Морские транспортные системы для вывоза нефти арктических месторождений

Ю. Симонов, к.т.н., В. Минин, Ю. Поляков, к.т.н., А. Пинский, к.т.н., ФГУП ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, г. Санкт-Петербург

Анализ основных компонент и особенностей морских Арктических транспортных систем, предназначенных для обслуживания шельфовых и близлежащих сухопутных месторождений, показывает, что одним из направлений повышения эффективности транспортировки нефти является создание комплексных транспортных систем. Такие системы ориентированы на обслуживание не одного, а группы морских и сухопутных месторождений, что позволяет более полно использовать суда и технические объекты береговой инфраструктуры для отгрузки и перевозки нефти, доставки грузов снабжения, ледокольного сопровождения, решения экологических и других задач.

Среди приоритетных направлений развития транспорта России в XXI веке важное место отводится развитию морских систем, обеспечивающих потребности экономики в экспорте нефти. Особое внимание в ближайшей перспективе уделяется ускоренному развитию следующих систем транспортировки нефти:Арктической, «Сахалин-1» и «Сахалин-2», Мурманской, Балтийской, Каспийской.

В составе Арктической транспортной системы (ТС) рассматриваются перевозки нефти с о. Варандей, о. Колгуев, Приразломного нефтяного месторождения (ПНМ), других морских месторождений Печорского моря, а также морских и прибрежных месторождений п-ва Ямал, Обской губы, Гыданского п-ва.

Транспортные системы «Сахалин-2» (действующая) и ПНМ (проектируемая) предназначены для отгрузки нефти с морских добывающих платформ, причем на Сахалине отгрузка нефти в танкеры с использованием плавучего нефтехранилища «Оха» производится только в безледовый период, а от платформы ПНМ планируются круглогодичные перевозки. Важно отметить, что опыт отгрузки нефти в танкеры в ледовых условиях Арктики имеется только в России (отгрузка нефти с использованием морской рейдовой системы — Варандейский нефтяной терминал).

Доля участия в транспортных операциях морских судов (танкеров, обслуживающих судов и ледоколов), а также обеспечивающих технических средств в составе ТС различная. Наиболее значительна она в Арктической ТС, где морские суда и обслуживающие технические средства практически полностью обеспечивают перевозки, которые в зимний период на значительной части маршрута осуществляются в ледовой обстановке.

Ближайшая перспектива развития морских систем вывоза нефти связана с освоением месторождений на территориях, прилегающих к арктическому побережью (Тимано-Печорская провинция, Обско-Тазовский район, бассейн р. Енисей), а также морских месторождений (Приразломное, Варандей-море, Гуляевское, Северо-Долгинское, Медынское и др.). Прогнозируемые объемы морских перевозок нефти в этом регионе — 18-24 млн т нефти в год, в том числе с ПНМ — 6,0-6,5 млн т, Тимано-Печорской нефтегазовой провинции — 8-12 млн т, месторождений Обско-Тазовской губы — 4-5 млн т.

В качестве возможных рынков сбыта (портов назначения) рассматриваются Роттердам и порты Атлантического побережья США.

Значительные объемы перевозок, в сочетании с техническими, организационными и финансово-экономическими проблемами обеспечения Арктических перевозок, объясняют повышенный интерес, который проявляется к вопросам проектирования и технико-экономического обоснования морских ТС, предназначенных для эксплуатации в условиях Арктики.

Состав Арктической транспортной системы и ее особенности

Морские транспортные системы для обеспечения перевозок нефти в условиях Арктики включают ряд структурных элементов (см. табл. 1). В конкретных ТС могут отсутствовать отдельные структурные элементы. В частности, при вывозе нефти с морских добывающих платформ в составе ТС нет сухопутных нефтепроводов, а отгрузочное устройство и нефтехранилище размещаются на платформе.

Особенности Арктических морских ТС, которые должны учитываться в процессе их разработки, приведены в табл. 2.

Базовые положения проектирования ТС

С учетом отмеченных особенностей можно сформулировать следующие базовые положения проектирования ТС:комплексный подход, при котором ТС проектируется как сложная система с учетом взаимосвязей всех ее структурных элементов; обоснование технических и организационных решений выполняется на многовариантной основе; многокритериальность оценок; оптимизируются основные технические параметры ТС, организационные схемы перевозок и динамика освоения капиталовложений; оценка эффективности инвестиций выполняется для ТС в целом и для каждого структурного элемента в отдельности (обычно в начальной стадии разработки ТС не определены возможные участники проекта); оптимизируются сроки ввода в строй технических объектов ТС при изменении объемов перевозок; при оценке эффективности инвестиций учитываются не только абсолютные значения капитальных затрат, но и динамика их освоения; кроме удельных затрат на перевозки необходимо оценивать тарифы, обеспечивающие заданную внутреннюю норму доходности (ВНД) потенциальных инвесторов; суда и технические средства ТС должны отвечать действующим отечественным и международным требованиям по защите окружающей среды.

Технические и организационные решения по Арктической морской ТС

Одним из ключевых звеньев ТС является челночный танкер (ЧТ) с ледовыми подкреплениями, характеристики которого оказывают существенное влияние на технические и организационные решения по многим структурным элементам ТС.

Наиболее важной характеристикой ЧТ является дедвейт. Использование малотоннажных ЧТ в составе ТС отрицательно сказывается на удельных затратах и тарифах на перевозку нефти. Кроме того, снижается потенциальная провозоспособность ТС, поскольку общее количество ЧТ, которое может быть обслужено на отгрузочном терминале, ограничено.

Рост дедвейта ЧТ ограничивается, прежде всего, глубиной моря в месте установки отгрузочного терминала, выбор которого может быть фиксированным (например, для ПНМ) или оптимизироваться (в случае отгрузки с нефти с береговых месторождений с использованием морского отгрузочного причала). В настоящее время отгрузка нефти с о. Варандей осуществляется с отгрузочного терминала, установленного на глубине 12 м, в ЧТ дедвейтом 20 тыс. т. В перспективе рассматривается отгрузка в ЧТ дедвейтом 60-70 тыс. т.На рис.1. проиллюстрировано влияние дедвейта ЧТ на удельные затраты при прямых перевозках по маршруту Варандей—Роттердам.

Другой существенной характеристикой ЧТ является его ледовый класс, который определяет надежность перевозок и потребность в ледокольном обеспечении. Выполненные исследования позволяют рекомендовать для Печорского и Карского морей ЧТ ледовых классов ЛУ5 — ЛУ7 Российского морского Регистра судоходства.

ЧТ должны быть оборудованы носовым приемным грузовым устройством. Не исключено использование днищевого приемного устройства, например, типа STL, однако в этом случае глубина моря в месте отгрузки должна быть больше, что приводит к дополнительным расходам на подводные трубопроводы и насосные станции.

К числу важных характеристик относится и ширина ЧТ. В существующей практике ширина сопровождаемых ледоколом судов обычно была меньше, чем у ледокола. Проектируемые крупнотоннажные ЧТ в условиях ограничений на осадку судна будут иметь большую ширину корпуса, чем существующие ледоколы. Оценка ледопроходимости таких судов требует проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований в опытовых бассейнах.

Отгрузку нефти в ЧТ целесообразно выполнять с морских сооружений, габариты которых по ватерлинии обеспечивают защиту ЧТ от ветроволновой и ледовой нагрузки в процессе подготовительных и грузовых работ. Такое решение позволяет существенно сократить время обслуживания ЧТ в районе отгрузки, что приведет к увеличению пропускной способности систем отгрузки и провозоспособности ТС.

При оценке вместимости БРП предполагается, что нефть с месторождений поступает равномерно в течение года. Вместимость резервуаров БРП должна обеспечивать полную загрузку ЧТ с учетом возможных отклонений времени их подхода к отгрузочному терминалу от расчетного графика. Кроме того, БРП может использоваться для складирования нефти в наиболее неблагоприятные для морских перевозок периоды, когда из-за сложной ледовой обстановки провозоспособность ЧТ снижается. Накопленная в БРП нефть вывозится, когда условия перевозок становятся более благоприятными. Расчеты показывают, что такое решение позволяет в определенной степени компенсировать сезонную неравномерность условий грузоперевозок и увеличить провозоспособность ЧТ.

Признана целесообразной организация перевозок с перевалкой груза с ЧТ в линейные танкеры традиционного типа, которые обеспечивают перевозки от перевалочной базы (ПБ) до порта назначения. Перевалка груза выполняется в одной из бухт на Кольском полуострове.

Перевалочная схема перевозок позволяет сократить количество относительно дорогих в строительстве и эксплуатации ледовых ЧТ в составе ТС, несмотря на дополнительные затраты, связанные с организацией перевалочной базы. Технико-экономические оценки показывают, что преимущество перевалочной схемы над прямыми перевозками увеличивается с ростом дальности и объемов перевозок.

Вместимость ПНХ должна быть достаточной для обеспечения бесперебойного приема нефти с ЧТ и отгрузки ее в линейные танкеры с учетом возможных отклонений от расчетного графика движения танкеров.

Как показывают оценки, различие в капитальных затратах на ПНХ при новом строительстве и переоборудовании танкера «second hand» современной конструкции (с двойным корпусом, постройки после 1990 г.) незначительно.

Существенно снизить затраты на ПНХ на базе танкера «second hand» можно в случае покупки старого танкера постройки до 1980-90 гг. Однако такие суда имеют однокорпусную конструкцию, и при переоборудовании их под ПНХ (при условии сохранения однокорпусной конструкции) снижается экологическая безопасность перевалочной базы, что неизбежно вызовет трудности при согласовании проекта. Считается, что дальнейшая эксплуатация однокорпусных танкеров представляет серьезную угрозу морским биоресурсам, экологии прибрежных районов. Отметим, что Всемирная морская организация приняла решение о запрете после 2005 года использования однокорпусных танкеров постройки до 1982 года.

Результаты технико-экономического анализа морских ТС и структура технико-экономических показателей

Основные технико-экономические показатели Арктической морской ТС для отдельного месторождения приведены на рис. 2.

Анализ результатов исследований показывает, что себестоимость и тарифы на перевозках нефти в Арктике превышают аналогичные показатели для танкерных перевозок в традиционных условиях (перевозки по чистой воде). Этот факт объясняется более сложными природными условиями Арктического бассейна.

Возможным направлением повышения эффективности транспорта нефти в Арктике является использование комплексной ТС, предназначенной для совместного обслуживания ряда месторождений (морских и сухопутных).

В этом случае можно снизить неблагоприятные последствия резких колебаний объемов перевозок нефти в эксплуатационном периоде и с большим эффектом использовать суда и технические средства для перевозок нефти и газа, ледокольного сопровождения, доставки грузов снабжения, обеспечения дежурства, решения экологических и других задач. Показатели эффективности комплексной ТС приведены на рис. 3.

Из сопоставления этих данных с показателями ТС отдельного месторождения (см. рис. 2) следует, что снижение удельных затрат и тарифов при переходе к комплексной ТС может составить до 20-30%.

ТЕХНОЛОГИИ ТЭК, ФЕВРАЛЬ 2004Г.