Ямал СПГ: природно-климатические условия

На производственный процесс, эксплуатацию и затраты на создание инфраструктуры завода СПГ на Ямале большое влияние оказывают климатические условия, поэтому анализ природной внешней среды является одной из первоочередных задач.

Климат региона, где планируется строительство завода СПГ, – субарктический. На климат полуострова Ямал оказывают влияние теплые воздушные массы, идущие с Атлантического океана, и холодные, поступающие из полярных регионов. Это приводит к большому разбросу температур и многообразию ветров, а в результате столкновения этих масс выпадает большое количество осадков, имеют место снежные бураны и оледенения береговой зоны. Самыми холодными месяцами на Ямале являются январь, февраль и март со среднемесячными температурами минус 24-26°С, самыми теплыми – июль и август со среднемесячными температурами плюс 5-6°С. Для метеостанции Тамбей среднее число дней в году с температурой ниже нуля составляет двести пятьдесят восемь дней. Самая высокая температура, зарегистрированная здесь, достигала плюс 30°С, а самая низкая – минус 50°С. Лето – короткое и прохладное, в ночной период температура часто опускается до минусовой отметки. Самый теплый месяц – август, когда максимальная температура воздуха составляет плюс 9-11°С.

На полуострове Ямал зимой преобладают южные и юго-восточные ветры и преимущественно северные – летом. Самая ветреная погода наблюдается осенью и зимой. В это время была зарегистрирована максимальная скорость ветра 110 км/час. Летом максимальная скорость ветра может достигать 70 км/час, что наблюдается примерно раз в пятьдесят лет. Максимальная скорость ветра над Карским морем зарегистрирована на уровне 140 км/час, что может на короткий период создать проблемы для судоходства.

Снежный покров на участках водоразделов незначительный (0,4 м), в более низких участках рельефа он составляет свыше 2-3 м. Постоянный снежный покров устанавливается в октябре, таяние снега начинается в июне.

Среднегодовое количество осадков – 320-350 мм, в основном осадки выпадают в период июнь – сентябрь.

Полуостров Ямал является северо-западной окраиной Западно-Сибирской плиты. Его территория расположена за Полярным кругом, в Ямало-Ненецком автономном округе. Протяженность полуострова с севера на юг от мыса Скуратова до пос. Панаевск составляет около 700 км, а с запада на восток в средней, наиболее широкой его части – около 250 км.

Территория полуострова представляет собой относительно плоскую низменную равнину. Особенности строения и литологии Ямала отражают смену периодов трансгрессии или регрессии моря и эрозионных врезов. На большей части полуострова рельеф имеет ступенчатое строение, понижаясь от центра к периферии. Междуречные равнины имеют абсолютные отметки от 45-60 до 80-90 м.

Подробные данные по природно-климатическим условиям полуострова Ямал приведены в Атласе Тюменской области, лоции Карского моря и Обь-Енисейского района, а также содержатся в отчетах Арктического и Антарктического Института (ААНИИ).

Осваиваемая территория характеризуется опасными геокриологическими, гидрогеологическими и термодинамическими процессами, которые следует учитывать в процессе обустройства и разработки месторождений.

В то же время ряд природно-климатических особенностей можно использовать для сокращения затрат на обустройство и разработку газовых месторождений полуострова Ямал. Суровые климатические условия и особенности местности могут быть использованы для оптимизации проекта строительства завода по производству СПГ в арктических условиях.

В первую очередь, это отрицательные среднегодовые температуры воздуха в Арктике, позволяющие сделать вывод о том, что капитальные и эксплутационные затраты на строительство установки по сжижению природного газа будут существенно ниже, чем в странах с жарким климатом. Специалисты компании Bechtel, участвовавшей в строительстве первого завода по производству сжиженного природного газа, работающего в субарктическом климате на Аляске, утверждают, что в холодные месяцы эксплутационные затраты действительно снижаются и завод может работать с большей производительностью. Учитывая, что зима на Ямале длится обычно 8 месяцев, и среднемесячные температуры с ноября по апрель обычно составляют минус 20-25°С, можно ожидать, что в зимние месяцы, когда спрос на сжиженный природный газ максимален, завод будет работать с повышенным выходом СПГ. Согласно исследованиям, проведенным Shell Global Solution, наиболее приемлемой для субарктического климата является технологическая схема DMR (Shell Dual Mixed Refrigerant). Затраты на доставку газа к СПГ-заводу будут компенсироваться меньшими затратами на сжижение. Так, по данным Shell, производительность технологической линии по производству СПГ для работы в климате со среднегодовой температурой –5°С (после ее адаптации к суровым климатическим условиям – винтаризации – термин Shell) будет на 30% выше, чем аналогичной линии, работающей в климате со среднегодовой температурой +25°С.

Еще одним преимуществом холодного климата будет являться сокращение расхода газа на сжижение. Согласно материалам Worldwide LNG Industry: an Impressive Technological, Economic and Safety Evolution — Mohammed Taleb Sonatrach, Algeria, Конференция Вниигаз 26-27 мая 2004 года, затраты мощности на сжижение (т.е. расход на собственные нужды) по СПГ-заводам, введенным в эксплуатацию в 2000-2004 году, составили 9%. С учетом пониженной среднегодовой температуры можно прогнозировать, что для проектов производства сжиженного природного газа в арктическом климате этот показатель будет несколько ниже.

Из других позитивных последствий сложного климата следует отметить длительную зиму, которая позволяет использовать сезонные (зимние) дороги для транспортировки грузов и строительных конструкций. Кроме того, отрицательные температуры толщи многолетнемерзлых пород (ММП) позволяют снизить капитальные затраты на строительство хранилищ СУГ, так как с понижением температуры снижается давление паров в резервуаре и, следовательно, можно снизить толщину металлических стенок, из которого данный резервуар сделан. Установка резервуаров для СУГ в толще многолетнемерзлых пород препятствует разрушающему воздействию на металл низких температур, при которых повышается хрупкость материала, и нагреванию резервуара в летнее время.

При подготовке экономической модели проекта необходимо учитывать не только влияние погодных условий (суровые и мягкие зимы) на мощность перевозок, но и статистическую связь между климатом в Арктике и Северной Америке, а также корреляции климата (как положительные, так и отрицательные) в странах Европы и АТР.

Как связаны климаты в Российской Арктике и Северной Америке и Европе? Насколько велико влияние Атлантического океана на ледовые условия в Карском и Баренцевом морях? Также необходимо учитывать и глобальные мировые тенденции по потеплению климата и уменьшению ледяного покрова в Арктике.