепление климата / А. Н. Фёдоров и др. -Якутск : Изд-во ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН. 2024. - 112 с.
В монографии рассмотрены вопросы динамики мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии при современных изменениях климата. Основное внимание обращено результатам натурных наблюдений на мониторинговых площадках по изменению мерзлотных ландшафтов при развитии криогенных процессов и под воздействием потепления климата.
Монография представляет интерес для всех, кто интересуется изменениями природной среды и мерзлотных ландшафтов под воздействием изменения современного климата. Монография рекомендуется как учебное пособие для школьников, студентов средних специальных и высших учебных заведений (на якутском языке).
