Вечная мерзлота покрывает большую часть России. От ее сохранения зависит долговечность зданий, дорог и промышленных объектов на Крайнем Севере. За десятилетия нефтяники, добывающие углеводороды в Сибири, накопили передовой опыт и экспертизу безопасной и экологичной работы в регионах с многолетней мерзлотой. О том, как и зачем цифровые решения помогают прогнозировать изменения вечной мерзлоты, а также какие технологии создают в России для экологичной разработки северных месторождений, рассказал руководитель центра по обустройству и эксплуатации месторождений в криолитозоне «Газпром нефти» Эдуард Николайчук.
– Эдуард Васильевич, промышленные проекты в вечной мерзлоте реализовались и полвека назад. Насколько сегодня важно оценивать состояние криолитозоны?
Э.Николайчук: Распространение многолетнемерзлых грунтов на территории России составляет около 11 млн км2 – это почти 65% всей площади страны. Вечная мерзлота – важнейший фактор, который необходимо учитывать при работе на Крайнем Севере.
Нужно оценивать не только состояние грунтов, но и прогнозировать их изменения на годы, десятилетия вперед. За полвека российские промышленники прошли путь от статического подхода к управляемому.
Если раньше инженер просто учитывал состояние мерзлоты при проектировании, то теперь мы говорим о регулировании её состояния в процессе эксплуатации. Это ответ на климатические сдвиги. И нам сегодня нужны инструменты для прогнозирования динамики криолитозоны.
Поэтому «Газпром нефть» в 2025 году приступила к созданию цифровой геоинформационной модели для запада полуострова Ямал, которая поможет оценивать, что будет через десятки лет в будущем на тех участках, где мы сегодня ведем и только планируем добычу. Дело в том, что прежние геокриологические карты 1970-1990-х годов не отражают современную действительность. И дело не только в климатических изменениях. Но и в точности, детализации. Масштаб карт – один к миллиону, а нам нужна точность до 300 метров, чтобы корректно рассчитать высоту насыпи, тип свай или глубину фундамента.
– Как строится эта цифровая модель?
Э.Николайчук: Создаваемая нами модель аккумулирует данные десятков источников. В том числе инженерно-геологических скважин глубиной до 17 метров, наблюдения со спутников, отслеживающие изменения ландшафтов – площади озёр, береговые линии, просадки и оползни, а также исторические архивы с 2005 года.
Цифровая модель объединяет все эти массивы данных, распознаёт аномалии, строит сценарии на 25-30 лет и обновляет прогноз по мере поступления новых данных. Можно сказать – это цифровой двойник мерзлоты.
Интеллектуальный сервис позволит предсказывать изменения вечномерзлых грунтов до 2050 года и поможет в выборе оптимальных решений для развития инфраструктуры, экологичной и безопасной разработки месторождений на Севере.
– А насколько точными стали современные методы наблюдения за температурой пород по сравнению с прежними?
Э.Николайчук: Когда-то для измерений использовали обычный ртутный термометр, опуская его в скважину. Это занимало часы и не гарантировало точности. Сейчас всё автоматизировано: температура фиксируется на глубине, где сезонное влияние уже отсутствует – на уровне 10 метров и ниже. Эти данные позволяют увидеть реальную картину состояния многолетнемерзлых пород под объектом на протяжении всего его жизненного цикла.
– Какие решения используются сегодня для исключения теплового воздействия на грунты в регионах вечной мерзлоты?
Э.Николайчук: Мы не только отслеживаем состояние пород, но и создаем решения для того, чтобы наши проекты не оказывали воздействия на криолитозону.
Применяем как пассивные, так и активные методы. Пассивные – это проветриваемые подполья на сваях и высокие песчано-гравийные насыпи. Первые предотвращают нагрев поверхности зданий, вторые работают как природный термоэкран.
Активные методы – сезонные термостабилизаторы. Это герметичные трубы с хладагентом – углекислотой или аммиаком. Зимой они аккумулируют холод и переносят его вглубь грунта, поддерживая стабильную температуру без электропитания.
Если нужно быстро скорректировать ситуацию, например, при повышении температуры на небольшом участке, мы используем холодильные установки. За пару месяцев они помогают понизить температуру грунта до проектных значений.
– А как защищают мерзлоту от теплового воздействия скважины?
Э.Николайчук: При бурении используются термокейсы – обсадные колонны с термоизоляционным слоем, которые препятствуют передаче тепла от скважины к породам.
В 2025 году «Газпром нефть» разработала и запатентовала собственное решение с уникальным теплоизолирующим материалом. Оно уже активно внедряется на месторождениях Крайнего Севера.
– В регионах вечной мерзлоты работают многие предприятия «Газпром нефти». Компания развивает централизованный подход к добыче в криолитозоне?
Э.Николайчук: В 2024 году «Газпром нефть» создала Центр по обустройству и эксплуатации месторождений в криолитозоне. Его задача – объединить компетенции геокриологов, проектировщиков, геологов и экспертов по мониторингу.
Команда центра ведет мониторинг лучших решений на рынке, создает собственные продукты, тестирует их и создает методологическую базу для централизованного внедрения лучших практик в периметре всех предприятий «Газпром нефти».
— Над какими проектами сегодня работает центр?
Э.Николайчук: В этом году мы протестировали более 20 технологий – от инновационных композитов для свай до автоматизированных систем контроля деформаций трубопроводов.
Часть наших проектов связана с созданием цифровых инструментов для прогнозирования изменений криолитозоны и повышения эффективности инженерных и других работ. Например, в 2025 году мы запустили собственную программу для проектирования фундаментов. Она выбирает оптимальные решения для строительства инфраструктуры, оценивая геологические и климатические особенности участков. Глубокий анализ десятков параметров помогает обеспечить максимальную надежность конструкций, сократить затраты на инфраструктуру и сроки ее возведения.
– Нужны ли специалистам особые навыки для сопровождения проектов в зоне вечной мерзлоты?
Э.Николайчук: Безусловно. Для того, чтобы эффективно планировать сложные проекты в зоне вечномерзлых пород, нужно понимать особенности геологии и грунтов, знать и уметь применять современные решения. Это не просто навык и знания, но и творческая задача, требующая кросс-функциональных компетенций.
Мы тесно сотрудничаем с Тюменским индустриальным университетом и Тюменским госуниверситетом. Вместе запустили программы, где студенты решают реальные задачи – например, проектируют фундаменты для пород в криолитозоне. Благодаря этому выпускники выходят к нам на работу с опытом и практическими компетенциями.
– Какие ключевые проекты в области изучения вечной мерзлоты в фокусе вашей команды?
Э.Николайчук:
Мы завершаем создание геоинформационной модели прогнозирования изменений вечной мерзлоты на Ямале. Уже в следующем году она станет рабочим инструментом. В будущем этот важный сервис может охватить и другие регионы деятельности «Газпром нефти» как в Западной, так и в Восточной Сибири. Это масштабный проект, имеющий значение не только для нефтегазовой отрасли, но и для других сфер экономики. Полноценный запуск системы поможет планированию промышленных проектов и развитию районов Крайнего Севера.
