искать
Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 108 , авторов - 370 ,
всего информационных продуктов - 3589 , из них
статей журнала - 760 , статей базы знаний - 87 , новостей - 2528 , конференций - 4 ,
блогов - 9 , постов и видео - 155 , технических решений - 7

© 2016-2020 ГеоИнфо

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
 

Газопровод «Сила Сибири». Перспективные проблемы

Шац Марк Михайлович
20 декабря 2019 года

В статье освещены некоторые проблемные вопросы реализации проекта газотранспортной системы "Сила Сибири" на стадии завершения прокладки трубы и начала эксплуатации. Показана сложность природных условий в инженерно-геологическом и геокриологическом отношении. Отмечено применение современных технологий и материалов, позволяющих сохранять высокие надежность и устойчивость газопровода.

Также в статье приведены основные результаты эколого-геокриологических исследований Института мерзлотоведения СО РАН (ИМЗ) последних лет, позволившие выявить главные сложности проекта и обосновать пути их решения.

Шац Марк МихайловичВедущий научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (ИМЗ), к.г.н.

На протяжении почти пятнадцати последних лет в различных регионах Сибири проектируются, строятся и вводятся в эксплуатацию магистральные нефте- и газопроводы, являющиеся важной составляющей государственной политики, ориентированной на повышение энергетической безопасности, усиление межрегиональных топливно-энергетических связей, решение задач разных территориальных уровней. Создание на востоке, западе и юге Сибири столь развитой энергетической инфраструктуры должно снизить стоимость энергоносителей, повысить надежность энерго- и топливоснабжения как потребителей азиатской части РФ, так и стран АТР.

Строительство и эксплуатация данных трубопроводов ведутся в сложных динамических, инженерно-геологических, природно-климатических и мерзлотных условиях [1-5,7,9,10,14,17,18], нередко приводящих к проблемным и чрезвычайным ситуациям. По обобщенным данным научных и технологических исследований и официальным данным АО «Газпром», 42% всех аварий на линейной части магистральных газопроводов обусловлено прямым или косвенным воздействием природных факторов [14]. При этом 16% проблем обусловлены внешней общей коррозией, 12% – экзогенными процессами (в т.ч. 3% – изменениями геокриологических условий), 13% – коррозионными явлениями, 1% – другими естественными факторами.

В ряде научных работ подробно рассмотрен ход прокладки трубы по состоянию на середину 2018 г. [6,8,13]. Из публикаций можно сделать вывод, что особенно актуальной задачей как для строительства, так и для эксплуатации ГТС является получение оперативной информации о взаимодействии трубы с природной средой, в том числе о реакции ее наиболее динамичных компонентов, в том числе многолетнемерзлых пород (ММП), на техногенные воздействия. Отсутствие, либо недостаточность таких данных, как правило, приводят к неопределенности при выборе стратегии природопользования, связанной с невозможностью разработки плана конкретных природоохранных и компенсационных мероприятий.

Современное освоение криолитозоны, использование ее ресурсов, проживание городского и сельского населения невозможны без системной оценки совокупного влияния на нее как проектируемых, так и уже существующих промышленных объектов. Оценка их взаимосвязей в сочетании с анализом социально-экономических, экологических, историко-культурологических и медико-биологических процессов представляют собой сложную задачу, требующую глубокого системного подхода и имеющую фундаментальное социально-региональное значение. Именно эколого-геокриологическая составляющая наиболее актуальна в общей системе инженерно-геологических знаний при строительстве и эксплуатации трубопроводов в Сибири.

 

Эколого-геокриологические условия и сложности трассы ГТС

Особенности распространения, температуры и мощности многолетнемерзлых толщ по трассе ГТС, судя по имеющимся материалам [1-4,6-8,10-13,15,17,18], зависят от состава и свойств горных пород нижнего кембрия – доломитов и известняков. Характерно отсутствие ММП или их малая мощность на водораздельных пространствах при повсеместном развитии в долинах рек и на их северных склонах. Эта закономерность нарушается лишь в связи со специфическими геотектоническими и орографическими условиями, когда ММП отсутствуют не только на водоразделах, но и на склонах южной экспозиции кроме их подножий. В днищах долин наблюдается большая прерывистость мерзлых толщ, зависящая в основном от фильтрующих свойств покровных отложений.

Талики развиты на участках закарстованных, грубообломочных и песчано-галечных грунтов. Мощность ММП в днищах долин обычно составляет несколько десятков метров, а её увеличение до 100–150 м наблюдается только в днищах узких и глубоко врезанных долин под воздействием устойчивой орографической инверсии, а также на севере Лено-Алданского плато вследствие общего повышения суровости климата. Причиной широкого развития таликов на площадях, сложенных карбонатными породами, служит активное отепляющее воздействие атмосферных осадков, легко инфильтрующихся в закарстованную толщу, а также отепляющее влияние снежного покрова, мощность которого южнее 59° с.ш. достигает 60–80 см.

Разнообразные природные условия зоны влияния ГТС «Сила Сибири» определяют пестроту её геокриологической обстановки. Максимальные мощности мерзлой толщи отмечаются в верховьях рек, где вершины водоразделов достигают отметок 1300–1600 м, с превышением над днищами в 300–500 м. ММП сплошного распространения в таких районах имеют низкие температуры и мощность до нескольких сотен метров.

Сезонное и многолетнее промерзание и протаивание горных пород в сочетании с их составом обуславливают широкое развитие по трассе криогенных явлений и образований. Направленность и интенсивность формирующих их мерзлотных процессов определяются характером теплообмена верхних горизонтов грунтов с атмосферой и геолого-геоморфологическими условиями территории.

По результатам исследований ИМЗ и МГУ, по трассе наиболее развиты морозобойное растрескивание пород, наледеобразование и пучение грунтов, в меньшей степени – термокарст, солифлюкция [1-3,10-13,15,17,18].

Морозобойное трещинообразование не только приводит к потере прочности массива пород, но и является основой образования таких неблагоприятных для строительства и эксплуатации инженерных сооружений процессов и явлений, как залежи подземного льда, многочисленных форм крупно- и мелко бугристого рельефа, а также способствует развитию склоновых процессов [17,18].

Кроме результата морозного трещинообразования – полигонального рельефа – на рассматриваемой территории широко распространены структурные формы микрорельефа в виде каменных многоугольников (центральная часть Алданского плоскогорья), каменные кольца (Чульманское плоскогорье), каменные полосы и моря – курумы (рис.1) и т.п., образованные морозобойным растрескиванием и выпучиванием каменного материала. Их размеры достигают 2–3 м в диаметре на породах карбонатной и терригенной формаций и 3–10 м на породах магматической группы формаций. Примером полигонального рельефа в пределах развития скальных пород являются нагорные террасы [17].

 

Рис. 1.  Всплывание трубы на замаренном участке трассы [14]
Рис. 1.  Всплывание трубы на замаренном участке трассы [14]

 

Пучение грунтов. Неглубокое залегание ММП и связанные с ними воды слоя сезонного протаивания способствуют широкому развитию в рассматриваемом районе процессов пучения грунтов. В результате этого процесса образуются бугры пучения и самые различные формы бугристого микрорельефа. Одной из форм пучения является выпучивание каменного материала. Особенно неблагоприятны процессы пучения для инженерных сооружений.

Представление о характере проявления и распространения этих процессов в исследуемом регионе дают бугры пучения. По трассе газопровода отмечаются бугры двух генераций: однолетние и многолетние, наиболее широко развитые в заболоченных верховьях речных долин и суглинистых заторфованных отложениях, а также на заболоченных и замшелых участках террас и водоразделов и особенно в пределах слаборасчлененной части Алданского плоскогорья. Ядрами бугров являются многочисленные линзы и прослойки льда. Такие бугры формируют специфический микрорельеф днищ большинства водотоков бассейнов рек Малого и Большого Нимныра, Улахан-Леглигера и др. Многолетние бугры пучения – гидролакколиты локальны, обычно достигают высоты 5 м и диаметра 15–25 м, приурочены к местам разгрузки трещинно-жильных и других подземных вод (бассейны рек Васильевка, Керак и др.) [17]. В южной части трассы по материалам изысканий бугры известны в долинах р. Горбылях, руч. Окурдан и Амуначи.

Массивы подземных льдов, термокарст и термоэрозия. По трассе «Сила Сибири» встречаются залежи подземных льдов двух генезисов: повторно-жильные и инъекционные. В северной части трассы повторно-жильные льды приурочены к надпойменным террасам крупных рек и фрагментам озерно-аллювиальной равнины в районах Средней Лены, где на участках их развития встречаются термокарстовые озера. Отдельные выходы повторно-жильных льдов для рассматриваемой трассы известны в долинах некоторых рек Алданского щита в южной части Якутии и даже на севере Амурской области. Наиболее четко по данным аэровизуального обследования и дешифрирования снимков полигональный рельеф прослеживается в долинах рр. Горбылях, Могот, Амуначи (левый приток р.Тимптон) [17]. Ледяные жилы залегают в нижних частях склонов или днищах долин. Внешне они проявляются по наличию канавообразных микропонижений, образующих полигоны с размером сторон от 10 до 15–18 м. Самый южный участок распространения повторно-жильных льдов – долина р. Могот, где отмечались их внешние полигоны. На некоторых участках второй надпойменной террасы р. Могот повторно-жильные льды были вскрыты скважинами, наличие полигонального рельефа на поверхности этой террасы свидетельствует о распространении повторно-жильных льдов на значительных участках заболоченных и увлажненных марей. Особенно наглядны на местности последствия процесса термоэрозии (рис.2).

 

Рис. 2. Участок мелкого заложения и выдавливание трубы на поверхность в средней части трассы. Фото из [14]
Рис. 2. Участок мелкого заложения и выдавливание трубы на поверхность в средней части трассы. Фото из [14]

 

По В.Р. Алексееву [1] особенности географического распространения многолетнемерзлых пород в Южной Якутии предполагают полное отсутствие термокарстовых процессов лишь на склонах и водоразделах Лено-Алданского и Чульманского плато. Инъекционные льды, развивающиеся на участках неравномерного пучения грунтов, ограниченны и обычно приурочены к участкам наледеобразования.Активная нивелирующая деятельность наледных вод приводит к тому, что через 5–10 лет от термокарстовых форм здесь не останется никаких следов.

Развитие современных термокарстовых образований на юге Якутии не связано с общим изменением климата, а обусловлено местными причинами – динамикой растительного покрова, торфонакопления, поверхностного и внутригрунтового стока, а также денудационными процессами [1].

 

Рис. 3.  Курум на пологом склоне. Фото И.В. Дорофеева
Рис. 3.  Курум на пологом склоне. Фото И.В. Дорофеева

 

Наледи. Трасса ГТС является одним из наиболее хорошо изученных наледных районов Сибири. По генезису все наледи могут быть разделены на три типа: наледи подмерзлотных вод (ключевые), надмерзлотных вод (грунтовые) и смешанные (речных и надмерзлотных вод) [1]. По условиям образования и особенностям географического распространения наледей регион весьма своеобразен, его граница на севере совпадает со склоном Алданского кристаллического массива, на юге – с подножьем Станового хребта. В приустьевой части бассейна процессы наледеобразования выражены слабо, что связано, вероятно, с повышением водопропускной способности русла и подрусловых отложений, а также со снижением водообильности горных пород, представленных гранитоидами.

Итак, к числу основных геоэкологических задач в процессе завершения строительства ГТС и ее эксплуатации относится изучение особенностей реакции природной среды на многоплановое и разномасштабное воздействие в результате прокладки трубы и строительство объектов инфраструктуры.

 

Рис. 4. Активная термоэрозия в средней части трассы. Фото И.В.Дорофеева
Рис. 4. Активная термоэрозия в средней части трассы. Фото И.В.Дорофеева

 

Игнорирование всех перечисленных в данном разделе статьи особенностей, недостаточное изучение последствий нарушения естественных процессов тепло-массообмена в горных породах может вызвать серьезные осложнения при эксплуатации трубопровода (рис. 3, 4), сократить сроки надежной работы и привести к иррациональным экономическим затратам. Речь идет о серьезных геотехнических последствиях, которые наблюдались, например, по трассе трубопровода «ВСТО», где при прокладке трубы в переувлажненных оттаявших грунтах происходило её погружение в жидкую массу.

 

Рис. 5. Спланированный переход трубы через крупный водоток в средней части трассы [14]
Рис. 5. Спланированный переход трубы через крупный водоток в средней части трассы [14]

 

Базовые месторождения

Важным условием успешной реализации проекта является обеспечение надежной ресурсной базы. В качестве ее основы для «Силы Сибири» принято Чаяндинское нефтегазоконденсатное месторождение в юго-западной Якутии. В последние годы на месторождении активно проводилось бурение – было пройдено семь разведочных скважин, средняя глубина которых составляла около двух километров. В 2019 году здесь, наконец, началась промышленная добыча газа. Как сообщается на официальном сайте АО «Газпром», Чаяндинское нефтегазоконденсатное месторождение является базовым для формирования Якутского центра газодобычи, создание которого направлено в первую очередь на обеспечение газом российских потребителей – населенных пунктов Якутии и других регионов Дальнего Востока. Проектная годовая производительность месторождения составит 25 млрд м3.

Кроме Чаяндинского, «Газпром» продолжает подготовку Ковыктинского месторождения к переводу из опытно-промышленной эксплуатации в стадию промышленной эксплуатации. В настоящее время на месторождении ведутся комплексные геологические исследования. В частности, в 2017 году пробурены две разведочные скважины, выполнена трехмерная сейсморазведка в объеме 2,4 тыс. км2. Идет проектирование объектов обустройства месторождения на полное развитие и газотранспортных мощностей. Планируется, что в конце 2022 года газ Ковыктинского месторождения начнет поступать в газопровод «Сила Сибири», часть которого проложена в Иркутской области.

 

Амурский ГПЗ

Помимо разработки двух месторождений ведутся работы по строительству одного из крупнейших в мире предприятий по переработке природного газа – Амурского газоперерабатывающего завода. Завод будет перерабатывать многокомпонентный газ с Якутского и Иркутского центров газодобычи и извлекать из газа ценные для газохимической и других отраслей промышленности компоненты — этан, пропан, бутан, пентан-гексановая фракция и гелий. После этого очищенный природный газ будет поступать на экспорт в Китай. Производство гелия на Амурском ГПЗ начнется в 2021 г. и должно достигнуть ежегодного уровня в 60 млн м3 к 2026–2027 гг.

Строительством и эксплуатацией логистической инфраструктуры для транспортировки и обслуживания контейнеров с гелием на российской территории, включая гелиевый хаб в Приморском крае, будет заниматься ООО «Газпром газэнергосеть гелий». Подготовленные для поставки на экспорт контейнеры с гелием будут направляться из портов Дальнего Востока России на глобальные рынки.

На всех стадиях работ – от разведки и подбора площадки до проведения водоохранных мероприятий компания старается обеспечивать экологическую безопасность этой территории.

 

Заключение

В результате проведенных к настоящему моменту исследований можно сделать следующие выводы:

  • трасса газопровода «Сила Сибири» в основном проходит по пологим элементам рельефа с неглубоким залеганием коренных пород карбонатной и терригенной карбонатной формаций палеозоя и терригенной формации нижней юры, сильно трещиноватыми и нестойкими к выветриванию, особенно в зонах тектонических нарушений. Это определяет их высокую водопроницаемость, снижение несущей способности грунтов оснований и широкое развитие карста [14].
  • четвертичные породы представлены образованиями в основном элювиального, склонового и аллювиального генезиса мощностью от 0 до 10 м;
  • по трассе ГТС широко развиты ММП, имеющие характер распространения от массивно-островного до прерывистого при средней годовой температуре на подошве слоя годовых колебаний от 0 до минус 2,5 °С. Наиболее суровые в мерзлотном отношении районы приурочены к днищам долин и нижним частям склонов. Состав мерзлых толщ в основном представлен слабо льдистыми грунтами, а более высокое содержание льдов харак терно для заболоченных и заторфованных участков долин, до глубины 2 м;
  • наиболее широкое из современных экзогенных геологических процессов по трассе ГТС имеют: выветривание, карст, речная эрозия, суффозия, заболачивание, гравитационные обвалы и осыпи. Из числа криогенных процессов преобладают приуроченные к днищам долин трещинообразование, термокарст и солифлюкцией, пучением грунтов и наледообразование;
  • наиболее масштабные опасные процессы эндогенного характера в районе работ – землетрясения, а из числа физико-геологических – мерзлотный карст.

Общая стоимость строительства газопровода «Сила Сибири» составила около 1,1 трлн рублей. Кроме того, 450 млрд рублей будет затрачено на освоение Чаяндинского газового месторождения, и еще 950 млрд рублей – на строительство газоперерабатывающего завода в районе города Свободный в Амурской области. Поставки газа в Китай должны стартовали 2 декабря 2019 года. Правда, в первый год работы газопровода «Сила Сибири» объем прокачки «голубого топлива» в КНР должен составить лишь 4,6 млрд кубометров, однако уже в 2021-м – 10 млрд кубометров, в 2022 году – 16 млрд, в 2023-м – 21 млрд, в 2024-м – 25 млрд, и, наконец, в 2025 году запланирована прокачка в объеме 38 млрд кубометров.

Глава газового холдинга Алексей Миллер в эфире программы «Вести в субботу» на телеканале «Россия 1» заявил, что формула цены поставок газа в Китай по газопроводу «Сила Сибири» не вызывает сомнений в его рентабельности.

На этом фоне Геннадий Тимченко, чья компания «Стройтранснефтегаз» занималась строительством газопровода «Сила Сибири», заявил в СМИ, что после его завершения планируется создание еще одного газопровода в Китай. В рамках Петербургского международного экономического форума Г.Тимченко, не уточняя подробности нового проекта, сообщил, что речь идет об еще одном более коротком и дешевом, по сравнению с «Силой Сибири», трубопроводе в «Поднебесную».


Список литературы

1. Алексеев В.Р. Ландшафтная индикация наледных явлений. – Новосибирск: Наука, 2005. – 364 с.

2. Байкало-Амурская железнодорожная магистраль. Геокриологическая карта. М-б 1:2 5000 000. М.: ГУГК, 1979. 2 Л.

3. Вечная мерзлота и освоение нефтегазоносных районов / под ред. Е.М. Мельникова, С.Е. Гречищева. – М.: ГЕОС, 2002. –402 с.

4. Геокриология СССР. Средняя Сибирь. М., Изд-во МГУ, 1990, 383 с.

5. Гостева А.В., Глебова Е.В., Черноплёков А.Н. Прогнозирование чрезвычайных ситуаций на магистральных газопроводах на основе результатов анализа риска // Нефть, газ и бизнес. –2009. – № 9. – С. 68–70.

6. Железняк М.Н. Геотемпературное поле и криолитозона юго-востока Сибирской платформы. – Новосибирск: Наука, 2005. – 227 с.

7. Железняк М.Н., Сериков С.И., Шац М. М. Газотранспортная система «Сила Сибири» Современные проблемы и перспективы// Трубопроводный транспорт. Теория и Практика, М., 2017, №4, С.48-56.
8. Железняк М.Н., Сериков С.И., Шац М.М. Современные проблемы и перспективы газотранспортной системы «Сила Сибири». // Недропользование ХХI век, 2018, №1, С.110-117.

9. Задериголова М.М. Снижение техногенных рисков на подводных переходах магистральных газопроводов с опасными геодинамическими процессами // Территория нефтегаз. – 2013. № 9. – С. 18–22.

10. Инженерная геология СССР. Т. 3. Восточная Сибирь / под ред. Г.А. Голодковской. – М.: Изд_во Моск. Ун-та. 1977. – 657 с.

11. Макаров В.Н., Шац М.М., Слепцов А.Н. Геоэкологические условия территории нефтяного комплекса Талакан-Витим// Наука и образование, Якутск, 1998, № 2. С.100-106.

12. Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР. Масштаб 1: 2 500 000 / Ред. П.И.Мельников. М.: ГУГК, 1991. - 2 л.

13. Мерзлотные ландшафты Якутии (Пояснительная записка к Мерзлотно-ландшафтной карте Якутской АССР масштаба 1:2 500 000) / Федоров А.Н., Ботулу Т.А., Варламов С.П. и др. Новосибирск: ГУГК, 1989. - 170 с.

14. Строкова Л.А., Ермолаева А.В. Природные особенности строительства магистрального газопровода «Сила Сибири». Изд-во Томского государственного политехнического института. 2015. C. 41–55.

15. Фотиев С.М. Подземные воды и мерзлые породы Южно-Якутского угленосного бассейна. Москва: Наука, 1965. 231 с.

16. Шац М.М. Геоэкологические проблемы нефтегазовой отрасли Якутии // Промышленная безопасность и экология, Пермь, 2009, №10 (43), С. 36-42.

17. Южная Якутия. Мерзлотно-гидрогеологические и инженерно-геологические условия Алданского горнопромышленного района. Под ред. Кудрявцева В.А. Москва: Изд-во МГУ, 1975. 444 с.

18. White W.B. Karst hydrology: recent developments and open questions // Engineering Geology. 2002. V. 65. P. 85–105.

 

Заглавное фото: Строительство газопровода "Сила Сибири". Источник: https://inipe.com/novosti/gazoprovod-sila-sibiri/

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению