Риски в недрах: учёные прогнозируют землетрясения при добыче нефти

Какова будет реакция нефтегазоносного шельфа при его активном освоении человеком? Не произойдёт ли там внезапного разлома земли? Не ждать ли от него катастрофы вместо нефтедолларов? Ответы на эти вопросы ищут учёные Института морской геологии и геофизики ДВО РАН, разрабатывая технологию мониторинга и управления сейсмическими рисками.

Некогда центр нефтяников на Сахалине, а теперь город-призрак Нефтегорск вот уже 20 лет служит немым укором ученым, не сумевшим вовремя предсказать мощнейшее землетрясение, унесшее жизни более 2000 человек. Традиционно этот нефтяной клондайк не считался зоной очень высокой сейсмоактивности, но, видимо, столь обнадеживающие оценки заложенной в нем «боевой энергетики» не учитывали многие ключевые факторы, которые, к сожалению, и сработали в трагическом 1995 году. Сегодня на месте городка, земля которого в одночасье подверглась многокилометровому разрыву, стоит мемориальный комплекс и часовня. А сейсмологи стремятся найти более рациональные формулы для прогноза возможных подземных толчков в районах, в которых человек стремительно осваивает богатства недр.

В современных технологиях управления сейсмическими рисками учитывается тот факт, что разработка нефтегазовых месторождений может спровоцировать сильное землетрясение. Сейчас об этом исследователи говорят открыто. Заведующий лабораторией физики землетрясений Института морской геологии и геофизики ДВО РАН Алексей Коновалов, под руководством которого ведётся разработка одной из таких технологий, поддержанной ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы», замечает по этому поводу:

«Есть такой процесс – интенсификация извлекаемости нефтепродуктов, или, по-другому, гидроразрыв пласта. По сути, это маленькое техногенное землетрясение, которое влечёт за собой усиление напряжённости земной коры, что в итоге может спровоцировать опасные сейсмические явления. Раньше практика в мире была такова, что этим рискам придавали наименьшее значение. Ведь с момента начала разработок месторождений проходило 10–20 лет, прежде чем проявлялась сейсмоактивность, вплоть до катастрофических явлений. Но наука не стоит на месте, все эти закономерности исследуются, и по ним делаются выводы.

Это примерно как устав в армии, который корректируют после определенных прецедентов на поле боя. Сейчас, по результатам анализа всех прецедентов, главной задачей нашей науки стало предотвращение негативных последствий возможных техногенных катастроф».

Алексей Коновалов: Мы создаем модели сейсмической активизации в районах промышленной разработки месторождений нефти и газа, и на их основе можем прогнозировать параметры потенциальных техногенных землетрясений

Одним из перспективных направлений в этой области считается моделирование сейсмических процессов. В компьютерные модели учёные закладывают множество параметров, таких как проницаемость, пористость, характеристики извлекаемости нефтепродуктов или закачки жидкости и т.д., с помощью специальных алгоритмов рассчитывают их взаимовлияния, и на выходе смотрят, как и в какие сроки будет меняться состояние среды под воздействием техногенных факторов, и спровоцирует ли это землетрясения.

Эти модели особенно важны для малоизученной, изобилующей ресурсами шельфовой зоны, в которую активно вторгается человек. В мире созданы единицы таких моделей для нефтегазовой отрасли, поэтому потребность в них, по оценкам российских специалистов, очень высока.

Именно моделирование, в сочетании с наблюдением легло в основу технологии, которую разрабатывает научная группа Алексея Коновалова.

«Мы создаем модели сейсмической активизации в районах промышленной разработки месторождений нефти и газа, и на их основе можем прогнозировать параметры потенциальных техногенных землетрясений. Эти параметры закладываем в экспертизу для строительства соответствующих сооружений, чтобы те оказались устойчивы к вероятным подземным толчкам. Далее разворачиваем комплексную автоматизированную систему наблюдений за естественной и техногенной сейсмичностью, на основании которой корректируем наши экспертные оценки, и делаем окончательные выводы – как изменить интенсификацию добычи или какие-то параметры эксплуатации месторождения, чтобы не вызвать крупные катастрофы», – комментирует Алексей Коновалов.

Разработчики полагают, что их программный комплекс, включающий и ретроспективный анализ сейсмоактивности, и моделирование сейсмических процессов, и экспертную оценку потенциальной опасности для строительства будет востребован в первую очередь российскими нефтегазовыми компаниями, которые в условиях падения цен на нефть спешат отказаться от обременительных долларовых контрактов, в том числе на прогнозирование всевозможных катастроф. Также в числе его преимуществ называют полноту предоставляемых услуг. Учитывая, что подобных продуктов на мировом рынке пока еще мало, а авторитет российских геофизиков, изучающих нефть и газ, высок, отечественная технология по управлению сейсмическими рисками может стать интересной и для зарубежного потребителя. Особенно в контексте повышенного интереса ряда стран к шельфовым месторождениям углеводородов (в том числе и в арктических условиях), так как техническая сложность и, как следствие, стоимость ликвидации последствий экологических катастроф в той же Арктике на порядок превышают сложность и стоимость аналогичных работ в низких широтах Земли.

Наука и техника: Технологии и разработки • Естественные науки Быкова Наталья