Спутниковый мониторинг аварии на месторождении «Гюнешли» в Каспийском море

Тема нефтяного загрязнения и обеспечения экологической безопасности прибрежных зон морей и океанов сегодня является как никогда актуальной. Авария, произошедшая на платформе №10 на месторождении «Гюнешли» в Каспийском море в декабре 2015 года, еще раз подтвердила необходимость переосмысления подходов к мониторингу внутренних морей и морских нефтегазовых комплексов.

Удаленность от побережья ряда морских месторождений, а также необходимость постоянного контроля обуславливают применение данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). В настоящее время для наблюдения и мониторинга аварий и аварийных разливов может использоваться самый широкий спектр современных спутников и датчиков ДЗЗ, работающих в оптическом и СВЧ-диапазонах с разрешением от низкого до высокого. Основными источниками информации стали данные космической радиолокации — радиолокационные изображения (РЛИ) спутников RADARSAT-2, TerraSAR-X, COSMO-SkyMed-1/2/3/4, Sentinel-1A и др. Радиолокаторы с синтезированной апертурой или РСА позволяют с высокой вероятностью обнаруживать пятна нефти на морской поверхности, определять ряд их пространственно-временных характеристик и следить за их трансформацией во времени и перемещением в пространстве независимо от облачного покрова и солнечного освещения. Данные оптических датчиков, таких, как спектрорадиометры MODIS на ИСЗ Terra и Aqua, Suomi NPP и др., пригодны в тех случаях, когда разлив достаточно большой и погода над районами катастроф малооблачна.

Для анализа ситуации после аварии на месторождении «Гюнешли» в Каспийском море группа специалистов Института океанологии РАН и компании «СКАНЭКС» использовала данные с радиолокационных спутников – европейского Sentinel-1A, канадского RADARSAT-2 и немецкого ТеrraSAR-X, а также снимки с оптических спутников – Terra, Aqua, Suomi NPP, Landsat-8, SPOT 6/7 и Pléiades.

Авария

Пожар на морской стационарной платформе № 10 на месторождении «Гюнешли» (40°01′04″ с.ш., 51°15′58″ в.д.) начался 4 декабря 2015 г. в 17:40 мск. В результате сильного шторма произошел разрыв газопровода высокого давления (110 атм), подводящего к платформе технический газ, с последующим взрывом и возгоранием.

Платформа № 10 («28 мая») на месторождении «Гюнешли» была построена в 1984 г., введена в эксплуатацию в декабре 1986 г.; срок её службы был рассчитан на 50 лет, последний капитальный ремонт был проведен в 2007 г. Здесь ежедневно добывалось около 1 млн м³ газа и 900 т нефти. Из 30 скважин на платформе на момент аварии добыча велась на 28. Из них 21 нефтяная скважина работала газлифтным способом (методом закачки газа для повышения отдачи пластов), 7 скважин были газовыми.

Причиной аварии на платформе стали крайне неблагоприятные гидрометеорологические условия: месторождение оказалось на периферии глубокого мезомасштабного циклона, который образовался в Каспийском регионе (рис. 1). Наблюдался продолжительный сильный ветер и штормовое волнение. Газопровод высокого давления на платформе № 10, который обеспечивал закачку технического газа в нефтяные скважины, не выдержал воздействия волн, был поврежден, вследствие чего возник пожар. Как сообщается, платформа была сразу обесточена, трубопроводы перекрыты, процесс поступления нефти на некоторых скважинах прекратился, как только перестал поступать газ из поврежденной трубы. Остальные были заглушены противоаварийными системами. Однако в итоге огонь все же перекинулся на скважины и произошло возгорание ряда газовых и нефтяных скважин. Сразу после аварии началось тушение пожара (рис. 2).

Спутниковый мониторинг

Уже 7 декабря 2015 г. на место аварии было получено и проанализировано первое РЛИ европейского спутника Sentinel-1А (рис. 3), анализ которого показал, что авария была достаточно серьезная. На этом РЛИ, полученном при скорости ветра 3-4 м/с, было обнаружено сликовое образование, исходящее от платформы площадью 132 кв. км, а в районе месторождения — обособленные пятна общей площадью более 100 кв. км (рис. 3). 13 декабря на РЛИ Sentinel-1А было зарегистрировано пятно максимальной площадью 333 кв. км (рис. 4). Последующий радиолокационный мониторинг показал, что пятна, предварительно идентифицированные как разливы нефти, продолжали появляться на поверхности моря вплоть до 30 января 2016 г. и регистрировались практически на каждом РЛИ при ветре, не превышающем 9–10 м/с. В связи с этим возникло предположение, что на аварийной платформе происходят утечки нефти, что и подтвердил последующий анализ результатов мониторинга.

В конце 2015 г. и в начале января 2016 г. стал доступен ряд РЛИ спутников TerraSAR-X, RADARSAT-2 и Sentinel-1A, которые были получены при скоростях ветра от 7 до 10 м/c и на которых были также обнаружены пленочные образования на поверхности моря (примеры на рис. 5), исходящие от аварийной платформы. Анализ этих РЛИ показал, что тонкие пленки загрязнений при скоростях ветра 7–8 м/с и более разрушились и исчезли с поверхности моря, в то время как на ней остались только толстые пленки нефти или тяжелых нефтепродуктов. В случае космической радиолокации ветер может действовать как некий «фильтр» пленочных загрязнений. Так, при скорости ветра 2–3 м/с на РЛИ регистрируются все пленки, включая самые тонкие — биогенные; при скорости ветра 4–5 м/с на поверхности моря остаются только средние и толстые (включая судовые разливы), а при ветре, большем 7–8 м/с — только толстые пленки нефти, тяжелых нефтепродуктов или их эмульсий. Логично предположить, что на этих РЛИ, полученных при больших скоростях ветра (рис. 5), однозначно видны пятна нефти.

На рис. 6 показана интегральная карта пленочных загрязнений, обнаруженных на РЛИ Sentinel-1A, RADARSAT-2 и TerraSAR-X, где разными цветами показаны пятна за разные дни. Причем в начале — в определенно больших количествах, чем на ее заключительной фазе. Пятна, исходящие от платформы или находящиеся около нее, наблюдались практически на всех РЛИ, которые были получены в период с 7 декабря 2015 г. по 30 января 2016 г. при ветре от 3 до 9 м/с.

Обратимся к таблице, в которой приведены данные об обнаруженных на РЛИ пятнах пленочных загрязнениях. Ее анализ показывает, что  при слабом ветре до 4–5 м/с на РЛИ регистрировались большие и очень большие по площади пятна пленочных загрязнений; при умеренном ветре в 6–8 м/с площадь пятен резко сокращалась, а при сильном ветре в 9–10 м/с они и вовсе практически исчезают с поверхности моря. Кроме того, по мере ликвидации последствий аварии в море выливалось все меньше нефти. Пятна нефти вблизи платформы были обнаружены на РЛИ TerraSAR-X от 12.12 и 16.12.2015 и на РЛИ RADARSAT-2 от 5.12, 14.12, 26.12.2015 и 19.01.2016.

Таким образом, можно заключить, что пожар продолжался с 4 декабря 2015 г. по 10 февраля 2016 г. В этот период на оптических снимках отчетливо был виден шлейф дыма, исходящий от платформы; он регистрировался абсолютно на всех безоблачных снимках Aqua, Terra, SPOT (рис. 7), Landsat-8 (рис. 8) и Pléiades (рис. 9).

Впервые в российской практике для мониторинга аварии на нефтяной платформе в Каспийском море были задействованы все возможные и доступные данные ДЗЗ. Для этого использовались данные трех радиолокационных (табл.) и девяти оптических спутников. Сразу после аварии анализировались съемки места аварии, полученные из космоса оптическими спутниками (Aqua, Terra, SPOT, Landsat и многие др.) и спутниками, оснащенными РСА; ряд съемок был специально заказан компанией «СКАНЭКС». Это позволило практически ежедневно, начиная с 7 декабря 2015 г., наблюдать за развитием ситуации на месте аварии. Спутниковые съемки также позволили, во-первых, установить, что около платформы наблюдаются разливы нефтепродуктов, во-вторых, установить размеры, конфигурацию и направления дрейфа пятен, и в результате способствовали получению актуальной и оперативной информации о разливах и их возможном воздействии на окружающую среду.

Анализ спутниковой информации даже без привлечения какой-либо подспутниковой информации (которую, очевидно, было собрать практически невозможно) позволил установить, что на платформе с большой вероятностью происходили утечки нефти. Это происходило, скорее всего, из-за разгерметизации горящих скважин, что и привело к попаданию в море пока не установленного количества нефти.

В связи с вышесказанным данные ДЗЗ должны активно использоваться для мониторинга каждого конкретного месторождения и нефтегазового комплекса в море в целом — в начале разведочных работ на нем, в течение строительства и последующей эксплуатации. Кроме того, с целью снижения экологических и технологических рисков эти данные должны давать необходимую информацию об окружающей среде, помогать в оценке возможного ущерба в случае нештатных ситуаций.

Оригинал статьи опубликован на сайте журнала «Земля из космоса»