АТОМНЫЕ ЛЕДОКОЛЫ И ОСВОЕНИЕ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА

ФГУП «Крыловский государственный научный центр» на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге 16 июня 2016 г. на воду спустили самый мощный в мире атомный ледокол «Арктика». Он возглавит группу новых атомоходов, которые необходимы нашей стране для освоения арктиче­ского региона. Полностью строительство корабля завершат в 2017 году. Всего на Бал­тийском заводе в ближайшие годы будет построено три судна этого проекта.

До последнего времени ледоколы в Арктике использовались преимуще­ственно для обслуживания транспортных судов и, в отдельных случаях, для решения разовых задач, например, доставки грузов и персонала на дрейфующие полярные станции.

Арктический ледокольный флот России всегда был мощнейшим в мире. Его наращивание происходило непрерывно и планомерно, многие годы, обеспечивая развитие народного хозяйства в аркти­ческой зоне. Максимального развития он достиг в конце 90-х годов XX века. В это время в эксплуатации находилось 7 атомных ледоколов и 9 дизель-электрических. Атомные ледоколы обслуживались на  специально созданной базе атомного флота в  Мурманске, откуда отправлялись и в западный, и в восточный сектора Арктики. Дизель-электрические ледоколы базировались в Мурманске и Владиво­стоке, также обслуживая оба сектора.

С появлением стационарных морских сооружений у ледокольного флота появи­лись и новые дополнительные задачи. Первым стационарным сооружением стал подводный терминал (рис. 1), установ­ленный ОАО «Мурманское морское паро­ходство» в районе Варандея в Печорском море в 2001 г., на который нефть поступала по подводному трубопроводу с берегового хранилища нефти.

Терминал был рассчитан на отгрузку нефти до 2500 тыс. т. в год. Специально для этой системы отгрузки нефти пароход­ством были построены на Адмиралтейских верфях пять танкеров типа «Астрахань» дедвейтом ок. 20 тыс. т., усиленного ледо­вого класса с устройствами для стыковки с подводным терминалом (рис. 2).

Отгрузки нефти производились как в летнее, так и в зимнее время, их обеспе­чение зимой осуществлял дополнительно оборудованный для этого дизель-элек­трический ледокол «Капитан Николаев» (рис. 3).

Следующим более серьезным шагом стало создание морского гравитацион­ного ледостойкого терминала в районе пос. Варандей в Печорском море для регу­лярной круглогодичной отгрузки нефти, добываемой на сухопутных месторож­дениях, накапливаемой в береговых хра­нилищах и доставляемых к терминалу по подводному трубопроводу. Расчетный объем отгрузки может достигать 12 млн. т. нефти в год. Для отгрузки нефти были построены танкеры усиленного ледового класса дедвейтом ок. 70 тыс. т (рис. 4).

Обеспечение отгрузки нефти в этой системе осуществляют вспомогательное ледокольное судно и ледокольный буксир, постоянно находящиеся у терминала (рис. 5). В проводке этих весьма крупных танкеров во льдах участвуют соответ­ственно более мощные дизель-электриче­ские ледоколы и, в случае необходимости, атомные ледоколы.

Новый этап развития морских отгрузок нефти наступил с введением в эксплуатацию морской гравитационной ледостойкой платформы «Приразломная», находящейся   в   определенном   удалении от Варандейского терминала в Печор­ском море. В этом случае сама платформа служит терминалом, поскольку добыва­емая нефть закачивается в хранилище, размещенное в корпусе платформы. В этом проекте принято осуществлять отгрузку также танкерами усиленного ледового класса дедвейтом ок. 70 тыс. т. (рис. 6).

Ежегодный объем отгрузки нефти должен достигнуть ~ 8 млн. т. Обеспечение отгрузки нефти с платформы осущест­вляют специально построенные ледо­кольные суда мощностью 15 МВт (рис. 7).

Платформа «Приразломная» уни­версальная — одновременно и буровая, и добычная, требующая постоянного завоза различного вида снабженческих грузов. Представленное на рис. 7 ледо­кольное судно приспособлено, в том числе, и для доставки таких грузов. Для сопро­вождения танкеров во льдах при сложной ледовой обстановке привлекаются атомные ледоколы.

Следующим ожидаемым проектом освоения шельфа в этом районе является освоение Долгинского месторождения, находящимся в стадии разведочного бурения.

Все три проекта, реализуемые в Печор­ском море, располагаются в наиболее бла­гоприятном по ледовым условиям районе, фактически, на западной окраине Аркти­ческого региона. Поэтому участие атомных ледоколов в этом следует рассматривать как эпизодическое и, главным образом, при проводке судов в сложных ледовых условиях.

Более серьезная нагрузка на ледоколы и, прежде всего, атомные, ляжет при пере­мещении районов отгрузки углеводородов в более восточные районы, начиная с Кар­ского моря, где ледовые условия намного тяжелее.

Первым крупным проектом, нахо­дящимся в стадии наиболее близкой реализации, является создание кругло­годичной морской отгрузки нефти сухо­путного Новопортовского месторождения из Обской губы. В составе системы пред­усматриваются: морской ледостойкий тер­минал, танкеры ледового класса дедвейтом ок. 40 тыс. т., вспомогательные дизель-элек­трические ледоколы мощностью порядка 22 МВт. Предполагается, что ледоколы будут работать только на участке, ограни­ченном акваторией Обской губы. На мор­ском участке потребуется поддержка атомным ледоколом. В 2014–2015 гг. были апробированы временные схемы отгрузки нефти Новопортовского месторождения в летнее время и в зимнее (через припай). Проводка танкеров типа «Астрахань» в зимнее время осуществлялась атомным ледоколом.

Более крупным проектом по вывозу углеводородов с сухопутных месторож­дений и, соответственно, с более поздней реализацией, является морская транс­портировка сжиженного природного газа из п. Сабетта (проект «Ямал СПГ»). Объем вывоза СПГ должен достигнуть 15 млн. т. Уже длительное время в большом объеме в этот порт завозятся строительные грузы, в том числе в зимний период, сухогруз­ными   судами ледового   класса   (рис.   8) и с поддержкой ледоколами.

Еще одним не менее крупным проектом ожидается в более дальней перспективе проект «СПГ-2», также связанный с  вывозом из  Обской губы сжиженного природного газа с  объемом отгрузки до 15 млн. т.

Потребность в масштабах привлечения атомных ледоколов в  этих проектах следует рассматривать применительно к каждому из  них. Выполненные исследования свидетельствуют, что изучение проблемы возможности и  целесообразности применения атомных ледоколов при освоении арктического шельфа требует особого внимания.

Начальным этапом освоения шельфа являются сейсморазведочные работы, которые обычно выполняются со  специальных геофизических судов, приспособленных к буксировке сейсмокос (от одной и более). Такие работы могут проводиться только в условиях, когда исследуемые районы акватории осво­бождаются ото льда. Продолжительность существования в Арктике подобных бла­гоприятных условий может составлять до 3 месяцев в Западном районе и умень­шаться до 1 мес. в Восточном районе. Суда, предназначаемые для выполнения данных работ в Арктике должны по условиям без­опасности иметь надлежащий ледовый класс. При этом ледокольное обеспечение может потребоваться только как опера­тивная помощь, особенно при попадании судов в условия сжатий. В случае удален­ности многих районов проведения сейс­моразведки от мест базирования веро­ятнее всего такую помощь сможет оказать только атомный ледокол. Таким образом, при проведении сейсморазведки тради­ционным способом буксировки сейсмокос необходимо планировать вероят­ность привлечения атомных ледоколов. Принципиально возможным и известным из практики вариантом геофизических работ является выполнение сейсмораз­ведки со льда. В этом случае период работы и соответственно объем сейсморазведки может быть значительно увеличен. Для таких работ, выполняемых в течение доста­точно длительного времени и с возможностью перехода из одного района в другой, было бы перспективным приспособлением для этого атомного ледокола.

Следующим этапом освоения место­рождений на шельфе является разве­дочное бурение скважин. Использование традиционных технических средств, пред­назначаемых для этого — самоподъемных плавучих буровых установок и полупо­гружных плавучих буровых установок, возможно в Арктике лишь в чрезвычайно благоприятных по ледовой обстановке условиях. Фактически, можно говорить только о Баренцевом море. В Карском и более восточных других морях Север­ного ледовитого океана могут исполь­зоваться только два вида технических средств — буровые суда ледового класса во время короткого периода чистой воды и ледостойкие гравитационные буровые платформы, которые могут находиться на точке бурения круглогодично. Область использования буровых судов ограничена глубинами от 70 м и выше. Гравитаци­онные платформы могут работать на глу­бинах от ~ 6–7 м до ~70 м. Большинство месторождений углеводородов в Арктике располагается на ограниченных глубинах, где разведочное бурение может вестись с использованием ледостойких гравита­ционных буровых платформ. Доставка их в район проведения буровых работ и установка на место должны будут про­водиться по возможности по чистой воде. Тем не менее, их продолжительность будет достаточно большой. Таким образом, эти операции, скорее всего, будут проводиться с привлечением атомных ледоколов. После установки буровых платформ на точке бурения обслуживание платформ состоит в постоянном присутствии вблизи плат­формы дежурного судна, периодической доставке на платформу грузов снабжения и в осуществлении периодической смены вахт на платформе. Во всех трех видах обслуживания участвуют морские суда. При нахождении буровой платформы во льдах для доставки снабжения потре­буется эпизодическое участие ледоколов. Смена вахт также может производиться с участием ледоколов, особенно в случае большой удаленности платформы от базы, не позволяющей использовать вертолет, базирующийся на платформе. Анало­гично представляется нецелесообразным непрерывное дежурство ледоколов вблизи платформы в ледовый период, затраты на содержание которых весьма велики. Таким образом, можно констатировать, что на обслуживании ледостойкой грави­тационной буровой платформы участие ледоколов будет эпизодическим. Большую часть времени такие ледоколы будут выпол­нять традиционные функции проводки транспортных судов. Учитывая сложность ледовых условий и удаленность разведыва­емых месторождений, представляется, что перечисленные выше задачи могут решать только атомные ледоколы. Если по каким-либо причинам станет актуальной задача освоения глубоководных месторождений, где разведочное бурение может осущест­вляться с помощью арктических буровых судов, то ситуация с ледокольным обслу­живанием будет определяться следующим. Поскольку буровые суда должны удер­живаться на точке с помощью якорной системы и частично работой подруливающих винторулевых колонок, они могут выполнять свою работу только в условиях чистой воды или слабого льда. При этом необходимо принимать во внимание, что кроме непосредственно бурения им необ­ходимо время, чтобы осуществить якорное раскрепление и затем его демонтировать. Поэтому ледокол потребуется (возможно) при движении судна к месту бурения во   льдах,   затем   он   должен   защищать буровое судно в процессе всего бурения и снятия с точки от вероятного воздей­ствия льда, а также, возможно, при воз­вращении судна из района буровых работ. При большом удалении районов буровых работ от баз снабжения вероятнее всего будет целесообразным использование в этих случаях атомных ледоколов.

Следующим этапом освоения место­рождений является бурение эксплуата­ционных скважин. На глубинах от ~ 70 м и выше в ближайшей и более отдаленной перспективе такую работу смогут выпол­нять только буровые суда. Соответственно ледокольное обеспечение должно быть таким же, как и при разведочном бурении. Для выполнения буровым судном всего объема разбуривания эксплуатационных скважин потребуется несколько лет из-за короткого навигационного периода в году (1–3 месяца). Таким образом, и в этом случае занятость обеспечивающих ледо­колов в течение года будет кратковре­менной.

Для глубин до ~ 70 м работы по разбуриванию эксплуатационных скважин могут вестись с гравитационных буровых плат­форм, совмещающих возможности раз­ведочного и эксплуатационного бурения. В этом случае потребность в ледокольном обеспечении будет не меньше той, которая необходима при разведочном бурении. Разбуривание эксплуатационных скважин на глубинах до ~ 70 м может осущест­вляться также с ледостойких гравитаци­онных эксплуатационных платформ, пред­назначаемых одновременно и для буровых работ. В этом случае участие ледоколов потребуется в период буксировки и уста­новки платформы, затем на протяжении многих лет ее эксплуатации (20–30 лет) в периодической доставке грузов снаб­жения и смене вахт. В зависимости от глубин, на которых будут устанавли­ваться платформы, а также от тяжести ледовых условий в тех или иных районах, могут потребоваться для их обслуживания ледоколы различной мощности.

Завершающим этапом освоения место­рождений является добыча углеводородов и их отгрузка. На больших глубинах добыча и отгрузка углеводородов осуществляется с использованием подводных добычных комплексов (ПДК), устанавливаемых на дне, и подводных трубопроводов (ПТ). При этой технологии основной проблемой является обеспечение доступа с поверх­ности, покрытой льдом, к ПДК и ПТ. Для этого планируется создание специальных судов ледового класса, но их эксплуатация, как можно ожидать, также будет связана с ледокольной поддержкой.

При использовании на доступных глубинах ледостойких гравитационных добычных платформ и отгрузке с них нефти на суда потребуются достаточно крупные танкеры высокого ледового класса, тем не менее, нуждающиеся в ледо­кольном сопровождении.

Особого рассмотрения, выходящего за рамки данной статьи, заслуживает вопрос добычи и отгрузки сырья на место­рождениях природного газа.

Подводя итоги проведенному анализу, примем во внимание, что в настоящее время реально идет речь только о трех типах атомных ледоколов: трех строящихся уни­версальных ледоколах мощностью 60 МВт, проектируемом ледоколе-лидере мощно­стью 110–130 МВт и проектируемом мел­косидящем ледоколе мощностью 40 МВт. Универсальные атомные ледоколы предна­значены для проводки судов, оказания им помощи, а также буксировки, в случае необ­ходимости, как судов, так и других морских объектов. К выполнению специальных задач освоения арктического шельфа они не пред­назначались. Будущий атомный ледокол-лидер предназначен для обеспечения уве­ренной круглогодичной транспортной работы на всем протяжении Севморпути, а также возможности быстрого прибытия в любую точку Арктики (где позволяет его осадка) для оказания необходимой помощи. Для специальной работы на освоении шельфа он не предназначается.

Таким образом, только мелкосидящий атомный ледокол мощностью 40 МВт может рассматриваться применительно и к задачам освоения шельфа. Наиболее понятной дополнительной его функцией, кроме проводки судов, буксировки судов и платформ, является периодическое снабжение буровых и добычных плат­форм необходимыми грузами, а также, возможно, доставки на берег сменного персонала платформ. Для этого необхо­димы: соответствующая площадь палубы, емкости для специфических грузов, специ­альные грузовые устройства, помещение для сменной вахты, и все это с учетом защиты от неблагоприятного воздействия различного вида гидрометеоусловий. Не исключается также возможность отдель­ного создания модификации ледокола для круглогодичных геофизических исследо­ваний в Арктике в интересах Росгеологии.

Мелкосидящий атомный ледокол, как и все атомные ледоколы, должен быть при­способлен к выполнению спасательных операций, но его отличие должно будет состоять в возможности взаимодействия при этом с высокобортными нефтегазо­выми платформами. При этом следует иметь в виду, что на платформах числен­ность персонала может достигать 200 чел.

В заключение стоит отметить, что в настоящее время в стране идет интенсивное строительство новых дизель-электрических ледоколов, два из них, мощностью 16 МВт, уже находятся в экс­плуатации, три, мощностью 18 МВт, стро­ятся, строится также первый ледокол мощностью 25 МВт, в заказе находятся ледоколы мощностью ~ 22 МВт. В связи с наращиванием атомного ледокольного флота возникает вопрос, какова воз­можная их роль в Арктике. Первые два типа ледоколов, в первую очередь, необ­ходимы для обслуживания замерзающих морей России. В летнее время, наступа­ющее в замерзающих бассейнах, они эпи­зодически могут привлекаться к исполь­зованию в Арктике, но с серьезными ограничениями по дальности действия от бункерных баз. Ледоколы мощностью 25 МВт фактически могут заменить выво­димые из эксплуатации в Арктике суще­ствующие дизель-электрические ледо­колы финской постройки, но они также ограничены зоной действия по запасам топлива. Вероятнее всего район их экс­плуатации будет ограничен Западным районом Арктики и возможно могут использоваться в Восточном районе с базированием на Востоке. Некоторые задачи при освоении шельфа они могут взять на себя. Ледоколы мощностью ок. 22 МВт будут использоваться в Обской губе на обслуживании нефтяного терми­нала и танкеров.

Однако, решающую роль при осво­ении Арктического шельфа, наряду с обе­спечением транспортных перевозок, несомненно, будут играть атомные ледо­колы. Из них наиболее востребованными в задачах освоения шельфа будут созда­ваемые мелкосидящие атомные ледоколы мощностью 40 МВт. Комбинированное назначение этих ледоколов должно будет отразиться на их архитектурно-конструк­тивном облике.

В. М. Воробьев,

к-т техн. наук,

ОАО «ЦКБ «Айсберг»

В. С. Никитин,

д-р техн. наук, професор

Ю. А. Симонов,

к-т техн. наук

В. Н. Половинкин,

д-р техн. наук, професор

В. И. Шлячков