Норвежские нефтяники доказали, что даже добыча полезных ископаемых требует развития высоких технологий и вполне сопоставима с освоением космоса
Еще несколько лет назад норвежский городок Нихамна, что на острове Госса в губернии Мере-ог-Ромсдал, мог заинтересовать разве что горстку историков и любителей экстремального дайвинга. Здешние скалистые берега являются свидетелями рекордного числа кораблекрушений, и, как говорят местные рыбаки, на дне глубоких фьордов с пронзительно холодной водой можно найти все, что угодно — от норвежского драккара до нацистского линкора. Но сегодня Нихамна привлекает экспертов по подводным исследованиям совсем другого рода — на морском газовом месторождении "Ормен Ланге" в глубинах Северного моря норвежцы отрабатывают космического уровня технологии, которые еще вчера казались фантастикой.
— Наш подводный робот "Паук" очень напоминает ваш космический луноход,— говорит Бернт Гранас, руководитель работ.— По крайней мере, по принципу управления — нашему оператору приходилось учитывать, что радиосигнал от робота мог в любое время прерваться, поэтому действовать на глубине пришлось с огромной осторожностью.
Норвежский "Паук" проработал на глубине более километра свыше года и все в автономное режиме, без перезарядки аккумуляторов. И он не просто ездил туда-сюда по морскому дну, но активно работал, расчищая ковшом экскаватора подводный ландшафт под будущий газопровод. Потом его аккуратно подняли на поверхность, а на трудовую вахту заступили новые роботы — плавучие.
Все ниже, ниже и ниже
Установить, кто первым взялся за морскую добычу нефти, непросто. Российские историки указывают, что уже в 1824 году на Апшеронском полуострове недалеко от Баку промышленники насыпали искусственные островки в нескольких десятках метров от берега, рыли потом колодцы и черпали оттуда нефть. Это же простое решение эксплуатировалось и на всем протяжении первой половины XX века — тащить нефтяную вышку без насыпи в море никто не хотел. Да в этом и не было необходимости, нефти хватало и на суше. Так что вполне понятно, почему американцы считают первопроходцами нефтедобычи на шельфе не бакинских нефтяников, а американскую компанию Kerr-McGee, инженеры которой в 1947 году построили первую в мире нефтяную платформу в Мексиканском заливе. И пусть эта платформа была размером с обычную жилую комнату и стояла на глубине всего 6 метров в 16 километрах от берега, с технической точки зрения — это был настоящий прорыв. И технические схемы, впервые опробованные на той платформе, стали основой, на которой развивалась вся морская нефтедобывающая индустрия.
Но все изменилось в начале нынешнего тысячелетия с открытием месторождения "Ормен Ланге" в Норвежском море — в 120 км от берега. По оценкам геологов, здесь находилось 400 млрд кубометров газа, прикрытого 2 километрами породы и километровой толщей воды. Лакомая добыча, ничего не скажешь, но как прикажете взять эти сокровища?
— О том, чтобы здесь попытаться установить платформу, не могло быть и речи,— говорит Матиас Ове, руководитель проекта по испытаниям подводной техники.— Зимние штормы с тридцатиметровыми волнами смыли бы любую конструкцию, если она жестко не закреплена. Строить же километровые бетонные "ноги" тоже было невозможно. И тогда появилось революционное решение: все оборудование разместить под водой. Идея состояла в том, чтобы установить на дно буровое оборудование и перекачивать добытый газ напрямую по подводному трубопроводу на берег, на завод сжиженного природного газа, с последующей транспортировкой его по другому подводному трубопроводу — потребителям в Англию.
За воплощение задумки взялась норвежская компания Norsk Hydro, которая и разработала проект глубоководной буровой платформы. Сначала в месте бурения установили две донные платформы — "кессоны", рассчитанные на 16 скважин.
— Из-за сильных течений конструкции пришлось специальными якорями крепить ко дну,— говорит Бернт Гранас.— Их опускали вниз по частям, причем оператор крана клал груз с ювелирной точностью до 10 сантиметров. Наверное, это можно сравнить с работой стоматолога, который пытается просверлить вам дырку в зубе с десятого этажа высотного дома, в то время как вы сидите в стоматологическом кресле внизу, на земле.
Когда были пробурены первые шесть стволов, на дно отправили еще две платформы, которые соединили четырьмя ветками трубопроводов в единую сеть. По одной трубе идет жидкость для вытеснения газа из месторождения, по другой — неочищенный природный газ, еще две трубы качают на буровые антифриз, в данном случае моноэтиленгликоль — жидкость, препятствующую образованию твердых частиц — гидратов, которые обязательно будут выпадать из метана при низкой температуре и забьют трубы. Несмотря на теплое течение, температура воды большую часть года близ места добычи держится минус 1,2 градуса по Цельсию.
— Много усилий потребовалось, чтобы проложить трубопроводы по неровному скалистому дну,— рассказывает Матиас Ове.— Выяснилось, что на глубине в километр нет и не может быть ровного дна — вся долина покрыта острыми 50-метровыми пиками, образованными из спрессованных кристаллов газогидратов и ила, любая попытка проложить там трубу была чревата катастрофой. Тогда мы и создали нашего робота "Паука".
Нагнетая страсти
Теперь в Нихамне готовятся испытать куда более совершенный манипулятор — робот-завод по компремированию подземного газа (компремирование — это технология промышленного сжатия газа).
— Дело в том, что в недрах земли природный газ находится не в привычном для нас газообразном состоянии, а в виде жидкости, спрессованной под давлением,— объясняет Бернт Гранас.— На глубине 2 километров давление может достигать таких величин, что при вскрытии скважины жидкость выбрасывает фонтан на несколько километров. И первое время и нефть, и газ идут из скважин без труда. Затем давление в пласте начинает падать, нефть перестает подниматься кверху, и ее приходится вытеснять, закачивая в пласты воду.
— "Ормен Ланге" оказалось "рыхлым" месторождением с крайне низким давлением,— говорит Бернт Гранас. — Представьте себе, на какое расстояние и под каким давлением нам приходится качать воду под землю, чтобы этого давления хватило на вымывание пластов! Колоссальный расход энергии. Поэтому мы решили разместить компрессорную установку тоже под водой, и пусть она там, на дне, нагнетает и очищает воду.
— Как же вы добьетесь бесперебойной работы компрессоров под водой?
— Это хороший вопрос...
Чтобы узнать, возможно ли вообще нагнетать еще большее давление там, где это давление и так уже зашкаливает, норвежцы выстроили на острове Госса испытательный бассейн глубиной 42 метра. В бассейне месяц назад смонтировали компрессорную установку и сейчас проводят испытания.
— Если у нас все получится, это будет настоящая подводная революция,— ликует Матиас Ове.— Тогда на берегу вообще не надо строить никаких заводов, весь замкнутый цикл добычи и очистки можно будет разместить под водой.
— Но если что-то сломается? На километровой глубине водолазы не смогут работать?
— Зато смогут роботы. И кроме нашего "Паука" у нас сейчас находятся на глубине четыре автоматизированные субмарины, которые присматривают за работой насосов и платформ.
Урок для России
Когда три года назад российские ученые при помощи глубоководных аппаратов "Мир-1" и "Мир-2" установили на дне Северного Ледовитого океана флаг России, на Западе начался переполох — все мировое сообщество было уверено, что таким символическим жестом "Газпром" застолбил свой участок на дне океана, где якобы скрыты несметные залежи углеводородов. Потом, впрочем, страсти затихли: зачем, дескать, воевать за Арктику, если в мире нет технологий, позволяющих отправить буровую бригаду на такую глубину? Но сегодня подход к освоению Арктического шельфа постепенно меняется. Выяснилось, что никуда нефтяников и газовиков отправлять не надо, всю работу за людей могут сделать роботы. И это открытие коренным образом грозит изменить расклад сил на мировом энергетическом рынке.
Сегодня осваивается не более 20 процентов из разведанных морских месторождений. Норвежские ученые считают, что технологии, позволяющие работать на километровых глубинах, способны расширить наши представления о запасах нефти и газа в десятки раз — для роботов ведь нет разницы, где работать: на глубине хоть в километр, хоть в 5 километров.
При такой перспективе российский флажок на дне океана вполне может стать началом новой эры в развитии отечественной подводной робототехники — это направление теперь стратегическое.
Стальные ихтиандры
Достижения
Международная конкуренция в подводной робототехнике развернулась давно. И у нашей страны есть чем в этой сфере гордиться
1976 — в СССР создается робот АНПА "Скат" с программным управлением и гидроакустической навигацией для решения исследовательских задач на шельфе.
1983 — советский робототехнический комплекс "Лортодромия" (Л-2) впервые в мире был использован для обследования ядерного реактора затонувшей подводной лодки К-8. Также этот робот нашел останки южнокорейского "боинга", сбитого вблизи Сахалина, позднее обследовал останки подлодок К-219 и "Комсомолец".
1987 — французское судно "Надир" с автоматической подлодкой "Наутилус" и роботом "Робином" сделало первые снимки с затонувшего лайнера "Титаник" (сам лайнер был найден в 1985 году экспедицией Института океанологии США под руководством Роберта Балларда).
1988 — советские ученые из Института океанографии АН СССР создают АНПА МТ-88 — самого глубоководного на тот момент робота для геологической разведки морского дна. Испытания прошли в районе разлома Кларион-Клиппертон — на глубине 4600 метров.
1995 — японский робот Kaiko поставил рекорд по погружению, опустившись на глубину 10 902 метра — на дно Марианской впадины. Вторично Марианскую впадину смог покорить лишь в 2009 году американский робот Nereus.
2000 — по заказу армии США в НАСА сконструирован робот REMUS (Remote Environmental Monitoring UnitS) — плавучий робот для разминирования акватории заливов. Робот успешно показал себя во время войны в Ираке.
2003 — 3 тысячи метеороботов совершили 44 глубоководных погружения в труднодоступных из-за сильного волнения районах между Австралией и Антарктидой.
2006 — канадские ученые создали "Рыбу-пилу" — робота Sawfish Underwater Harvester, который работает в Британской Колумбии на озере Lois Lake, вырубая деревья, затопленные в результате строительства плотины ГЭС.
2009 — ученые из германского Института Альфреда Вегенера отправили подводного робота AUV (Autonomous Underwater Vehicle) в первое в мире путешествие подо льдом Северного Ледовитого океана.
2010 — эксперты ЦРУ разработали беспилотный подводный аппарат UUV (Unmanned Underwater Vehicle), который внешне практически не отличим от рыбы сома. По официальным данным, этот шедевр робототехники предназначен для изучения жизни на дне водоемов, по неофициальным — для шпионской работы против наркокартелей в джунглях Колумбии.
2011 — на Черноморский флот ВМФ России поступил первый российский подводный боевой робот АНПА "Обзор-600", предназначенный как для разведки, так и для выполнения диверсий против кораблей противника.