Как сберечь водную преграду, или Альтернативы подводной канаве

Одна из важнейших задач при строительстве линейной инфраструктуры трубопроводного транспорта — минимизация риска повреждения трубы — особенно актуальна на пересечении с водными преградами. В ходе оптимизации ТЭО на строительство объектов транспортировки нефти и нефтепродуктов необходимо учитывать и кратковременный экономический эффект, и материальные последствия возможного ущерба.Об этом — в предлагаемой статье, которая подготовлена по материалам беседы с Виталием Исаевичем Парижером, генеральным директором ООО ИПСК «НГС-Темпобур», лауреатом премии Правительства РФ 2002 г. за разработку и внедрение новой технологии строительства нефтегазопроводов через водные преграды методом горизонтально направленного бурения. При подготовке статьи использованы также информационные материалы компании ИПСК «НГС-Темпобур» и архивные материалы нашего издания.

Только нет на карте этой…

Физическая карта, на которой территория нашей страны укладывается в 2–3 кв. м, дает лишь облегченное представление о том, какие задачи нужно решить при строительстве инфраструктурных объектов, будь то железная дорога, ЛЭП или трубопровод. Известная всей стране река выглядит, как синяя ниточка толщиной в полмиллиметра, а сеть ее притоков вовсе проигнорирована масштабом. Горы обозначены невинными штрихами, а болота — редкими синими черточками.

Но уже тактическая «километровка» или космический снимок покажет: синяя нитка реки превращается не в ламинарную «ленточку», а в сложную систему протоков и островов. Полоска горного массива по ширине превзойдет иной мегаполис. Болота по площади сравнимы с иными европейскими государствами.

Если же провести рекогносцировку местности, то картина будет дополнена безотрадными подробностями: раз в год река разливается и становится шире в десять раз, а раз в двадцать лет может сменить русло; монолитные горы регулярно и непредсказуемо обрушиваются лавинами, а болота, благодаря недобитой программе мелиорации 1970-х, теперь сезонно высыхают и превращаются в набитую торфом топку, потушить которую в случае пожара не смогут все МЧС в мире. А еще есть у российской почвы «в запасе» и вечная мерзлота, и пучинистые процессы, и селеобразование, и сейсмика…

Но, как бы реальная местность не сопротивлялась хозяйственной деятельности, инфраструктурный объект — будь то ЛЭП, железнодорожная магистраль или трубопровод — должен сохранять целостность на всем протяжении, потому что разрыв коммуникации может привести к весьма заметным материальным и моральным последствиям для экономики страны. Если речь идет о трубопроводном транспорте, приоритетными становятся экологическая и макро-экономическая проблемы.

Трубу — «с глаз долой»

Вначале об экологии. Разрыв магистрального нефте- или продуктопровода даже на обычной местности приводит к экологической катастрофе «местного значения»: в случае разлива нефти на суше пятно локализуется относительно просто, так как площадь разлива составляет в худшем случае несколько десятков тысяч кв. м, а нефтепродукты уходят в привычные им недра, хотя и заражают потоки грунтовых вод. Но в местах пересечения трубопровода с водной преградой авария имеет последствия на порядок более опасные: если нефтепродукты попадают в воду, то площадь заражения может составлять сотни тысяч км (разлив танкера в океане или авария на шельфе). Кроме того, нефтепродукты разносятся в короткое время на большое расстояние.

Очевидно, что место повышенной экологической опасности — пересечение магистрального трубопровода и водной преграды — нуждается в особом внимании. Традиционная технология пересечения водной преграды — траншейный метод, то есть размыв траншеи, пересекающей русло реки, и земляные работы на подходах. В эту траншею укладывается необходимое количество ниток трубопровода. Недостатков у технологии несколько: сроки, громоздкость, потребность в тяжелой технике (вплоть до специального флота). Технология производства работ морально устарела в экологическом аспекте: в процессе строительства траншеи в воде поднимается муть, в результате чего нарушается жизнедеятельность речной экосистемы. Впрочем, сохранение экосистемы — аргумент скорее гуманитарного характера, потому что промысловый лов на реках экономического значения не имеет.

Гораздо более важен фактор уязвимости трубопровода, проложенного в траншее, и экологические последствия пролива. Траншею глубокой не сделать, поэтому трасса трубопровода находится в относительной близости от нижней границы русла. Как следствие, возрастает риск повреждения трубы из-за неосторожности при навигации (например, размытие фарватера ниже допустимого уровня), при естественных гидрологических изменениях русла (паводок), а также при злонамеренном воздействии на трубопровод.

Теперь о макроэкономике. Прежде всего возможные последствия пролива — утрата доступного водного ресурса. Как правило, реки являются источником водозабора для населенных пунктов, сельскохозяйственных зон и промышленных предприятий иногда на территориях в десятки тысяч кв. км, и разлив нефтепродуктов на длительное время может оставить территории без этого источника. Кроме краткосрочного катастрофического эффекта, последствия разлива сказываются на состоянии акватории в течение ряда лет. Так, относительно небольшой пролив нефти в Неву в Санкт-Петербурге (авария танкера), кроме кратковременного загрязнения акватории Невы и невского русла легкими фракциями, привел к осаждению на дно тяжелых нефтепродуктов. В стабильных условиях проблем не возникает, но при прохождении судов или подъеме уровня воды эти загрязнения небольшими, но весьма неприятными для тех, кто понимает, порциями поступают в водозаборники системы Водоканала Санкт-Петербурга, заставляя принимать весьма дорогостоящие меры.

Это проблемы техногенные, а есть и геополитические — риск злонамеренного разрушения трубопровода с целью достижения общественного резонанса. При глубине прохождения трассы трубопровода на 5–6 м ниже уровня фарватера осуществить закладку диверсионного боеприпаса большой сложности не представляет — достаточно «легкого» водолазного комплекта и относительно компактного оборудования для устройства шпура с закладкой боеприпаса. Локализовать нитку трубопровода более чем просто — как с использованием компактной георадарной техники, так и с помощью доступной рабочей документации. Как показала практика нефтяных ценовых войн 2004 года, грамотно преподнесенное в СМИ шоу «боевики взорвали трубопровод» или «боевики обещали топить танкеры» неизбежно отражается, хотя и краткосрочными всплесками, в глобальных ценах на энергоносителях. С учетом объемов торговли нефтью краткий бросок цен на несколько долларов за баррель приводит к миллионным прибылям. В общем, расшатанные нервы брокеров нефтебирж — прекрасный повод убрать магистральную трубу как можно дальше от лиц, заинтересованных в ее разрушении.

Таким образом, любая возможность пролива нефтепродуктов в акваторию должна исключаться с максимальной вероятностью, ибо последствия сказываются на местной экономике в течение многих лет.

Альтернатива канаве

Современные технологии прокладки трубопроводов позволили существенно снизить риск техногенных катастроф, связанных с преодолением водных преград магистральными трубопроводами. Одна из наиболее перспективных технологий, освоенных в настоящее время несколькими специализированными компаниями, — горизонтально направленное бурение (ГНБ). Технология предполагает относительно быструю проходку «пилотной скважины», ее расширение и затем протаскивание через выстроенный футляр нитки трубопровода. Скважина делается закрытым способом, намного (при необходимости более чем на 10 м) ниже уровня фарватера, что существенно затрудняет ее доступность для случайных и злонамеренных воздействий. Основное преимущество способа работ — скорость прокладки, компактность зон отчуждения при строительстве, отсутствие выбросов в акваторию (это плюсы, о минусах ниже).

Одной из первых компаний, выступивших в этой сфере, стала инвестиционная проектно-строительная компания «НГС-Темпобур», которая возникла путем реорганизации Управления подрядных работ ЗАО НВПО «НГС-Оргпроектэкономика» (в аббревиатуре НГС легко угадывается «Нефтегазстрой» — брэнд более чем известный, базированный на «МинНефтеГазСтрое СССР»). Объективная причина, по которой реорганизация с выходом из вертикально-интегрированной системы оказалась необходима, состоит в следующем. Несмотря на схематическую понятность технологии, ННБ является «высшим пилотажем» буровых работ, уступая разве лишь бурению на добычу и горнопроходческим работам. Поэтому надежный вход в рынок услуг по ННБ требует от компании достаточно узкой специализации. А «специализация» в данном случае — явление обманчивое;  речь идет о создании полного цикла самообслуживания с вовлечением под непосредственный контроль всех участков ответственности, когда фирма вынуждена объединить все звенья производственной цепи, критично значимые для обеспечения надежности выполнения работ «под ключ». А именно, это полный комплекс проектно-изыскательских работ, начиная от геологических и геодезических изысканий, и подготовка безупречной ПСД для собственных нужд. Ошибка на этапе изыскательских работ ставит под удар все остальные работы, поэтому буровики предпочитают создавать собственные, «заточенные» под конкретные задачи изыскательские отделы. Далее, безупречно должен быть выполнен и сам проект, и проект производства работ, что возможно лишь в полной кооперации с производственным подразделением. Никакой субподрядчик не в силах провести согласование такого проекта, не владея его тонкостями — с учетом уровня экологической ответственности и количества подключенных к экспертизе инстанций местных и федеральных. Основной, принципиально не отчуждаемый вид деятельности — проведение полного комплекса мобилизационных и подготовительных работ, работ по строймонтажу, собственно бурение и расширение скважины, протаскивание трубопровода, испытания. Также в зону ответственности при строительстве перехода входит обустройство участков сопряжения линейной части трубопровода и переходов, а следовательно, работа с линейной частью. Не будем вдаваться в особенности технологии, равно как и в «послужной список» компании, — их вы можете найти на интернет-странице фирмы, все координаты которой представлены на второй обложке этого номера издания.

Следует отметить, что сегодня «НГС-Темпобур» не единственная компания, которая продвигает данную технологию, но безусловным преимуществом фирмы является опыт на рынке и наработка нескольких сотен объектов. «Послужной список» компании приводить ни к чему, так как это просто перечень большинства известных газо- и нефтедобывающих компаний страны, переходы через практически все крупнейшие реки. Компания поработала во всех семи федеральных округах, на большинстве значимых нефтетранспортных схем.

Ложка дегтя, которой нет

Подчеркнем, впрочем, вот что. Технология наклонно направленного бурения, как и другие технологии, не всесильна — она применима далеко не во всех конкретных ситуациях. Проложить пилотную скважину или расширить ее не позволит наличие скального грунта, напорного обводнения. Существуют ограничения по длине и глубине проходки. Значимо важен риск грунтовых смещений. Минус ГНБ — ограничение радиуса прокола, что отражается на допустимом диаметре трубопровода. Заказчик стремится проложить «трубу» как можно более широкую, но возникают существенные ограничения по допустимым изгибам в профиле скважины. Впрочем, при необходимости и соответствующих условиях методом ННБ можно проложить трубу наиболее популярного магистрального диаметра — 1 420 мм.Есть и другие нюансы, о которых расскажут специалисты.

Технология, которая отчасти кон-курирует с методом ГНБ, — это микротоннелирование и щитовая проходка, когда с помощью малого проходческого комплекса в грунте строится тоннель, в который укладывается нужное количество ниток трубопровода. Минусы микротоннелирования и тоннельной проходки также имеются. Микротоннелирование проигрывает по стоимости работ, требует весьма дорогостоящего оборудования и очень высокой квалификации персонала, производства и доставки изделий обделки (тюбинга или обсадной трубы) очень высокого качества и стоимости. Допущенный брак на одном из колец тюбинга или на стыке приводит к выходу из строя всего объекта.

Одно из достоинств микротоннеля, о котором говорят его адепты, в том, что в случае разрыва нитки трубопровода пролив нефтепродуктов происходит не в грунт, а в пространство «футляра». На самом деле это аргумент не главный. В технологиях ГНБ «футляр» возникает за счет бентонитового раствора, который при расширении скважины нагнетается под давлением, перемешивается с инертными материалами грунта и создает водонепроницаемый монолитный футляр. Безусловно, он имеет меньшие конструктивные характеристики, но при стабильных грунтовых условиях работает вполне надежно. Впрочем, определенное преимущество методов микротоннелирования и щитовой проходки перед ГНБ в том, что способ позволяет создать трассу существенно большего диаметра (до 2,5 ми более), чем при ГНБ, пройти ее в условиях напорного обводнения, преодолеть скальный грунт.

Почему же эту главку мы назвали «Ложка дегтя, которой нет»? Дело в том, что технология ГНБ постоянно совершенствуется и выходит на новые рубежи. «НГС — Темпобур» стремится соответствовать лидерским позициям, достигнутым в области ГНБ. Главная перспектива работы компании — совершенствование технологии с целью максимально возможного сокращения количества ограничений метода.