Угроза из глубин: Мерзлота ошибок не прощает
23 января 2018
Фото: Алексей Яблоков
РЗ: Какие полезные ископаемые нам дает Арктика?
Необходимо сразу сформулировать, что понимается под Арктикой. Это не только обширные акватории Северного Ледовитого океана, а в первую очередь огромные территории суши. За пятьдесят лет активной деятельности на суше Арктики открыты и разрабатываются многие десятки и даже сотни месторождений углеводородов и других полезных ископаемых. На акваториях Северного Ледовитого океана добыча нефти и газа ведется всего на 13 месторождениях: на девяти в США — в море Бофорта на Северном склоне Аляски, на двух в Норвегии — в юго-западной части Баренцева моря, и на двух в России — в Печорском море и Тазовской губе Карского моря. В арктических зонах России, Норвегии, Канады и США извлечены углеводороды в суммарном объеме около 21 млрд тонн нефтяного эквивалента, из которых около 86% углеводородов добыто в нашей Арктической зоне. В основном это газ. В постсоветское время в течение 22 лет Арктика давала более половины добываемых углеводородов страны. Около 40 лет основной объем добычи газа в стране обеспечивает Ямало-Ненецкий автономный округ (ЯНАО), полностью входящий в Арктическую зону. При этом около 30 лет доля ЯНАО в газодобыче страны составляла 80–90%.
Среди арктических стран мы — лидеры по добыче углеводородов, угля, никеля, алмазов и многих других полезных ископаемых. Роль Арктики для нашей страны столь велика, что без этого региона Россия не была бы всеми признанной супердержавой.
Богоявленский Василий Игоревич
Член-корреспондент РАН, заместитель директора по науке Института проблем нефти и газа РАН, доктор технических наук, зав. кафедрой геоэкологии РГУ им. И.М. Губкина, профессор.
РЗ: Какие вы видите проблемы при освоении ресурсов полезных ископаемых в Арктике?
Проблем при освоении ресурсов нефти и газа в Арктике, особенно на шельфе, очень много. В первую очередь, это проблемы, связанные с суровыми природно-климатическими условиями: экстремально низкие температуры, полярная ночь, палеомерзлота, на суше летом — заболоченная местность, на акваториях зимой сложная длительная ледовая обстановка, а летом — айсберги. Снабжение многих городов и поселков Арктики осуществляется в летнее время по Северному морскому пути и рекам или авиационным транспортом. В связи с этим существует прямая зависимость жизнедеятельности людей от «северного завоза», что значительно удорожает жизнь людей и стоимость реализуемых проектов. И это далеко не все.
Возможно, многие тундровые озера округлой формы образовались на месте прорыва газов (фото В.И. Богоявленского)
В последние годы все большее внимание уделяется вопросам природной дегазации недр, которая имеет очень сильные проявления в Арктике за счет потепления климата, приводящего к таянию многолетнемерзлых пород (ММП). Мощность ММП достигает нескольких сотен метров, а на ряде площадей Якутии даже превышает километр. Выход газа в водную толщу акваторий Северного Ледовитого океана и в атмосферу многими тысячелетиями сдерживался мерзлотой, являющейся слабопроницаемой покрышкой. При деградации вечной мерзлоты высвобождаются большие объемы газа, который содержится в виде неглубокозалегающих залежей свободного газа, так называемых «газовых карманах», и газовых гидратов — соединений молекул газа и воды. На отдельных участках морей Лаптевых и Восточно-Сибирском за счет выходящего газа создается видимость «кипящей» воды, что было отмечено в ряде экспедиций Дальневосточного отделения РАН. Большие объемы эмиссии газа в атмосферу создают парниковый эффект и могут усилить потепление климата. В свою очередь, потепление климата может усилить таяние мерзлоты и эмиссию газа, что приводит к цепной реакции. Кроме того, большие объемы газа, выходящего с морского дна в воду, могут представлять угрозу для судоходства, потому что из-за изменения плотности воды судно может затонуть. И этому есть подтверждающие факты.
В 2016 году мы проанализировали материалы региональной сейсморазведки в Охотском море в объеме свыше четырех тысяч километров и выявили более 200 природных «газовых карманов». Получается, что эти относительно небольшие залежи газа имеют очень широкое распространение — встречаются примерно через каждые 20 километров. Кроме того, широкое распространение имеют и залежи газовых гидратов, особенно в Арктике. Из неглубоких залежей газ может прорываться в водную толщу, при этом образуются подводные пневматические взрывы и формируются воронки-кратеры, а в воде нередко наблюдаются «газовые факелы» — непрерывные струи газа, фиксируемые эхолотами или другими акустическими приборами.
Мощные подводные выбросы газа порождают землетрясения, а землетрясения в свою очередь активизируют дегазацию недр. Во время сильного землетрясения в Крыму в сентябре 1927 года в Черном море в ряде мест было обнаружено характерное для выхода больших объемов газа «кипение» воды, а также наблюдались вспышки и взрывы газа. По словам очевидцев, высота пламени достигала 500 метров, что близко к высоте Останкинской телебашни, а ширина — до 2–3 километров.
При проведении буровых работ на многих акваториях Мирового океана и на континентальной суше при попадании буровых инструментов в «газовые карманы» неоднократно происходили трагические последствия с гибелью буровых судов и установок и человеческими жертвами.
В частности, в 1981 году в Южно-Китайском море вместе с экипажем затонуло буровое судно «Петромар-5», а в 1983 году при выбросе газа с глубины около 500 метров на Каспии перевернулась и затонула буровая установка «60 лет Азербайджана».
Дарваза — техногенный газовый кратер в Туркменистане (фото из открытых источников)
РЗ: Какие опасности подстерегают человека в процессе освоения месторождений нефти и газа в Арктике?
В 1980-х годах в нашей Арктике при бурении скважин произошло несколько крупных катастрофических выбросов газа, которые гасили годами. В частности, на Кумжинском месторождении при гашении факела на скважине № 9 пришлось применять даже атомный взрыв, который, к сожалению, не помог, а только сделал еще хуже. Погибли четыре скважины, а сам процесс ликвидации выброса занял шесть с половиной лет.
В другом месте Арктики фонтанный выброс газа длился около четырех лет. При этом газ выходил через озерные и речные талики не только около аварийной скважины, но и в радиусе до 5–7 километров и периодически самовоспламенялся. Мы это видим при ретроспективном анализе космоснимков. Очевидно, что в этом случае сформировалась техногенная залежь — гигантский «газовый карман» площадью 100–150 квадратных километров.
В 1985 году в шести километрах от побережья Каспия на скважине Тенгиз-37 произошла катастрофа глобального уровня. Для гашения фонтана было использовано множество способов и были приглашены специалисты из-за рубежа. На ликвидацию фонтана потребовалось 398 дней. По разным оценкам, сгорело от 3 до 15 млн тонн нефти и 2–8 млрд кубических метров газа. Это в 7–30 раз больше, чем при известной катастрофе в Мексиканском заливе, произошедшей в 2010 году на месторождении Макондо. При пожаре в районе скважины № 37 температура достигала 1500–2500 градусов Цельсия, что привело к плавлению почвенных пород и образованию техногенного вулканического стекла, получившего название тенгизит. Приведу еще пример с южной окраины СССР. Более полувека назад в центральной части Турк-мении геологи бурили скважины на газ на месторождении Дарваза. На одной из них произошел провал бурового оборудования, образовался кратер, в котором стал гореть газ. Что дальше? Газ горит до сих пор, при этом сгорело несколько миллиардов кубометров. Без сомнения, это локальная экологическая катастрофа, и таких катастроф происходило в историческом прошлом достаточно много. Пять раз для гашения мощных факелов применялись атомные взрывы — три раза удачно и два — неудачно, включая Кумжу.
Суммарные потери товарного газа и нефти измеряются многими миллиардами кубометров, что в финансовой оценке составляет миллиарды долларов. А сколько сил и средств было потрачено на ликвидацию этих катастроф? Сюда можно добавить еще одно ужасное событие — катастрофу в 1986 году на Чернобыльской АЭС с многочисленными жертвами. Кроме того, по данным ООН, от радиации пострадало около 600 тысяч человек и пришлось переселить более 350 тысяч человек. Тяжесть бремени совокупных затрат СССР на ликвидацию ряда катастроф 1980-х годов на фоне снижения доходов за счет падения мировых цен на углеводороды, без сомнения, внесла свою негативную лепту в распад великой страны. А как оценить урон, нанесенный здоровью людей и экосистеме регионов, пораженных катастрофами?
Горький опыт говорит нам о необходимости недопущения подобных катастроф в будущем. Россия — богатая держава, но крупные экологические катастрофы способны подорвать экономику страны. Кроме того, в таких экстремально сложных регионах, как Арктика, имеется риск потери репутации, о котором в 2012 году говорил погибший президент компании «Тоталь» Кристоф де Маржери. А говорил он это спустя полгода после аварийной утечки до 200 тысяч кубометров газа в сутки из законсервированной скважины на месторождении Элгин в Северном море, произошедшей из-за плохого цементажа колонны скважины с коррозией обсадных труб и аномально высоких пластовых давлений. Только чудо в виде сильного бокового ветра спасло экипаж, платформу от возможного объемного взрыва газа, прорыва десятка других скважин с последующим долговременным выбросом многих миллионов кубометров газа с конденсатом. Крупно повезло, Европа была спасена, но везет нечасто. Более чем в 50% мощных аварийных выбросов газа он самовоспламеняется, примерно как и при извержениях грязевых вулканов.
На основе многолетних исследований я пришел к глубокому убеждению, что во всем мире над многими месторождениями углеводородов сформировались крупные техногенные залежи, угрожающие экосистемам осваиваемых регионов и экономической безопасности нефтегазодобывающих стран. К сожалению, аварии и катастрофы при освоении месторождений нефти и газа неизбежны и происходят во всех регионах мира. Однако именно в Арктике последствия таких негативных событий для локальной и региональной экосистем наиболее тяжелы и, возможно, непоправимы. Они способны привести не только к потере репутации страны, но и к подрыву ее экономики.
1. Одна из брошенных буровых в центральной части полуострова Ямал (фото И.В. Богоявленского)
2. Нефтегазопроявления и вулканы Мексиканского залива
РЗ: Что делается, чтобы минимизировать вред от вмешательства человека в недра?
Если говорить непосредственно о вмешательстве человека в природную среду, то из-за бурения миллионов скважин верхняя часть земной коры превращается в решето. Из-за плохого цементажа обсадных колонн скважин под действием пластовых давлений и гравитационного эффекта происходят перетоки углеводородов, в первую очередь газа, из природных залежей, сформировавшихся за многие миллионы лет, по заколонному пространству к поверхности Земли. При этом в первоначально водоносных пластах-резервуарах формируются техногенные залежи углеводородов. В итоге происходит дегазация недр, а в ряде мест наблюдаются выходы нефти. В дополнение к природным появляются многочисленные техногенные выходы углеводородов, например в Мексиканском заливе. Наличие в Арктике многолетнемерзлых пород, сдерживающих вертикальную миграцию и выход на поверхность углеводородов, может играть негативную роль. Происходит накапливание углеводородов, рост давлений и переориентация субвертикального движения углеводородов в субгоризонтальном направлении. Пробиваясь на поверхность, газ ищет любые слабые зоны, разломы и талики, которые существуют под многими озерами и реками Арктики и являются каналами дегазации недр.
В 2010 году в США, когда произошла катастрофа в Мексиканском заливе, разразился еще один скандал, о котором у нас в прессе ничего не было. Американские журналисты выяснили, что на 2010 год в Мексиканском заливе было выведено из эксплуатации, законсервировано или ликвидировано около 27 тысяч скважин — почти половина пробуренных скважин более чем за 60 лет. При этом никто не мониторит их состояние. Кроме того, три с половиной тысячи скважин имеют ненадежный статус «временной консервации» и в любой момент из них может произойти выброс углеводородов, как это было в 2012 году в Северном море.
Ямальский кратер выброса газа С1 — вид из вертолета (фото В.И. Богоявленского)
В 40–50-х годах прошлого века, по понятным причинам, космического мониторинга за состоянием недр и углеводородными сипами еще не было. Многие компании, начавшие нефтегазодобычу 50–70 лет назад, за 20–30-летний период свою прибыль получили и разбежались, в смысле закрыли свои специально учрежденные компании, владевшие лицензиями, или обанкротились. Многие участники тех событий ушли в мир иной, а тысячи скважин до сих пор не ликвидированы и требуют проведения сложных ликвидационных работ. Известен факт, что на выработанных месторождениях спустя несколько лет или десятков лет пластовые давления восстанавливаются практически до первоначальных, в том числе до аномально высоких. С учетом того что долгие годы состояние обсадных колонн и цемента, особенно при наличии в залежах сероводородного газа, может стать практически ветхим, неожиданно для всех могут начаться спонтанные выбросы углеводородных смесей, загрязняющих экосистему.
Основные выходы нефти в Мексиканском заливе выявлены именно в районах активной нефтегазодобычи. В других районах, например в восточной и западной частях залива, их единицы. Я уверен, что большая часть выявленных из космоса выходов нефти, так называемых нефтяных сликов, имеет техногенный генезис. Причем выбросы углеводородов нередко происходят на значительных удалениях от аварийных скважин, так как им предшествует формирование техногенных залежей. В итоге экосистема загрязнена, а виновных не найти. Кто будет отвечать и устранять последствия? Государство, если оно не сможет возложить финансовую ответственность на оставшиеся нефтяные компании! С этим столкнулись американцы, но это ожидает и нас, если мы заранее не предпримем серьезные шаги, связанные в том числе и с изменениями законодательства и ряда нормативных документов.
1. Крупный булгуннях на Ямале (фото В.И. Богоявленского)
2. Взятие образцов ледогрунта в кратере газового выброса. Вид со льда на дне (фото В.А. Пушкарёва)
РЗ: Мексиканский залив далеко. А что делается в России?
Благодаря тому что в России освоение морских месторождений началось почти на полвека позже, чем в Мексиканском заливе, и на сто лет позже, чем на шельфе Калифорнии, морских скважин у нас в сотни раз меньше, чем в США и других странах. Только в Мексиканском заливе их пробурено около 53 тысяч. Мы начинаем освоение месторождений с лучшим пониманием всех возможных угроз и благодаря этому можем минимизировать трагические ошибки. За российскими морскими скважинами следят. Раз в год-два выходит судно, берет пробы воды и грунта на дне около устья скважины, опускает видеокамеры, и специалисты смотрят, что происходит, поднимаются пузыри газа или нет. Основные отечественные компании — «Роснефть», «Газпром», «Лукойл», работающие на шельфе, проводят мониторинг на своих месторождениях. На каждом новом лицензионном участке они делают экологическую съемку обстановки, чтобы зафиксировать «антропогенное наследие прошлого» и все природные аномалии, особенно выходы нефти и газа. В случае возникновения претензий от Росприроднадзора наши компании могут доказать, кто виноват в том или ином загрязнении. Думаю и надеюсь, что в США компании это также делают, но пока не имею подтверждений.
Однако на суше России многие скважины, пробуренные в 60–80-е годы прошлого века, когда было упреждающее бурение, находятся в плачевном состоянии, требуют постановки специальных исследований, устранений заколонных перетоков и, возможно, переликвидации. Лет 7–10 назад, анализируя конкретный материал по некоторым крупным месторождениям, я пришел к выводу, что таких скважин порядка 60–70%. Когда я получил эти цифры, я был в шоке и не мог им поверить. Поехал в ведущую компанию по добыче газа, пообщался на эту тему с одним крупным специалистом и получил словесное подтверждение. Но словесное подтверждение — это не документ. Значительно позже я нашел в одной не очень широко известной монографии ВНИИгаза, головного института Газпрома, интересную фразу — признание, что, по самым скромным статистическим оценкам, цементный камень разрушен или полностью отсутствует в половине добывающих скважин, эксплуатирующих сеноманские залежи. То есть пробурили скважину, обсадили ее трубами, зацементировали, провели исследования и убедились, что 50% скважин — это, по сути дела, брак. По СНИПам скважину нельзя запускать в работу без устранения заколонных и межколонных перетоков. Близко по смыслу к тексту монографии цитирую дальше: несомненно, к настоящему времени, спустя 30–50 лет после бурения, доля скважин с разрушенным цементным камнем гораздо выше 50%!
Необходимо повысить культуру нефтегазодобычи. Все специалисты это прекрасно понимают. Но компании не заинтересованы, чтобы кто-то разворошил муравейник, так как это принесет дополнительную головную боль и потерю финансов. Но если не будут приняты меры, то рано или поздно за все будет отвечать государство, неся финансовое бремя ликвидатора последствий.
Ямальский кратер выброса газа С1 — вид с края бруствера (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Говорят, что во многих авариях и катастрофах виновата не техника, а человек. Вы это подтверждаете?
Без сомнения, появившиеся и разрабатываемые новые технологии и технические средства освоения месторождений на суше и акваториях снижают риск аварийных и катастрофических событий, но «человеческий фактор» неистребим. Мировая статистика свидетельствует, что 70–85% чрезвычайных ситуаций происходит по вине человека, а не техники. В частности, так было на злополучных скважинах Кумжинская-9 в Арктике и Макондо-1 в Мексиканском заливе.
В апреле на базе РГУ нефти и газа имени Губкина был проведен международный симпозиум, на котором представители США сделали более десяти докладов по экологической тематике с фокусом на последствия и результаты ликвидации катастрофы на месторождении Макондо в 2010 году в Мексиканском заливе. Это было взаимополезное мероприятие, помогающее поиску путей снижения угроз экосистеме Мирового океана при освоении морских месторождений. Кроме того, не сомневаюсь, что такие симпозиумы способствуют улучшению глобальной политической обстановки.
В ИПНГ РАН мы собираем и анализируем информацию о различных аварийных и катастрофических событиях, произошедших за всю историю освоения месторождений нефти и газа в разных регионах суши и акваторий Мирового океана, включая Мексиканский залив, арктические шельфы Аляски, Канады и так далее. Также мы собираем и анализируем информацию об опасных природных явлениях, несущих угрозу жизнедеятельности человека, включая землетрясения, извержения грязевых вулканов и стратовулканов, сипы нефти и газа, распространение газовых гидратов и даже метеоритные кратеры. В природе многие перечисленные явления прямо или косвенно связаны друг с другом. В частности, ко многим метеоритным кратерам приурочены месторождения углеводородов, а вблизи крупных месторождений газа мы стали находить воронки — кратеры, образовавшиеся за счет выбросов газа из-под земли, сопровождавшихся землетрясениями.
Остаток ледяного ядра булгунняха объекта С2 (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Вы затронули очень интересную тему. Я знаю, что уже несколько лет вы проводите в Арктике исследования так называемых «воронок Ямала». Каково их происхождение и какую угрозу они несут?
В июне 2014 года российская и зарубежная общественность была взволнована попавшим в интернет коротким видеофильмом, на котором с вертолета была заснята гигантская воронка с вертикальными стенками, уходящими на большую глубину. Отмечу, что такой объект правильнее называть не воронкой, а кратером. Данный кратер был обнаружен в центральной части Ямала в 30 километрах южнее уникального по запасам газа Бованенковского месторождения, на котором в 2012 году началась добыча газа, транспортируемого по газопроводу высокого давления «Бованенково — Ухта» в южном направлении. За одну-две недели видеофильм посмотрели свыше восьми миллионов человек и его неоднократно показали по центральному телевидению. Кратер образовался всего в трех километрах от газопровода, что, естественно, вызвало особую озабоченность не только общественности, но и руководства Газпрома, ведущего газодобычу.
Правительство ЯНАО немедленно организовало первую экспедицию, в ходе которой выяснилось, что внешний и внутренний диаметры кратера составляют 60 и 40 метров, а глубина — более 50 метров. То есть в кратер может поместиться 15-этажный дом. Выброшенная из кратера порода сформировала вокруг него высокий бруствер. Кроме того, в воздухе было выявлено повышенное содержание метана.
Я длительное время занимался сейсморазведочными исследованиями неоднородных и аномальных объектов в верхней части разреза Земли (глубины менее километра) и изучал различные примеры подводной дегазации недр, которая имеет широкое распространение в морях Мирового океана и привлекает внимание специалистов многих стран. Я уже упоминал наиболее явное и яркое проявление дегазации — «газовые факелы», но кроме них на дне морей обнаружены многие тысячи и даже сотни тысяч локальных углублений, называемых на Западе «покмарками», что в переводе с английского означает — оспины. Эти объекты образуются за счет подводных выбросов — пневматических взрывов или, проще говоря, выхлопов газа. В зависимости от мощности выброса их размеры меняются от очень маленьких, порядка одного метра, до нескольких сотен метров и даже более километра.
Увидев видеоролик с ямальским кратером, я сразу понял, что мы имеем дело с мощным выбросом газа, имеющим свою наземную специфику. Вообще понятие «суша–море» в геологическом понимании условно: за счет трансгрессий и регрессий моря положения границ берега неоднократно менялись. Суша Ямала и Московской области также миллионы лет назад была морем. Многое из того, что мы наблюдаем под водой, также происходит на суше. В частности, природная дегазация недр. Только обнаружить газ, выходящий на суше, сложнее, чем в море, так как в основном это метан, не имеющий запаха. Но многие, я уверен, не раз сталкивались с запахом сероводорода около грязевых вулканов и минеральных источников. Это тоже своеобразная дегазация недр.
Возвращаясь к разговору о гигантском ямальском кратере, получившем в нашей базе данных номер С1, хочу отметить, что он оказался несколько меньше, чем это было объявлено после первой экспедиции. Замеры во время второй экспедиции показали, что его внутренний и внешний диаметры составляют около 25 и 40 метров. Несмотря на это, вид кратера из вертолета и с края бруствера произвел на меня и других участников экспедиции незабываемо сильное впечатление.
На основе дешифрирования космоснимков нам стало ясно, что до взрыва на месте кратера C1 существовал крупный бугор пучения — булгуннях. Проведенные в дальнейшем исследования космоснимков показали, что на Ямале подобных объектов несколько тысяч, но, конечно, далеко не все из них взрывоопасны. Анализируя все доступные космоснимки (от ScanEx, Роскосмоса и др.), мы пришли к выводу, что выброс газа произошел в марте 2014 года, хотя сотрудники ИКЗ РАН называют более раннюю дату — осень 2013 года.
В экспедиции в Карском море в 2015 году. Слева направо: губернатор ЯНАО Дмитрий Кобылкин, епископ Салехардский и Новоуренгойский Николай и член-корреспондент РАН Василий Богоявленский
РЗ: У вас не возникло желание залезть в кратер и исследовать его изнутри?
Конечно, такое желание возникло, и мы стали пытаться это сделать, чтобы набрать воды для химических анализов. Наиболее подготовленным для спуска в кратер был директор «Российского центра освоения Арктики» Владимир Пушкарёв, являющийся опытным альпинистом, покорившим почти все основные вершины мира. Он с профессиональным альпинистским оборудованием спустился метров на десять к самому краю вертикального колодца. Набрал воды, но стало ясно, что идти дальше нельзя, так как происходит постоянное обрушение породы с бруствера и падающие куски могут покалечить или даже убить человека. Причем вес некоторых из них, видимо, достигал и даже превышал полтонны.
В связи с этим было принято решение организовать специальную экспедицию в зимнее время, когда породы бруствера замерзнут и их обрушение приостановится. Экспедиция состоялась в ноябре 2014 года. Первым в мире человеком, спустившимся в кратер газового выброса в свете прожекторов, стал Владимир Пушкарёв. За ним последовали еще три человека. В результате были собраны образцы породы, слагающей вертикальные стенки кратера. Ниже верхних двух-трех метров мерзлых суглинков оказался массив льда толщиной более 30 метров. Нужно отметить, что на Ямале существуют большие массивы пластового льда площадью до нескольких квадратных километров. Кроме того, на дне кратера была проведена георадарная съемка, показавшая наличие уходящего в глубину субвертикального канала. Это подкрепило нашу гипотезу о выбросе газа с больших глубин, хотя мы не исключаем и версию разложения газовых гидратов.
В настоящее время, благодаря аэрокосмическим снимкам и нескольким экспедициям, организованным в 2014–2016 годы «Российским центром освоения Арктики» при поддержке Правительства ЯНАО, наиболее хорошо изучены пять кратеров газового выброса. Все они образовались на месте бугров пучения. Выхлопы газа происходят такой силы, что разлет породы достигает 160–900 метров. Такую величину разлета может обеспечить только сжатый газ, вероятнее всего, пришедший по каналам из более глубоких горизонтов. Хотя математическое моделирование, проведенное нами совместно с ИФЗ РАН, показало, что для образования кратера С1 было достаточно давления около 12–15 атмосфер.
Есть информация, что, когда на Гыдане образовался Антипаютинский кратер, которому у нас присвоен номер С3, местные жители видели всполох огня и дым, после чего ощутили землетрясение. Такое может происходить, если газ образует так называемую гремучую смесь с воздухом, и в ряде случаев она самовоспламеняется. Известно, что при мощных выбросах газа из грязевых вулканов Азербайджана, в частности из Локбатана, воспламенение происходит в 58–60% случаев. Хотя чаще всего газ просто выходит на поверхность и улетучивается в атмосферу.
Из пяти кратеров в четырех доказано существование массивов льда бывших ядер булгунняхов. Лед находился всего на несколько метров ниже поверхности, что хорошо видно на фотографии объекта С2, расположенного в 20 километрах севернее кратера С1 — всего в 10 километрах от Бованенковского месторождения. На озере, образовавшемся на месте газового выброса С2, мы провели исследования с эхолотом и построили трехмерную модель строения дна и рельефа местности. Вокруг озера наблюдается несколько десятков небольших озер с брустверами, происхождение которых может быть объяснено выбросом газа через отдельные каналы дегазации, чему есть ряд примеров из различных регионов Мирового океана. Но также такие небольшие озера с брустверами могли образоваться за счет падения больших кусков льда и мерзлой породы, выброшенных взрывом в воздух и затем упавших на оттаявшую в летнее время почву. есть много вопросов, требующих постановки дополнительных исследований.
У нас есть фотографические и видеоматериалы о нескольких других кратерах, координаты которых нам пока не известны, но мы продолжаем поиск. В этой работе нам помогают вертолетчики компании «Ямал-Авиа» и коренное население. С ними мы стараемся поддерживать связь и просим в дальнейшем продолжать информировать нас о всех аномальных явлениях. Кроме того, во время экспедиций и при анализе космоснимков мы обнаружили ряд озер округлой формы, которые с высокой степенью вероятности образовались за счет выбросов газа.
Кратеры на дне озера на севере Ямала (фото В.И. Богоявленского из вертолета)
РЗ: Мы знаем, что вы обнаружили большое количество озер, дно которых усеяно кратерами.
На сегодняшний день при дешифрировании данных аэрокосмических наблюдений в тундре Ямала и Гыдана нами обнаружено более 250 термокарстовых озер, на дне которых видны десятки, сотни и даже тысячи кратеров, образовавшихся за счет выбросов газа. Вокруг кратеров недавних выбросов четко видны брустверы, сформированные выброшенной породой. Со временем брустверы смываются водой и кратеры превращаются в пологие углубления — покмарки. Большая часть озер с кратерами расположена над крупными месторождениями Ямала.
РЗ: Это значит, что образование кратеров обу-словлено в основном антропогенным фактором?
Если бы мы провели исследования озер и выявили кратеры до бурения скважин — объяснением было бы только природное происхождение. Сейчас мы не знаем, когда образовались кратеры, до или после бурения, и поэтому не имеем однозначного ответа. Вполне вероятно, что они природного происхождения, так как самая большая концентрация газа именно в контурах месторождений, а это значит, что здесь должна быть и наибольшая концентрация природных выходов газа. Хотя мы не исключаем и антропогенный фактор бурения скважин, однозначно повышающий возможность выхода газа на поверхность, о чем я уже говорил ранее.
Уникальное фото горящей тундры в районе озера Нейто (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Какие основные проблемы вам приходится преодолевать при организации своих исследований?
Основные проблемы, как всегда, — организационно-финансовые. Особенно это касается организации экспедиционных полетов на вертолетах. Один день аренды вертолета стоит около миллиона рублей, что для академической науки огромная сумма. Решить проблему логистики помогает поддержка Правительства ЯНАО, Департамента по науке и инновациям ЯНАО и Некоммерческого партнерства «Российский центр освоения Арктики». Кстати, этот центр создан по распоряжению Президента России, а его учредителями являются ИПНГ РАН, ИКЗ РАН, РГУ нефти и газа имени Губкина и еще несколько организаций.
Губернатор ЯНАО Дмитрий Кобылкин и его заместитель Александр Мажаров хорошо понимают важность и необходимость проведения экспедиционных исследований и неоднократно сами вылетали с нами для личного ознакомления с той или иной чрезвычайной ситуацией. Вместе мы ездили и в 2015 году в морскую экспедицию «Кара-2015», организованную Правительством ЯНАО и компанией «Фертоинг», когда в Карском море были обнаружены торпедированные и затонувшие суда советского транспортного конвоя, шедшего в порт Диксон. Мы почтили память погибших моряков и гражданских лиц. Также была обнаружена уничтоженная позднее немецкая подводная лодка.
В 2016 году мы столкнулись с неожиданной проблемой горящей тундры. Мы планировали высадить экспедицию около озера Нейто, на котором, по данным космосъемки, выявили следы дегазации, однако сильный пожар помешал нам это сделать. Представители коренного населения объяснили нам, что в этих широтах пожар в тундре — редкое явление. Был большой риск, что ветер изменит направление и угарный газ может отравить людей, особенно в ночное время, когда все спят. И мы улетели на остров Белый, где исследовали состояние трех старых скважин, хотя здесь мешали белые медведи.
Когда мы вернулись в Москву, стало ясно, что нам сильно повезло с отменой высадки у озера Нейто. Это место и дата плановой высадки совпали с эпицентром и временем вспышки сибирской язвы, которая произошла из-за глобального потепления, необычайно жаркого засушливого лета и, возможно, пожара, растопивших замерзшие могильники, где много десятилетий назад закапывали больных оленей.
В апреле 2017 года завершилась трудная и длительная экспедиция на вездеходах, вышедшая из Салехарда для установки сейсмологических станций в поселках Сабетта, Бованенково и Харасавэй. Одна лишь дорога из Салехарда в Сабетту длилась неделю. Важная задача выполнена, сейсмодатчики установлены, информация поступает для анализа в Единую геофизическую службу РАН в городе Обнинске. Мы надеемся, что теперь сможем осуществлять не только космический мониторинг событий на поверхности Ямала, но и мониторинг подземной обстановки. Я рад, что в этой и многих других сложных экспедициях участвовал мой сын Игорь.
Грязевой вулкан Бахар (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Над какими проблемами вы работаете в настоящее время?
У нас достаточно широкий спектр различных геолого-геофизических и геоэкологических исследований. Хочу особенно выделить участие в уникальной поездке в мае группы экспертов на месторождение имени Алабушина, расположенное вблизи Полярного круга недалеко от г. Усинск на севере Республики Коми. Уникальность поездки заключается в том, что руководство недропользователя ПАО «Лукойл» решило проводить политику открытых дверей для ознакомления экспертного сообщества не только с успехами компании, но и с иногда происходящими аварийными ситуациями. Благодаря активным действиям специалистов компании и приглашенных специализированных служб сложная аварийная ситуация с двумя горящими скважинами была ликвидирована без значительного ущерба экосистеме. Привлечение независимых экспертов, без сомнения, будет способствовать повышению уровня технологической и экологической безопасности нефтегазового производства, и поэтому мы всячески приветствуем пионерскую инициативу ПАО «Лукойл», которая, надеюсь, будет поддержана другими компаниями.
Сразу после Арктики вместе с профессором В.Ю. Керимовым и сыном Игорем я улетел в солнечный город Баку, где у нас были встречи с президентом Национальной академии наук Азербайджана академиком Ак.А. Ализаде и вице-президентом академиком И.С. Гулиевым, всемерно поддерживающими сотрудничество с учеными России. Мы провели рекогносцировочную экспедицию на ряд крупных грязевых вулканов, включая Локбатан, Дашгил и Бахар. На основе полевых данных сейчас занимаемся повышением надежности технологий дешифрирования космоснимков, в том числе для выявления районов дегазации недр, природных и техногенных выходов нефти на поверхность Земли.
По линии работы в ряде экспертных советов, включая Совет по Арктике и Антарктике при Совете Федерации России, мы готовим обоснования изменений к законодательству в области недропользования. Рад тому, что нас видят и слышат руководители Совета Безопасности России, Минприроды и Росприроднадзора. Во время заседания Президиума Госкомиссии по вопросам развития Арктики на Ямале в Сабетте 14 июня Д.О. Рогозин поддержал наши предложения о рассмотрении проблем экологической безопасности в Арктике на отдельном заседании.
Кратер грязевого вулкана Бахар (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Что бы вы хотели сказать читателям журнала «Редкие земли» в качестве итога нашей беседы?
В заключение хочу отметить, что полвека назад человечество вступило в эру изучения и освоения космоса, Луны, Марса и других планет, а собственную планету еще недоисследовало. Многое, что делается человеком, разрушает уникальное творение — планету Земля. В недалеком будущем Земля может стать непригодной для жизни людей, если мы не объединим усилия всех стран по ее спасению. Влияние человека на геологические и природно-климатические процессы на Земле стало столь сильным, что можно говорить о наступлении эпохи антропоцена.
Считаю геоэкологию одним из важнейших глобальных направлений современной науки, а работы по спасению экосистемы Земли, сформировавшейся за сотни миллионов лет, одной из основ международного сотрудничества.
Проблем при освоении ресурсов нефти и газа в Арктике, особенно на шельфе, очень много. В первую очередь, это проблемы, связанные с суровыми природно-климатическими условиями: экстремально низкие температуры, полярная ночь, палеомерзлота, на суше летом — заболоченная местность, на акваториях зимой сложная длительная ледовая обстановка, а летом — айсберги. Снабжение многих городов и поселков Арктики осуществляется в летнее время по Северному морскому пути и рекам или авиационным транспортом. В связи с этим существует прямая зависимость жизнедеятельности людей от «северного завоза», что значительно удорожает жизнь людей и стоимость реализуемых проектов. И это далеко не все.
Возможно, многие тундровые озера округлой формы образовались на месте прорыва газов (фото В.И. Богоявленского)
В последние годы все большее внимание уделяется вопросам природной дегазации недр, которая имеет очень сильные проявления в Арктике за счет потепления климата, приводящего к таянию многолетнемерзлых пород (ММП). Мощность ММП достигает нескольких сотен метров, а на ряде площадей Якутии даже превышает километр. Выход газа в водную толщу акваторий Северного Ледовитого океана и в атмосферу многими тысячелетиями сдерживался мерзлотой, являющейся слабопроницаемой покрышкой. При деградации вечной мерзлоты высвобождаются большие объемы газа, который содержится в виде неглубокозалегающих залежей свободного газа, так называемых «газовых карманах», и газовых гидратов — соединений молекул газа и воды. На отдельных участках морей Лаптевых и Восточно-Сибирском за счет выходящего газа создается видимость «кипящей» воды, что было отмечено в ряде экспедиций Дальневосточного отделения РАН. Большие объемы эмиссии газа в атмосферу создают парниковый эффект и могут усилить потепление климата. В свою очередь, потепление климата может усилить таяние мерзлоты и эмиссию газа, что приводит к цепной реакции. Кроме того, большие объемы газа, выходящего с морского дна в воду, могут представлять угрозу для судоходства, потому что из-за изменения плотности воды судно может затонуть. И этому есть подтверждающие факты.
В 2016 году мы проанализировали материалы региональной сейсморазведки в Охотском море в объеме свыше четырех тысяч километров и выявили более 200 природных «газовых карманов». Получается, что эти относительно небольшие залежи газа имеют очень широкое распространение — встречаются примерно через каждые 20 километров. Кроме того, широкое распространение имеют и залежи газовых гидратов, особенно в Арктике. Из неглубоких залежей газ может прорываться в водную толщу, при этом образуются подводные пневматические взрывы и формируются воронки-кратеры, а в воде нередко наблюдаются «газовые факелы» — непрерывные струи газа, фиксируемые эхолотами или другими акустическими приборами.
Мощные подводные выбросы газа порождают землетрясения, а землетрясения в свою очередь активизируют дегазацию недр. Во время сильного землетрясения в Крыму в сентябре 1927 года в Черном море в ряде мест было обнаружено характерное для выхода больших объемов газа «кипение» воды, а также наблюдались вспышки и взрывы газа. По словам очевидцев, высота пламени достигала 500 метров, что близко к высоте Останкинской телебашни, а ширина — до 2–3 километров.
При проведении буровых работ на многих акваториях Мирового океана и на континентальной суше при попадании буровых инструментов в «газовые карманы» неоднократно происходили трагические последствия с гибелью буровых судов и установок и человеческими жертвами.
В частности, в 1981 году в Южно-Китайском море вместе с экипажем затонуло буровое судно «Петромар-5», а в 1983 году при выбросе газа с глубины около 500 метров на Каспии перевернулась и затонула буровая установка «60 лет Азербайджана».
Дарваза — техногенный газовый кратер в Туркменистане (фото из открытых источников)
РЗ: Какие опасности подстерегают человека в процессе освоения месторождений нефти и газа в Арктике?
В 1980-х годах в нашей Арктике при бурении скважин произошло несколько крупных катастрофических выбросов газа, которые гасили годами. В частности, на Кумжинском месторождении при гашении факела на скважине № 9 пришлось применять даже атомный взрыв, который, к сожалению, не помог, а только сделал еще хуже. Погибли четыре скважины, а сам процесс ликвидации выброса занял шесть с половиной лет.
В другом месте Арктики фонтанный выброс газа длился около четырех лет. При этом газ выходил через озерные и речные талики не только около аварийной скважины, но и в радиусе до 5–7 километров и периодически самовоспламенялся. Мы это видим при ретроспективном анализе космоснимков. Очевидно, что в этом случае сформировалась техногенная залежь — гигантский «газовый карман» площадью 100–150 квадратных километров.
В 1985 году в шести километрах от побережья Каспия на скважине Тенгиз-37 произошла катастрофа глобального уровня. Для гашения фонтана было использовано множество способов и были приглашены специалисты из-за рубежа. На ликвидацию фонтана потребовалось 398 дней. По разным оценкам, сгорело от 3 до 15 млн тонн нефти и 2–8 млрд кубических метров газа. Это в 7–30 раз больше, чем при известной катастрофе в Мексиканском заливе, произошедшей в 2010 году на месторождении Макондо. При пожаре в районе скважины № 37 температура достигала 1500–2500 градусов Цельсия, что привело к плавлению почвенных пород и образованию техногенного вулканического стекла, получившего название тенгизит. Приведу еще пример с южной окраины СССР. Более полувека назад в центральной части Турк-мении геологи бурили скважины на газ на месторождении Дарваза. На одной из них произошел провал бурового оборудования, образовался кратер, в котором стал гореть газ. Что дальше? Газ горит до сих пор, при этом сгорело несколько миллиардов кубометров. Без сомнения, это локальная экологическая катастрофа, и таких катастроф происходило в историческом прошлом достаточно много. Пять раз для гашения мощных факелов применялись атомные взрывы — три раза удачно и два — неудачно, включая Кумжу.
Суммарные потери товарного газа и нефти измеряются многими миллиардами кубометров, что в финансовой оценке составляет миллиарды долларов. А сколько сил и средств было потрачено на ликвидацию этих катастроф? Сюда можно добавить еще одно ужасное событие — катастрофу в 1986 году на Чернобыльской АЭС с многочисленными жертвами. Кроме того, по данным ООН, от радиации пострадало около 600 тысяч человек и пришлось переселить более 350 тысяч человек. Тяжесть бремени совокупных затрат СССР на ликвидацию ряда катастроф 1980-х годов на фоне снижения доходов за счет падения мировых цен на углеводороды, без сомнения, внесла свою негативную лепту в распад великой страны. А как оценить урон, нанесенный здоровью людей и экосистеме регионов, пораженных катастрофами?
Горький опыт говорит нам о необходимости недопущения подобных катастроф в будущем. Россия — богатая держава, но крупные экологические катастрофы способны подорвать экономику страны. Кроме того, в таких экстремально сложных регионах, как Арктика, имеется риск потери репутации, о котором в 2012 году говорил погибший президент компании «Тоталь» Кристоф де Маржери. А говорил он это спустя полгода после аварийной утечки до 200 тысяч кубометров газа в сутки из законсервированной скважины на месторождении Элгин в Северном море, произошедшей из-за плохого цементажа колонны скважины с коррозией обсадных труб и аномально высоких пластовых давлений. Только чудо в виде сильного бокового ветра спасло экипаж, платформу от возможного объемного взрыва газа, прорыва десятка других скважин с последующим долговременным выбросом многих миллионов кубометров газа с конденсатом. Крупно повезло, Европа была спасена, но везет нечасто. Более чем в 50% мощных аварийных выбросов газа он самовоспламеняется, примерно как и при извержениях грязевых вулканов.
На основе многолетних исследований я пришел к глубокому убеждению, что во всем мире над многими месторождениями углеводородов сформировались крупные техногенные залежи, угрожающие экосистемам осваиваемых регионов и экономической безопасности нефтегазодобывающих стран. К сожалению, аварии и катастрофы при освоении месторождений нефти и газа неизбежны и происходят во всех регионах мира. Однако именно в Арктике последствия таких негативных событий для локальной и региональной экосистем наиболее тяжелы и, возможно, непоправимы. Они способны привести не только к потере репутации страны, но и к подрыву ее экономики.
1. Одна из брошенных буровых в центральной части полуострова Ямал (фото И.В. Богоявленского)
2. Нефтегазопроявления и вулканы Мексиканского залива
РЗ: Что делается, чтобы минимизировать вред от вмешательства человека в недра?
Если говорить непосредственно о вмешательстве человека в природную среду, то из-за бурения миллионов скважин верхняя часть земной коры превращается в решето. Из-за плохого цементажа обсадных колонн скважин под действием пластовых давлений и гравитационного эффекта происходят перетоки углеводородов, в первую очередь газа, из природных залежей, сформировавшихся за многие миллионы лет, по заколонному пространству к поверхности Земли. При этом в первоначально водоносных пластах-резервуарах формируются техногенные залежи углеводородов. В итоге происходит дегазация недр, а в ряде мест наблюдаются выходы нефти. В дополнение к природным появляются многочисленные техногенные выходы углеводородов, например в Мексиканском заливе. Наличие в Арктике многолетнемерзлых пород, сдерживающих вертикальную миграцию и выход на поверхность углеводородов, может играть негативную роль. Происходит накапливание углеводородов, рост давлений и переориентация субвертикального движения углеводородов в субгоризонтальном направлении. Пробиваясь на поверхность, газ ищет любые слабые зоны, разломы и талики, которые существуют под многими озерами и реками Арктики и являются каналами дегазации недр.
В 2010 году в США, когда произошла катастрофа в Мексиканском заливе, разразился еще один скандал, о котором у нас в прессе ничего не было. Американские журналисты выяснили, что на 2010 год в Мексиканском заливе было выведено из эксплуатации, законсервировано или ликвидировано около 27 тысяч скважин — почти половина пробуренных скважин более чем за 60 лет. При этом никто не мониторит их состояние. Кроме того, три с половиной тысячи скважин имеют ненадежный статус «временной консервации» и в любой момент из них может произойти выброс углеводородов, как это было в 2012 году в Северном море.
Ямальский кратер выброса газа С1 — вид из вертолета (фото В.И. Богоявленского)
В 40–50-х годах прошлого века, по понятным причинам, космического мониторинга за состоянием недр и углеводородными сипами еще не было. Многие компании, начавшие нефтегазодобычу 50–70 лет назад, за 20–30-летний период свою прибыль получили и разбежались, в смысле закрыли свои специально учрежденные компании, владевшие лицензиями, или обанкротились. Многие участники тех событий ушли в мир иной, а тысячи скважин до сих пор не ликвидированы и требуют проведения сложных ликвидационных работ. Известен факт, что на выработанных месторождениях спустя несколько лет или десятков лет пластовые давления восстанавливаются практически до первоначальных, в том числе до аномально высоких. С учетом того что долгие годы состояние обсадных колонн и цемента, особенно при наличии в залежах сероводородного газа, может стать практически ветхим, неожиданно для всех могут начаться спонтанные выбросы углеводородных смесей, загрязняющих экосистему.
Основные выходы нефти в Мексиканском заливе выявлены именно в районах активной нефтегазодобычи. В других районах, например в восточной и западной частях залива, их единицы. Я уверен, что большая часть выявленных из космоса выходов нефти, так называемых нефтяных сликов, имеет техногенный генезис. Причем выбросы углеводородов нередко происходят на значительных удалениях от аварийных скважин, так как им предшествует формирование техногенных залежей. В итоге экосистема загрязнена, а виновных не найти. Кто будет отвечать и устранять последствия? Государство, если оно не сможет возложить финансовую ответственность на оставшиеся нефтяные компании! С этим столкнулись американцы, но это ожидает и нас, если мы заранее не предпримем серьезные шаги, связанные в том числе и с изменениями законодательства и ряда нормативных документов.
1. Крупный булгуннях на Ямале (фото В.И. Богоявленского)
2. Взятие образцов ледогрунта в кратере газового выброса. Вид со льда на дне (фото В.А. Пушкарёва)
РЗ: Мексиканский залив далеко. А что делается в России?
Благодаря тому что в России освоение морских месторождений началось почти на полвека позже, чем в Мексиканском заливе, и на сто лет позже, чем на шельфе Калифорнии, морских скважин у нас в сотни раз меньше, чем в США и других странах. Только в Мексиканском заливе их пробурено около 53 тысяч. Мы начинаем освоение месторождений с лучшим пониманием всех возможных угроз и благодаря этому можем минимизировать трагические ошибки. За российскими морскими скважинами следят. Раз в год-два выходит судно, берет пробы воды и грунта на дне около устья скважины, опускает видеокамеры, и специалисты смотрят, что происходит, поднимаются пузыри газа или нет. Основные отечественные компании — «Роснефть», «Газпром», «Лукойл», работающие на шельфе, проводят мониторинг на своих месторождениях. На каждом новом лицензионном участке они делают экологическую съемку обстановки, чтобы зафиксировать «антропогенное наследие прошлого» и все природные аномалии, особенно выходы нефти и газа. В случае возникновения претензий от Росприроднадзора наши компании могут доказать, кто виноват в том или ином загрязнении. Думаю и надеюсь, что в США компании это также делают, но пока не имею подтверждений.
Однако на суше России многие скважины, пробуренные в 60–80-е годы прошлого века, когда было упреждающее бурение, находятся в плачевном состоянии, требуют постановки специальных исследований, устранений заколонных перетоков и, возможно, переликвидации. Лет 7–10 назад, анализируя конкретный материал по некоторым крупным месторождениям, я пришел к выводу, что таких скважин порядка 60–70%. Когда я получил эти цифры, я был в шоке и не мог им поверить. Поехал в ведущую компанию по добыче газа, пообщался на эту тему с одним крупным специалистом и получил словесное подтверждение. Но словесное подтверждение — это не документ. Значительно позже я нашел в одной не очень широко известной монографии ВНИИгаза, головного института Газпрома, интересную фразу — признание, что, по самым скромным статистическим оценкам, цементный камень разрушен или полностью отсутствует в половине добывающих скважин, эксплуатирующих сеноманские залежи. То есть пробурили скважину, обсадили ее трубами, зацементировали, провели исследования и убедились, что 50% скважин — это, по сути дела, брак. По СНИПам скважину нельзя запускать в работу без устранения заколонных и межколонных перетоков. Близко по смыслу к тексту монографии цитирую дальше: несомненно, к настоящему времени, спустя 30–50 лет после бурения, доля скважин с разрушенным цементным камнем гораздо выше 50%!
Необходимо повысить культуру нефтегазодобычи. Все специалисты это прекрасно понимают. Но компании не заинтересованы, чтобы кто-то разворошил муравейник, так как это принесет дополнительную головную боль и потерю финансов. Но если не будут приняты меры, то рано или поздно за все будет отвечать государство, неся финансовое бремя ликвидатора последствий.
Ямальский кратер выброса газа С1 — вид с края бруствера (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Говорят, что во многих авариях и катастрофах виновата не техника, а человек. Вы это подтверждаете?
Без сомнения, появившиеся и разрабатываемые новые технологии и технические средства освоения месторождений на суше и акваториях снижают риск аварийных и катастрофических событий, но «человеческий фактор» неистребим. Мировая статистика свидетельствует, что 70–85% чрезвычайных ситуаций происходит по вине человека, а не техники. В частности, так было на злополучных скважинах Кумжинская-9 в Арктике и Макондо-1 в Мексиканском заливе.
В апреле на базе РГУ нефти и газа имени Губкина был проведен международный симпозиум, на котором представители США сделали более десяти докладов по экологической тематике с фокусом на последствия и результаты ликвидации катастрофы на месторождении Макондо в 2010 году в Мексиканском заливе. Это было взаимополезное мероприятие, помогающее поиску путей снижения угроз экосистеме Мирового океана при освоении морских месторождений. Кроме того, не сомневаюсь, что такие симпозиумы способствуют улучшению глобальной политической обстановки.
В ИПНГ РАН мы собираем и анализируем информацию о различных аварийных и катастрофических событиях, произошедших за всю историю освоения месторождений нефти и газа в разных регионах суши и акваторий Мирового океана, включая Мексиканский залив, арктические шельфы Аляски, Канады и так далее. Также мы собираем и анализируем информацию об опасных природных явлениях, несущих угрозу жизнедеятельности человека, включая землетрясения, извержения грязевых вулканов и стратовулканов, сипы нефти и газа, распространение газовых гидратов и даже метеоритные кратеры. В природе многие перечисленные явления прямо или косвенно связаны друг с другом. В частности, ко многим метеоритным кратерам приурочены месторождения углеводородов, а вблизи крупных месторождений газа мы стали находить воронки — кратеры, образовавшиеся за счет выбросов газа из-под земли, сопровождавшихся землетрясениями.
Остаток ледяного ядра булгунняха объекта С2 (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Вы затронули очень интересную тему. Я знаю, что уже несколько лет вы проводите в Арктике исследования так называемых «воронок Ямала». Каково их происхождение и какую угрозу они несут?
В июне 2014 года российская и зарубежная общественность была взволнована попавшим в интернет коротким видеофильмом, на котором с вертолета была заснята гигантская воронка с вертикальными стенками, уходящими на большую глубину. Отмечу, что такой объект правильнее называть не воронкой, а кратером. Данный кратер был обнаружен в центральной части Ямала в 30 километрах южнее уникального по запасам газа Бованенковского месторождения, на котором в 2012 году началась добыча газа, транспортируемого по газопроводу высокого давления «Бованенково — Ухта» в южном направлении. За одну-две недели видеофильм посмотрели свыше восьми миллионов человек и его неоднократно показали по центральному телевидению. Кратер образовался всего в трех километрах от газопровода, что, естественно, вызвало особую озабоченность не только общественности, но и руководства Газпрома, ведущего газодобычу.
Правительство ЯНАО немедленно организовало первую экспедицию, в ходе которой выяснилось, что внешний и внутренний диаметры кратера составляют 60 и 40 метров, а глубина — более 50 метров. То есть в кратер может поместиться 15-этажный дом. Выброшенная из кратера порода сформировала вокруг него высокий бруствер. Кроме того, в воздухе было выявлено повышенное содержание метана.
Я длительное время занимался сейсморазведочными исследованиями неоднородных и аномальных объектов в верхней части разреза Земли (глубины менее километра) и изучал различные примеры подводной дегазации недр, которая имеет широкое распространение в морях Мирового океана и привлекает внимание специалистов многих стран. Я уже упоминал наиболее явное и яркое проявление дегазации — «газовые факелы», но кроме них на дне морей обнаружены многие тысячи и даже сотни тысяч локальных углублений, называемых на Западе «покмарками», что в переводе с английского означает — оспины. Эти объекты образуются за счет подводных выбросов — пневматических взрывов или, проще говоря, выхлопов газа. В зависимости от мощности выброса их размеры меняются от очень маленьких, порядка одного метра, до нескольких сотен метров и даже более километра.
Увидев видеоролик с ямальским кратером, я сразу понял, что мы имеем дело с мощным выбросом газа, имеющим свою наземную специфику. Вообще понятие «суша–море» в геологическом понимании условно: за счет трансгрессий и регрессий моря положения границ берега неоднократно менялись. Суша Ямала и Московской области также миллионы лет назад была морем. Многое из того, что мы наблюдаем под водой, также происходит на суше. В частности, природная дегазация недр. Только обнаружить газ, выходящий на суше, сложнее, чем в море, так как в основном это метан, не имеющий запаха. Но многие, я уверен, не раз сталкивались с запахом сероводорода около грязевых вулканов и минеральных источников. Это тоже своеобразная дегазация недр.
Возвращаясь к разговору о гигантском ямальском кратере, получившем в нашей базе данных номер С1, хочу отметить, что он оказался несколько меньше, чем это было объявлено после первой экспедиции. Замеры во время второй экспедиции показали, что его внутренний и внешний диаметры составляют около 25 и 40 метров. Несмотря на это, вид кратера из вертолета и с края бруствера произвел на меня и других участников экспедиции незабываемо сильное впечатление.
На основе дешифрирования космоснимков нам стало ясно, что до взрыва на месте кратера C1 существовал крупный бугор пучения — булгуннях. Проведенные в дальнейшем исследования космоснимков показали, что на Ямале подобных объектов несколько тысяч, но, конечно, далеко не все из них взрывоопасны. Анализируя все доступные космоснимки (от ScanEx, Роскосмоса и др.), мы пришли к выводу, что выброс газа произошел в марте 2014 года, хотя сотрудники ИКЗ РАН называют более раннюю дату — осень 2013 года.
В экспедиции в Карском море в 2015 году. Слева направо: губернатор ЯНАО Дмитрий Кобылкин, епископ Салехардский и Новоуренгойский Николай и член-корреспондент РАН Василий Богоявленский
РЗ: У вас не возникло желание залезть в кратер и исследовать его изнутри?
Конечно, такое желание возникло, и мы стали пытаться это сделать, чтобы набрать воды для химических анализов. Наиболее подготовленным для спуска в кратер был директор «Российского центра освоения Арктики» Владимир Пушкарёв, являющийся опытным альпинистом, покорившим почти все основные вершины мира. Он с профессиональным альпинистским оборудованием спустился метров на десять к самому краю вертикального колодца. Набрал воды, но стало ясно, что идти дальше нельзя, так как происходит постоянное обрушение породы с бруствера и падающие куски могут покалечить или даже убить человека. Причем вес некоторых из них, видимо, достигал и даже превышал полтонны.
В связи с этим было принято решение организовать специальную экспедицию в зимнее время, когда породы бруствера замерзнут и их обрушение приостановится. Экспедиция состоялась в ноябре 2014 года. Первым в мире человеком, спустившимся в кратер газового выброса в свете прожекторов, стал Владимир Пушкарёв. За ним последовали еще три человека. В результате были собраны образцы породы, слагающей вертикальные стенки кратера. Ниже верхних двух-трех метров мерзлых суглинков оказался массив льда толщиной более 30 метров. Нужно отметить, что на Ямале существуют большие массивы пластового льда площадью до нескольких квадратных километров. Кроме того, на дне кратера была проведена георадарная съемка, показавшая наличие уходящего в глубину субвертикального канала. Это подкрепило нашу гипотезу о выбросе газа с больших глубин, хотя мы не исключаем и версию разложения газовых гидратов.
В настоящее время, благодаря аэрокосмическим снимкам и нескольким экспедициям, организованным в 2014–2016 годы «Российским центром освоения Арктики» при поддержке Правительства ЯНАО, наиболее хорошо изучены пять кратеров газового выброса. Все они образовались на месте бугров пучения. Выхлопы газа происходят такой силы, что разлет породы достигает 160–900 метров. Такую величину разлета может обеспечить только сжатый газ, вероятнее всего, пришедший по каналам из более глубоких горизонтов. Хотя математическое моделирование, проведенное нами совместно с ИФЗ РАН, показало, что для образования кратера С1 было достаточно давления около 12–15 атмосфер.
Есть информация, что, когда на Гыдане образовался Антипаютинский кратер, которому у нас присвоен номер С3, местные жители видели всполох огня и дым, после чего ощутили землетрясение. Такое может происходить, если газ образует так называемую гремучую смесь с воздухом, и в ряде случаев она самовоспламеняется. Известно, что при мощных выбросах газа из грязевых вулканов Азербайджана, в частности из Локбатана, воспламенение происходит в 58–60% случаев. Хотя чаще всего газ просто выходит на поверхность и улетучивается в атмосферу.
Из пяти кратеров в четырех доказано существование массивов льда бывших ядер булгунняхов. Лед находился всего на несколько метров ниже поверхности, что хорошо видно на фотографии объекта С2, расположенного в 20 километрах севернее кратера С1 — всего в 10 километрах от Бованенковского месторождения. На озере, образовавшемся на месте газового выброса С2, мы провели исследования с эхолотом и построили трехмерную модель строения дна и рельефа местности. Вокруг озера наблюдается несколько десятков небольших озер с брустверами, происхождение которых может быть объяснено выбросом газа через отдельные каналы дегазации, чему есть ряд примеров из различных регионов Мирового океана. Но также такие небольшие озера с брустверами могли образоваться за счет падения больших кусков льда и мерзлой породы, выброшенных взрывом в воздух и затем упавших на оттаявшую в летнее время почву. есть много вопросов, требующих постановки дополнительных исследований.
У нас есть фотографические и видеоматериалы о нескольких других кратерах, координаты которых нам пока не известны, но мы продолжаем поиск. В этой работе нам помогают вертолетчики компании «Ямал-Авиа» и коренное население. С ними мы стараемся поддерживать связь и просим в дальнейшем продолжать информировать нас о всех аномальных явлениях. Кроме того, во время экспедиций и при анализе космоснимков мы обнаружили ряд озер округлой формы, которые с высокой степенью вероятности образовались за счет выбросов газа.
Кратеры на дне озера на севере Ямала (фото В.И. Богоявленского из вертолета)
РЗ: Мы знаем, что вы обнаружили большое количество озер, дно которых усеяно кратерами.
На сегодняшний день при дешифрировании данных аэрокосмических наблюдений в тундре Ямала и Гыдана нами обнаружено более 250 термокарстовых озер, на дне которых видны десятки, сотни и даже тысячи кратеров, образовавшихся за счет выбросов газа. Вокруг кратеров недавних выбросов четко видны брустверы, сформированные выброшенной породой. Со временем брустверы смываются водой и кратеры превращаются в пологие углубления — покмарки. Большая часть озер с кратерами расположена над крупными месторождениями Ямала.
РЗ: Это значит, что образование кратеров обу-словлено в основном антропогенным фактором?
Если бы мы провели исследования озер и выявили кратеры до бурения скважин — объяснением было бы только природное происхождение. Сейчас мы не знаем, когда образовались кратеры, до или после бурения, и поэтому не имеем однозначного ответа. Вполне вероятно, что они природного происхождения, так как самая большая концентрация газа именно в контурах месторождений, а это значит, что здесь должна быть и наибольшая концентрация природных выходов газа. Хотя мы не исключаем и антропогенный фактор бурения скважин, однозначно повышающий возможность выхода газа на поверхность, о чем я уже говорил ранее.
Уникальное фото горящей тундры в районе озера Нейто (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Какие основные проблемы вам приходится преодолевать при организации своих исследований?
Основные проблемы, как всегда, — организационно-финансовые. Особенно это касается организации экспедиционных полетов на вертолетах. Один день аренды вертолета стоит около миллиона рублей, что для академической науки огромная сумма. Решить проблему логистики помогает поддержка Правительства ЯНАО, Департамента по науке и инновациям ЯНАО и Некоммерческого партнерства «Российский центр освоения Арктики». Кстати, этот центр создан по распоряжению Президента России, а его учредителями являются ИПНГ РАН, ИКЗ РАН, РГУ нефти и газа имени Губкина и еще несколько организаций.
Губернатор ЯНАО Дмитрий Кобылкин и его заместитель Александр Мажаров хорошо понимают важность и необходимость проведения экспедиционных исследований и неоднократно сами вылетали с нами для личного ознакомления с той или иной чрезвычайной ситуацией. Вместе мы ездили и в 2015 году в морскую экспедицию «Кара-2015», организованную Правительством ЯНАО и компанией «Фертоинг», когда в Карском море были обнаружены торпедированные и затонувшие суда советского транспортного конвоя, шедшего в порт Диксон. Мы почтили память погибших моряков и гражданских лиц. Также была обнаружена уничтоженная позднее немецкая подводная лодка.
В 2016 году мы столкнулись с неожиданной проблемой горящей тундры. Мы планировали высадить экспедицию около озера Нейто, на котором, по данным космосъемки, выявили следы дегазации, однако сильный пожар помешал нам это сделать. Представители коренного населения объяснили нам, что в этих широтах пожар в тундре — редкое явление. Был большой риск, что ветер изменит направление и угарный газ может отравить людей, особенно в ночное время, когда все спят. И мы улетели на остров Белый, где исследовали состояние трех старых скважин, хотя здесь мешали белые медведи.
Когда мы вернулись в Москву, стало ясно, что нам сильно повезло с отменой высадки у озера Нейто. Это место и дата плановой высадки совпали с эпицентром и временем вспышки сибирской язвы, которая произошла из-за глобального потепления, необычайно жаркого засушливого лета и, возможно, пожара, растопивших замерзшие могильники, где много десятилетий назад закапывали больных оленей.
В апреле 2017 года завершилась трудная и длительная экспедиция на вездеходах, вышедшая из Салехарда для установки сейсмологических станций в поселках Сабетта, Бованенково и Харасавэй. Одна лишь дорога из Салехарда в Сабетту длилась неделю. Важная задача выполнена, сейсмодатчики установлены, информация поступает для анализа в Единую геофизическую службу РАН в городе Обнинске. Мы надеемся, что теперь сможем осуществлять не только космический мониторинг событий на поверхности Ямала, но и мониторинг подземной обстановки. Я рад, что в этой и многих других сложных экспедициях участвовал мой сын Игорь.
Грязевой вулкан Бахар (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Над какими проблемами вы работаете в настоящее время?
У нас достаточно широкий спектр различных геолого-геофизических и геоэкологических исследований. Хочу особенно выделить участие в уникальной поездке в мае группы экспертов на месторождение имени Алабушина, расположенное вблизи Полярного круга недалеко от г. Усинск на севере Республики Коми. Уникальность поездки заключается в том, что руководство недропользователя ПАО «Лукойл» решило проводить политику открытых дверей для ознакомления экспертного сообщества не только с успехами компании, но и с иногда происходящими аварийными ситуациями. Благодаря активным действиям специалистов компании и приглашенных специализированных служб сложная аварийная ситуация с двумя горящими скважинами была ликвидирована без значительного ущерба экосистеме. Привлечение независимых экспертов, без сомнения, будет способствовать повышению уровня технологической и экологической безопасности нефтегазового производства, и поэтому мы всячески приветствуем пионерскую инициативу ПАО «Лукойл», которая, надеюсь, будет поддержана другими компаниями.
Сразу после Арктики вместе с профессором В.Ю. Керимовым и сыном Игорем я улетел в солнечный город Баку, где у нас были встречи с президентом Национальной академии наук Азербайджана академиком Ак.А. Ализаде и вице-президентом академиком И.С. Гулиевым, всемерно поддерживающими сотрудничество с учеными России. Мы провели рекогносцировочную экспедицию на ряд крупных грязевых вулканов, включая Локбатан, Дашгил и Бахар. На основе полевых данных сейчас занимаемся повышением надежности технологий дешифрирования космоснимков, в том числе для выявления районов дегазации недр, природных и техногенных выходов нефти на поверхность Земли.
По линии работы в ряде экспертных советов, включая Совет по Арктике и Антарктике при Совете Федерации России, мы готовим обоснования изменений к законодательству в области недропользования. Рад тому, что нас видят и слышат руководители Совета Безопасности России, Минприроды и Росприроднадзора. Во время заседания Президиума Госкомиссии по вопросам развития Арктики на Ямале в Сабетте 14 июня Д.О. Рогозин поддержал наши предложения о рассмотрении проблем экологической безопасности в Арктике на отдельном заседании.
Кратер грязевого вулкана Бахар (фото В.И. Богоявленского)
РЗ: Что бы вы хотели сказать читателям журнала «Редкие земли» в качестве итога нашей беседы?
В заключение хочу отметить, что полвека назад человечество вступило в эру изучения и освоения космоса, Луны, Марса и других планет, а собственную планету еще недоисследовало. Многое, что делается человеком, разрушает уникальное творение — планету Земля. В недалеком будущем Земля может стать непригодной для жизни людей, если мы не объединим усилия всех стран по ее спасению. Влияние человека на геологические и природно-климатические процессы на Земле стало столь сильным, что можно говорить о наступлении эпохи антропоцена.
Считаю геоэкологию одним из важнейших глобальных направлений современной науки, а работы по спасению экосистемы Земли, сформировавшейся за сотни миллионов лет, одной из основ международного сотрудничества.
- 27 октября 2024 ДЛЯ ГЛАВНОЙ НАУКИ БУДУЩЕГО ЧЕЛОВЕЧЕСТВО ДАЖЕ НЕ ПРИДУМАЛО НАЗВАНИЕ
- 13 октября 2024 Форум «Микроэлектроника 2024» – без высокочистых редких металлов никуда
- 23 сентября 2024 ОТ ВОЗРОЖДЕНИЯ МАГНИТНОГО ПРОИЗВОДСТВА К СОЗДАНИЮ НОВОЙ ИНДУСТРИИ В РФ
- 14 сентября 2024 "Задачи будут решены" – О беспилотниках из первых рук
- 31 августа 2024 ВИКТОР САДОВНИЧИЙ: «ЕСЛИ БЫ НЕ МОСКОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, РОССИЯ БЫЛА БЫ ДРУГОЙ»
- 29 августа 2024 Торговая война Китая и США – КНР вводит новый ограничения на рынке РЗМ
- 6 августа 2024 БЫТЬ ЛЕОНАРДО СОВРЕМЕННОСТИ
- 17 июля 2024 Техногенные месторождения. Время разобраться: что выбросить, что оставить для внуков, что использовать сейчас.
- 8 июля 2024 АЛЕКСЕЙ МАСЛОВ: МЫ ЗАЩИЩАЕМ НАЦИОНАЛЬНЫЙ РЫНОК
- 29 июня 2024 От солнечной энергетики – к микроэлектронике
- 19 июня 2024 НОВОЕ ЗВУЧАНИЕ ПЕРМСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
- 15 июня 2024 МИРОВОЙ ДЕФИЦИТ ВО БЛАГО РОДИНЫ
- 12 июня 2024 АЛЕКСЕЙ ШЕМЕТОВ: «ПЕРЕД СМЗ СТОИТ ГОСУДАРСТВЕННОГО МАСШТАБА ЗАДАЧА»
- 5 июня 2024 НАУКА КАК ИНСТРУМЕНТ БОРЬБЫ ЗА МИР И НЕЗАВИСИМОСТЬ
- 4 июня 2024 РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПОМОГУТ РАССЕЯТЬ ТЬМУ - НОВЫЙ ТРЕНД В ФОТОЭЛЕКТРОНИКЕ