Север и рынок. 2018, № 6.

Модель Н. А. Цытовича вполне удовлетворяла практические запросы стройиндустрии до тех пор, пока расчетные глубины грунтовых оснований сооружений, возводимых на поверхности или размещаемых в недрах, не выходили за пределы верхней границы зоны стабильности газогидратов метана (ЗСГ). Начало новой эпохи в освоении шельфовых недр северных морей ознаменовалось созданием гигантских гравитационных платформ для добычи нефти и газа (типа Troll-A и Statfjord-B в Норвегии [3]), масса которых достигает 1,2 млн т, а площадь опорного основания относительно невелика (порядка 16-20 тыс. м2), вследствие чего на грунтовое основание под сооружением до глубины 50-150 м воздействует дополнительная «пригрузка» в 300-700 кПа. Первым мегасооружением, возведенным на арктическом шельфе в условиях близкого расположения к поверхности дна субмариной криолитозоны и ЗСГ, стала Морская ледостойкая стационарная платформа (МЛСП) «Приразломная» общим весом до 650 тыс. т, установленная в 2011 г. в Печорском море компанией ООО «Газпром нефть шельф» ПАО «Газпром нефть» [4, 5]. Это событие служит исторической вехой в индустриальном развитии Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ), символизируя готовность российской промышленности к переходу на новый технологический уровень экономики в оффшорном секторе. Вместе с тем оно порождает вполне обоснованное беспокойство в связи с недооценкой рисков, обусловленных неполнотой знаний о геомеханических условиях в недрах арктического шельфа и отсутствием технических средств и технологических решений для дистанционного контроля флюидогеодинамических процессов, происходящих в геомеханическом пространстве между добычной платформой и отрабатываемыми глубинными залежами углеводородов в недрах шельфа. С сожалением приходиться констатировать, что ни в базовой четырехфазной модели Н. А. Цытовича, ни в ее современных модификациях, отображенных в учебниках и руководствах [6-8], свойства и поведение мерзлых грунтов, содержащих газогидраты (ГСГГ), не охарактеризованы, а регламентирующие предписания по их выявлению и изучению на стадии инженерных изысканий и проектирования в СНиП не прописаны. Отсутствуют и технические средства для контроля дистанционными геофизическими методами поведения ГСГГ и циркулирующих в их среде флюидов в период эксплуатации мегасооружений [9, 10]. Оценивая пионерный прорыв ПАО «Газпром нефть» в строительстве гигантской гравитационной платформы на грунтовом основании с недостаточно изученными свойствами, можно особо подчеркнуть, что хозяйственная инициатива девелоперов-практиков опередила на десятилетие как уровень развития науки в области геомеханики ГСГГ, так и технологический уровень геофизической аппаратуры, предлагаемой российскими производителями для выявления залежей газогидратов и контроля их поведения при техногенном стрессе и изменениях климата в Арктике. Как показывает анализ аварийных инцидентов с тяжелыми экологическими последствиями в нефтегазовом секторе мировой экономики, негативные последствия такого высокорискового стиля природопользования могут в перспективе превысить полученные выгоды от технологических прорывов, не опирающихся на надежную базу знаний о геомеханических условиях в недрах [11, 12]. Специфика грунтовых условий на арктическом шельфе В отличие от строительных площадок, находящихся в областях умеренного климата, в Арктике, особенно на тех территориях, которые в ледниковый период (6-17 тыс. лет назад) были покрыты покровным оледенением, ЗСГ локализована на глубинах от 20 до 700 м, при этом вследствие эффекта самоконсервации газогидратов метана островные залежи газогидратов в течение тысячелетий могут сохраняться в метастабильном состоянии в многолетней мерзлоте (ММП) и над верхней кромкой ЗСГ - - вплоть до нижней границы поверхностного «активного слоя» ММП, регулярно подвергающегося сезонному оттаиванию [13-17] (рис. 1). Геомеханические свойства ГСГГ существенно отличаются от «обычных» мерзлых грунтов, поскольку поведение наноструктурированных клатратных соединений (к типу которых принадлежат газогидраты метана) при изменении температуры и давления в среде резко отличается от остальных фаз стандартной модели мерзлых грунтов. Газогидраты метана по своей структуре представляют собой объемные наноконтейнеры, стенки которых сложены кристаллами льда, а внутренние полости заполнены молекулами метана с примесью этана, пропана и бутана, «упакованными» в 120-160 раз более плотно, чем в пузырьках свободной газовойфазы, находящихся в межзерновых полостях минерального каркаса стандартных грунтов трехфазного (минералы-вода-газ) или четырехфазного (минералы-вода-лед-газ) строения [17, 18]. Плотность газогидратной фазы на 10-12 % ниже плотности обычного льда, а теплопроводность на два порядка ниже стандартных 5