Кольская скважина

История[править]

Почтовая марка СССР, 1987 год.

Кольская сверхглубокая скважина была заложена в честь 100-летия со дня рождения Ленина, в 1970 году.

Толщи осадочных пород к тому времени были хорошо изучены при добыче нефти. Интереснее было бурить там, где вулканические породы возрастом около 3 млрд лет (для сравнения: возраст Земли оценивается в 4,5 млрд лет) выходят на поверхность. Для добычи полезных ископаемых такие породы редко бурят глубже 1—2 км. Предполагалось, что уже на глубине 5 км гранитный слой сменится базальтовым.

После того, как геологическая экспедиция указала место для скважины, 24 мая 1970 года началось собственно бурение. До глубины в 7 000 метров бурение проходило относительно спокойно, бур проходил через однородные прочные граниты. После этой глубины буровая головка вошла в менее прочные слоистые породы.
При прохождении через них ствол скважины стал осыпаться с образованием каверн.

В результате буровую колонну заклинивало породой и головка обрывалась при попытке подъёма.
Потерянная часть буровой колонны цементировалась, бурение продолжалось с отклонением бурового инструмента. Такие аварии случались неоднократно, поэтому бурение продолжалось в течение нескольких лет.

6 июня 1979 года скважина побила рекорд в 9583 метра, ранее принадлежавший нефтяной скважине Берта Роджерс (Оклахома). В лучшие годы на Кольской сверхглубокой скважине работало 16 исследовательских лабораторий, их курировал лично министр геологии СССР.


Кольская сверхглубокая скважина, 2007 г.

В 1983 году пробурили 12 066 метров и временно остановились — готовились к Международному геологическому конгрессу, который должен был проходить в 1984 году в Москве. 27 сентября 1984 года бурение было продолжено. При первом же спуске произошла авария — оборвалась буровая колонна. Бурение возобновили с глубины 7000 м — и к 1990 году новое ответвление достигло глубины 12 262 метров. Колонна снова оборвалась, и бурение было завершено.

Текущее состояниеправить


Кольская сверхглубокая скважина, 2012 г.

Сама скважина (заварена), август 2012

В последние годы, в связи с финансовыми трудностями и отсутствием поддержки государства, решался вопрос об окончательном закрытии проекта «Кольская сверхглубокая скважина».

В 2008 году объект был заброшен, оборудование демонтировано, началось разрушение здания.

Состояние на 2010 год, по комментариям директора Геологического института Кольского научного центра РАН: скважина законсервирована и постепенно разрушается. Стоимость восстановления — около ста миллионов рублей. По его же мнению, на данный момент можно восстановить научную аппаратуру и открыть институт для обучения специалистов по шельфовому бурению.

«Колодец в ад»

Кольская сверхглубокая послужила источником городской легенды о «колодце в ад» (Well to Hell hoax (англ.)). Эта городская легенда ходит по Интернету по крайней мере с 1997 года. Впервые на английском языке легенда была оглашена в 1989 году в эфире американской телекомпании Trinity Broadcasting Network, которая взяла историю из репортажа финской газеты, опубликованного в «день дурака». По этой легенде, в самой толще земли, на глубине 12000 метров, микрофоны учёных записали крики и стоны. В бульварных газетах написали, что это «глас из преисподней», и в них Кольскую сверхглубокую скважину стали называть «дорогой в ад» — каждый новый пробуренный километр принёс несчастья стране, а когда бурильщики вели проходку тринадцатой тысячи метров, распался СССР.

Когда скважину пробурили, якобы, до глубины 14,5 км, вдруг наткнулись на пусто́ты. Заинтригованные этим неожиданным открытием, буровики спустили туда микрофон, способный работать при чрезвычайно высоких температурах, и другие датчики. Температура внутри достигала 1100 °C — был жар огненных палат, в которых, якобы, можно было услышать человеческие крики. Но в действительности эта легенда является вымыслом хотя бы потому, что акустические методы исследования скважин записывают не собственно звук и не на микрофон, а на сейсмоприёмники волновую картину отражённых упругих колебаний, возбуждённых прибором-излучателем с частотой 10—20 кГц и 20 кГц—2 Мгц. В действительности глубина, на которой остановилось бурение, составила 12 262 метра с зафиксированной температурой в районе 220 °C, что не соответствует основным «фактам» легенды. Сомнение должно вызывать и наличие акустических микрофонов, работающих при температурах выше 1000 °C. Невежеством порождены и многие другие легенды вокруг Кольской сверхглубокой скважины. Одна из самых ранних имела хождение в СССР ещё в середине 1980-х (появилась, по крайней мере, не позднее мая 1987 года). В ней речь шла о демоническом существе, которое выбралось из-под земли через буровую трубу.

В то же время, в 1995 году в глубине скважины действительно произошел взрыв, причина которого так и не была установлена. Руководитель работ по бурению скважины, академик Д. М. Губерман, говорил: «Когда меня расспрашивают об этой загадочной истории, я не знаю, что ответить. С одной стороны, рассказы про „демона“ — чушь собачья. С другой стороны, как честный учёный, я не могу сказать, что знаю, что же именно у нас произошло. Действительно был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего подобного на той же глубине не обнаружилось».

READ  Премиальные внедорожники

Легенда послужила основой для рассказа Дмитрия Глуховского «From Hell» из сборника «Рассказы о Родине».

Буровая установка

Сначала бурение велось серийной буровой установкой «Уралмаш-4Э», которую применяют для бурения скважин при поиске и разведке месторождений нефти и газа. С глубины 7263 метра бурение продолжили установкой «Уралмаш-15000».

В числе особенностей, вобравших передовой опыт бурения глубоких скважин:

  • Буровая колонна ниже 2000 метров была собрана трубами из лёгких алюминиевых сплавов (стальная просто разорвалась бы от своего веса). Вес колонны около 200 тонн.
  • Турбобур — турбина длиной 46 метров, действующая от давления бурового раствора, вращает буровую коронку (долото).
  • Керноприёмник — съёмная труба внутри турбобура, служащая для забора образцов породы (керна).

Использовались обычные буровые коронки из твёрдого сплава. Одна коронка служит приблизительно 4 часа, за это время удаётся пробурить 7—10 метров. На спуск и подъём колонны уходит до 18 часов. При этом колонна разбирается на секции из нескольких труб.

Примечания

  1.  (недоступная ссылка). Дата обращения 19 марта 2018.

  2. Пичугина Т. Б. . журнал «Вокруг света» (— 2004. — № 10.). Дата обращения 2 января 2009.

  3. . lenta.ru (10 апреля 2008). Дата обращения 20 мая 2020.

  4. Галина Хохлова. . «Российская газета» (15 октября 2008). Дата обращения 20 мая 2020.

  5.  (недоступная ссылка). Дата обращения 20 мая 2020.

  6.  (недоступная ссылка). kommersant.ru (10 апреля 2010). Дата обращения 20 мая 2020.

  7.  (недоступная ссылка). Дата обращения 10 ноября 2013.

  8. Яницкий И. Н. Живая Земля. Состав и свойства вещества в недрах Земли. М. РИЦ ВИМС, 2005 г. ISBN 5-901837-12-6.
  9. Антон Евсеев. . pravda.ru (27 октября 2010).

  10. Иванова Н. Адские врата. Кольскую скважину называют путём в преисподнюю // Жизнь. — 2007. — 2 окт.

Исследования

Хотя ожидалось, что будет обнаружена ярко выраженная граница между гранитами и базальтами, в керне по всей глубине обнаруживались только граниты. Однако за счёт высокого давления и повышенной температуры у гранитов сильно менялись физические свойства.

Как правило, поднятый керн рассыпался от активного газовыделения в шлам, так как не выдерживал резкой смены давлений. Вынуть прочный кусок керна удавалось только при очень медленном подъёме бурового снаряда, когда «излишний» газ, находясь ещё в поджатом до большого давления состоянии, успевал выходить из породы.

Густота трещин на большой глубине, вопреки ожиданиям, увеличивалась. На глубине присутствовала также вода, заполнявшая трещины.

Исследователи выделили в скважине 12 уровней, различаемых по физическим свойствам. Более глубокие уровни, как правило, обладали более высокой изотропией (однородностью). На средних уровнях высокая анизотропия позволила предположить тектоническую активность слоёв.

Хотя в процессе исследования было получено много ценнейших сведений о земных недрах, результаты оказались во многом неожиданны, и на их основании не возникло чёткого понимания природы земной мантии и сущности поверхности Мохоровичича.

На пятикилометровой глубине окружающая температура превысила 70 °C, на семи — 120 °C, а на глубине 12 километров датчики зафиксировали 220 °C.

Инструмент для преисподней

Создания принципиально новых устройств и гигантских машин бурение Кольской скважины СГ-3 не требовало. Начинали работать с тем, что уже имелось: установка «Уралмаш 4Э» грузоподъемностью 200 тонн и легкосплавные трубы. Что действительно было нужно на тот момент, так это нестандартные технологические решения. Ведь в твердых кристаллических породах на столь большую глубину никто не бурил, и что там будет, представляли себе только в общих чертах. Опытные буровики, однако, понимали, что каким бы детальным ни был проект, реальная скважина окажется намного сложнее. Через 5 лет, когда глубина скважины СГ-3 превысила 7 километров, смонтировали новую буровую установку «Уралмаш 15 000» — одну из самых современных по тем временам. Мощная, надежная, с автоматическим спускоподъемным механизмом, она могла выдержать колонну труб длиной до 15 км. Буровая превратилась в полностью обшитую вышку высотой 68 м, непокорную сильным ветрам, бушующим в Заполярье. Рядом выросли минизавод, научные лаборатории и кернохранилище.

При бурении на небольшие глубины мотор, который вращает колонну труб с буром на конце, устанавливают на поверхности. Бур представляет собой железный цилиндр с зубьями из алмазов или твердых сплавов — коронку. Эта коронка вгрызается в породы и вырезает из них тонкий столбик — керн. Чтобы охладить инструмент и извлечь из скважины мелкий мусор, в нее нагнетают буровой раствор — жидкую глину, которая все время циркулирует по стволу, словно кровь в сосудах. Через какое-то время трубы поднимают на поверхность, освобождают от керна, меняют коронку и вновь опускают колонну в забой. Так ведется обычное бурение.

А если длина ствола 10—12 километров при диаметре 215 миллиметров? Колонна труб становится тончайшей нитью, опущенной в скважину. Как ею управлять? Как увидеть, что творится в забое? Поэтому на Кольской скважине внизу бурильной колонны установили миниатюрные турбины, их запускал буровой раствор, нагнетаемый по трубам под давлением. Турбины вращали твердосплавную коронку и вырезали керн. Вся технология была хорошо отработана, оператор на пульте управления видел вращение коронки, знал ее скорость и мог управлять процессом.

READ  Рейтинги интернет провайдеров

Каждые 8—10 метров многокилометровую колонну труб приходилось поднимать наверх. Спуск и подъем в общей сложности занимали 18 часов.

Алмазные грезы Поволжья

Когда в Нижегородской области были найдены мелкие алмазы, это немало озадачило геологов. Конечно, проще всего было предположить, что драгоценные камни принес ледник или речные воды откуда-то с севера. Но вдруг местные недра скрывают кимберлитовую трубку — вместилище алмазов? Проверить эту гипотезу решили в конце 1980-х годов, когда программа научного бурения в России набирала обороты. Место для бурения выбрали севернее Нижнего Новгорода, в центре гигантской кольцевой структуры, которая хорошо выделяется в рельефе. Одни считали ее метеоритным кратером, другие — трубкой взрыва или жерлом вулкана. Бурение прекратили, когда Воротиловская скважина достигла глубины 5 374 м, из которых более километра приходилось на кристаллические породы фундамента. Кимберлитов там не нашли, но справедливости ради следует сказать, что в споре о происхождении этой структуры точку тоже не поставили. Добытые из недр факты одинаково подходили для сторонников обеих гипотез, в итоге каждый остался при своем мнении. А скважину превратили в глубинную геолабораторию, которая действует и поныне.

Заброшена, но не забыта

В настоящее время на СГ-3 нет ни персонала ни оборудования. Это один из самых интересных заброшенных объектов времен СССР. И лишь ржавый люк в земле напоминает о грандиозном проекте, занесенном в Книгу рекордов Гиннеса как самое глубокое вторжение человека в кору планеты.

Проект был закрыт в 1995 году из-за (как вы уже догадались) отсутствия финансирования.  Еще ранее, в 1992 году были свернуты буровые работы в скважине, так как геологи столкнулись с более высокими, чем ожидалось, температурами — 220 градусов. Тепло наносит ущерб оборудованию. И, чем выше температура, тем сложнее бурить. Это похоже на попытку создать и удерживать яму в центре кастрюли с горячим супом.

К 2008 году был полностью упразднен научно-производственный центр, действующий при скважине. А все буровое и исследовательское оборудование было утилизировано.

Результаты исследований полученные в ходе бурения и изучения скважины СГ-3 (общие положения)[править]

  1. Геолого-геофизическая информация о глубинном строении Балтийского щита существенно уточнила теоретические представления, господствовавшие до бурения скважины. На основании непосредственного изучения минерально-геохимического состава пород керна и проведения комплекса геофизических исследований в стволе скважины были получены данные о вещественном составе и физическом состоянии глубинных пород, существенно отличающиеся от данных модели разреза, составленного по геофизическим данным до бурения скважины. На основании этих данных стала возможной обоснованная интерпретация геофизических материалов, играющая большую роль при разработке тектонических проблем геологии.
  2. Установлены закономерные изменения с глубиной состава и свойств пород. Впервые в едином разрезе выявлена вертикальная зональность метаморфизма пород, отличающаяся от теоретической модели, что использовано для развития теории петрогенеза.
  3. Установлены различные режимы поведения свободной и связанной воды при прогрессивном зональном метаморфизме; изохимический характер для петрогенных элементов и существенное перераспределение элементов-примесей при усилении метаморфизма и особенно при ультраметаморфизме.
  4. Экспериментально выяснен геотермический режим древней земной коры. Установлен более высокий, чем ранее предполагалось, геотермический градиент. Выяснена роль мантийного и радиогенного источников в общем глубинном потоке тепла. Сделан существенный вклад в разработку термической модели формирования земной коры, учитывающий реальную долю эндогенного тепла.

Особенности бурения сверхглубокой скважины

Первые четыре года, пока шла проходка до глубины 7263 метров, использовалась стандартная буровая установка под названием «Уралмаш-4Э». Но затем ее возможностей стало не хватать.

Поэтому исследователи решили использовать мощную установку «Уралмаш-15000» с 46-метровым турбобуром. Он вращался благодаря давлению бурового раствора.

Установка «Уралмаш-15000» была спроектирована так, чтобы образцы добытой породы собирались в керноприемнике — трубе, проходящей через все секции бура. На поверхность измельченная порода попадала вместе с буровым раствором. Так геологи получали самую свежую информацию о составе скважины, по мере того, как буровая установка шла все глубже вниз.

В итоге было пробурено несколько буровых скважин, которые разветвлялись из одной центральной скважины. Самая глубокая ветвь была названа СГ-3.

Как сказал один из ученых в составе Кольской ГРЭ: «Каждый раз, начиная бурить, мы находим неожиданное. Это захватывающе и тревожно одновременно».

Как советские ученые добурились до ада

Кольская сверхглубокая скважина — источник не только ценнейших знаний, но и страшной городской легенды.

Дойдя до глубины в 14,5 тысяч метров буровики якобы обнаружили пустоты. Спустив туда аппаратуру, способную выдерживать экстремально-высокие температуры, они выяснили, что температура в пустотах достигает 1100 градусов Цельсия. А микрофон, перед тем как расплавиться, записал 17-секундное аудио, которое тут же окрестили «звуками ада». Это были вопли проклятых душ.

Первое появление этой истории зафиксировано в 1989 году, а ее первая крупномасштабная публикация состоялась в американской телесети Trinity Broadcasting Network. А она позаимствовала материал из финского христианского издания под названием Ammennusastia.

READ  Топ-25 вкусных блюд национальной кухни, которые вы захотите попробовать

Затем история была широко перепечатана в небольших христианских изданиях, информационных бюллетенях и т. д., Но практически не получила известности со стороны главных СМИ. Некоторые евангелисты цитировали этот инцидент как доказательство существования физического ада.

  • Люди, знакомые с принципами работы акустических средств исследования скважин, лишь посмеялись над этой байкой. Ведь при этом используются зонды акустического каротажа, которые ловят волновую картину отраженных упругих колебаний.
  • Максимальная глубина СГ-3 — 12 262 метра. Это глубже, чем даже самая глубокая часть океана — «Бездна Челленджера» (10 994 метра).
  • Наивысшая температура в ней не поднималась выше 220 C.

И еще один немаловажный факт: вряд ли микрофон или буровое оборудование смогли бы выдержать адский жар выше тысячи градусов.

В 1992 году американская газета Weekly World News опубликовала альтернативную версию истории, которая происходила ​​на Аляске, где 13 шахтеров были убиты после того, как сатана вырвался из ада.

Если вас заинтересовала эта легенда, то на Youtube можно легко найти видео с соответствующими расследованиями. Только не относитесь к ним слишком серьезно, часть (если не все) аудио с якобы криками страдальцев в Преисподней взята из киноленты Baron Blood 1972 года.

Гранит, гранит повсюду

Первым сюрпризом, с которым столкнулись бурильщики, было отсутствие так называемого базальтового слоя на глубине около 7 км. Раньше самая актуальная геологическая информация о более глубоких частях земной коры исходила от анализа сейсмических волн. И исходя из нее ученые ожидали найти гранитный слой, а по мере  углубления — базальтовый. Но, к большому удивлению, когда они двинулись глубже в недра Земли, то нашли там больше гранита, а до базальтового слоя не добрались вовсе. Все бурение шло именно в гранитном слое.

Это крайне важно, так как связано с теорией послойного строения Земли. А с ней, в свою очередь, связаны представления о том, как возникают и размещаются полезные ископаемые

Зачем СССР нужно было «путешествие в центр Земли»

Еще в 50-х годах двадцатого века большая часть материала о структуре Земли была теоретической. Все изменилось в начале 60-х и в 70-е годы, когда США и Советский Союз начали новую версию «космической гонки» — гонку в центр Земли, если можно так выразиться.

Кольская сверхглубокая скважина являлась уникальным проектом, финансируемым СССР, а затем Россией в период с 1970 по 1995 годы. Ее бурили вовсе не для добычи «черного золота» или «голубого топлива», а сугубо с научно-исследовательскими целями.

  • Прежде всего советских ученых интересовало, подтвердится ли предположение о строении нижних (гранитного и базальтового) слоев земной коры.
  • Также они хотели найти и исследовать границы между этими слоями и мантией — одним из «двигателей», обеспечивающих постоянную эволюцию планеты.
  • В тот период геологи и геофизики имели только косвенные доказательства того, что происходило в земной коре, а сверхглубокая скважина были необходима для лучшего понимания процессов, лежащих в основе геологии. Причем самым надежным путем — прямого наблюдения.

Место бурения было выбрано в северо-восточной части Балтийского щита. Там залегают малоизученные изверженные породы, возраст которых предположительно составляет три миллиарда лет. А еще на территории Кольского полуострова находится Печенгская структура, по форме напоминающая чашу. Там находятся месторождения меди и никеля. Одной из задач ученых было изучение процесса рудообразования.

Даже по сей день информация, собранная в рамках этого проекта, все еще анализируется и интерпретируется.

Итоги работы

Доблестные усилия участников Кольской ГРЭ длились несколько десятилетий. Однако конечная цель — отметка в 15 тысяч метров — так и не была достигнута. Зато работа, проделанная в СССР, а затем в России, предоставила множество информации о том, что лежит прямо под земной поверхностью, и она по-прежнему остается научно полезной.

  • Были разработаны и успешно апробированы уникальная аппаратура и технология сверхглубокого бурения.
  • Была получена ценная информация о том, из чего состоят и какие свойства имеют горные породы на различной глубине.
  • На глубине 1,6-1,8 км были найдены медно-никелевые залежи промышленного значения.
  • Не была подтверждена теоретическая картина, ожидаемая на отметке 5000 метров. Никаких базальтов ни на этой, ни на более глубоких участках скважины не нашли. Зато неожиданно обнаружили не слишком прочные породы под названием гранито-гнейсы.
  • В интервале от 9 до 12 тысяч метров нашли золото. Однако добывать его с такой глубины не стали — нерентабельно.
  • Были внесены изменения в теории о тепловом режиме земных недр.
  • Выяснилось, что происхождение 50% теплового потока связано с распадом радиоактивных веществ.

СГ-3 открыла геологам множество секретов. И заодно породила множество вопросов, которые пока что остаются без ответа. Возможно, часть из них будут даны в ходе эксплуатации других сверхглубоких скважин.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: