Люди

«Ради сохранения вечной мерзлоты мы укутываем нефтегазовые скважины „одеялами“ и прячем в „термосы“»

Автор

Эдуард Николайчук

Опубликовано

6 сентября 2023

Опубликовано

06 сентября 2023

Эдуард родился и почти всю жизнь прожил на Крайнем Севере — в ямальском городе Надыме, где в самые морозные зимы температура опускается до минус 57 градусов. Холод не только стал привычным для него, но и превратился в профессию: Эдуард стал специалистом по сохранению вечной мерзлоты при разработке арктических месторождений природного газа. «Энергия+» встретилась с экспертом по холоду и узнала от него о цементных «одеялах», зимних «холодильниках» и совсем не новогодних гирляндах.

О ледяном панцире и газовой «грелке»

В Арктике природный газ залегает на трехкилометровой глубине, где недра сильно разогреты из-за давления и температура газа достигает 110 градусов. Когда он выходит на поверхность по скважине, то передает ей до 80% тепла и представляет опасность для вечной мерзлоты.

Толщина вечномерзлого слоя породы на Севере достигает 400 метров. Моя обязанность — следить за тем, чтобы при строительстве и эксплуатации сооружений на месторождениях она не оттаивала. Так мы защищаем природу. Если грунт оттаивает, он становится менее устойчивым, начинает проседать, из-за чего скважины и здания могут деформироваться и даже разрушаться.

О пене, вакууме и глиняных шариках

Вечную мерзлоту сохраняют с помощью термокейсов и труб-«лифтов», которые изолируют горячую скважину от окружающего грунта. Термокейс — конструкция, которую как бы надевают на скважину, а лифтовая труба ставится вместо основной, по которой поднимается газ. Принцип в обоих случаях один: это труба в трубе, между стенками которых есть теплоизолятор.

Термозащитная конструкция напоминает металлический термос. Только находится он не в рюкзаке туриста, а вокруг скважины в слое вечной мерзлоты. Теплоизолятором служат пенополиуретан или вакуум. Их толщину выбираем максимально возможную конструктивно — 9,2 сантиметра.

Строитель выдавливает пенополиуретан из специального устройства. Фото iStock

Пенополиуретан — это тот самый материал, которым запенивают пустоты вокруг оконных рам при монтаже: он безопасен для человека и природы. Термокейс с пенополиуретаном служит больше 30 лет — примерно столько работает и сама скважина.

Вакуум тоже эффективен: его теплопроводность — минимальная из возможных, и она ниже теплопроводности пенополиуретана в 2,5 раза. От деформации под давлением окружающих пород конструкцию защищают стенки «термоса» толщиной около сантиметра. Однако вакуум мы применяем реже, потому что довольно сложно обеспечить герметичность таких конструкций в долгосрочной перспективе.

Ученые ищут другие теплоизоляторы, которые будут эффективнее пенополиуретана, но на сегодня он остается самой доступной и практичной начинкой для термокейсов.

Термокейс и термолифт закрепляют в мерзлых грунтах специальным цементом, теплопроводность которого втрое ниже, чем у обычного. В его состав добавлены микросферы с воздухом, изготовленные из полимеров или глины. В результате вокруг «термоса» образуется дополнительный слой изоляции.

О «холодильнике», который работает только зимой

Отдельная история — охлаждение устья скважины. Там мы ставим холодильные установки — проходящие через грунт герметичные трубки, по которым по замкнутому контуру циркулирует аммиак. Летом установки не работают, потому что на улице тепло, но зимой аммиак испаряется, конденсируется в верхней части, охлаждается и спускается на глубину до 27 метров. Такая циркуляция помогает накопить достаточный запас холода за зиму.

Термокейсы, «лифты» и «холодильники» для устья комбинируем в зависимости от особенностей скважин. Набор методик подбираем вместе со специалистами по бурению, строительству и добыче. Результат нашей работы — цифровая теплотехническая модель группы скважин, показывающая толщу вечной мерзлоты, характеристики породы и тепловое воздействие скважин. С помощью модели мы следим за тем, чтобы температура породы не превышала минус 1,5 градуса — норму для арктических месторождений.

Модель постоянно обновляется и дополняется. В основном работаем над ней удаленно за компьютером, но иногда выезжаем на месторождения посмотреть, провести дополнительные измерения и оценку.

О северных гирляндах

Следить за температурой под землей в режиме онлайн помогает гирлянда датчиков. Ее опускают в термометрическую скважину глубиной 10–40 метров. Отдельные скважины нужны потому, что контролировать температуру грунта через действующие гораздо сложнее и дороже.

Нефтяники опускают в термометрическую скважину датчики, чтобы следить за температурой вечной мерзлоты

Информация с датчиков отправляется в Отдел геотехнического мониторинга в Тюмени. Таким образом можно автоматически снимать показания хоть каждый час.

Когда температура породы приближается к максимуму, мы делаем расчеты и выясняем, насколько это критично. По результатам расчета можем и усилить «охлаждение» в устье. Мерзлота тает не мгновенно, а месяцами — у нас всегда есть время на поиск взвешенных решений. Арктика не любит спешку, и мне это на 100% подходит.

О работе вне работы

Иногда мне кажется, что я работаю даже дома: знакомые частенько спрашивают меня, какой материал выбрать для ремонта, как утеплить загородный домик и какой фундамент построить, чтобы он не осел.

Для близких специалисты по теплоизоляции вроде меня стали незаменимыми консультантами. Впрочем, делиться опытом мне никогда не жалко.

33
Haha
Haha
33
33
Love
Love
33
34
33
Читать также

Началась промышленная разработка сложного участка Уренгойского месторождения

2 мин. чтения

В Новосибирске создали «стабилизатор» напряжения для бурового оборудования

1 мин. чтения

Казанские ученые упростили добычу тяжелой нефти с помощью солей уксусной кислоты

2 мин. чтения

Петербургские специалисты создали точный «градусник» для вечной мерзлоты

2 мин. чтения

В Новосибирске разработали горючий стержень для расплавления пробок в скважинах

1 мин. чтения

Казанские ученые создали вещество, которое не дает трубопроводам зарастать льдом

1 мин. чтения

В Самаре побочный продукт нефтяной промышленности превратили в компонент бетона

1 мин. чтения

Геохимики научились точнее оценивать перспективность нефтяных месторождений

1 мин. чтения
Шельфовое месторождение во Вьетнаме. Фото нефтяной компании PetroVietnam

Во Вьетнаме открыли два новых нефтегазовых месторождения

1 мин. чтения

Дорога, которая исчезает весной: фотопутешествие по арктическому зимнику

3 мин. чтения