Зачем на Кольском полуострове пробурили самую глубокую в мире скважину, и Какие силы не позволили достичь роковой отметки «13 км»

Кольская сверхглубокая скважина. Автопутешествие к легенде советской истории. Состояние Кольской сверхглубокой сейчас. Как добраться

Подготовительные работы

Главной задачей бурения скважины было дойти до мантии Земли, которая предположительно должна состоять из расплавленных пород. Для этого бурить решили в месте печенегского прогиба Балтийского щита на северо-западе Восточно-Европейской платформы – одного самых древних образований планеты. Возраст выходящих здесь на поверхность пород по предположениям ученых насчитывал не менее трех миллиардов лет. Главной задачей бурения было выявление особенностей щита и определение границ между слоями земной коры.

Для создания скважины была создана уникальная команда советских ученых; на скважине одновременно работали до 3 000 специалистов и 16 научно-исследовательских лабораторий. Начальником Кольской сверхглубокой стал советский ученый Давид Миронович Губерман, начальником буровой установки – Алексей Батищев, главным инженером – Иван Васильченко, в команду геологов вошли знаменитые геологи Юрий Кузнецов, Юрий Смирнов и Владимир Ланев.

OP-11 (Россия, 12 345 м)

В январе 2011 года оператор проекта «Сахалин-1» Exxon Neftegas сообщил о завершении бурения самой длинной в мире скважины с большим отходом от вертикали. OP-11, расположенная на месторождении «Одопту», стала также рекордсменом по протяженности горизонтального ствола (11 475 м). Все работы заняли 60 дней. С 2003 года в рамках «Сахалина-1» с помощью установки «Ястреб» было пробурено 6 из 10 самых длинных на планете скважин. Планируется, что объем добычи на месторождении в 2011 году составит 1,5 млн тонн.

Цели и задачи, поставленные при бурении СГ-3

  1. Изучение глубинного строения никеленосного Печенгского комплекса и архейского кристаллического основания Балтийского щита в районе Кольского полуострова, выяснение особенностей проявления геологических процессов, включая процессы рудообразования[8].
  2. Выяснение геологической природы сейсмических границ раздела в континентальной земной коре и получение новых данных о тепловом режиме недр, глубинных водных растворах и газах[8].
  3. Получение максимально полной информации о вещественном составе горных пород и физическом их состоянии, вскрытие и изучение пограничной зоны между гранитным и базальтовым слоями земной коры[8].
  4. Усовершенствование имеющейся и создание новой техники и технологии сверхглубокого бурения, а также методов комплексных геофизических исследований пород и руд на больших глубинах[8].

«Кольская сверхглубокая» (СССР, 12 262 м)

Скважина в Мурманской области внесена в Книгу рекордов Гиннесса как «самое глубокое вторжение человека в земную кору». Бурение у озера Вильгискоддеоайвинъярви начали 24 мая 1970 года, рассчитывая достигнуть глубины в 15 км. В 1992 году работы прекратили на отметке 12 262 м. Скважина позволила получить ряд уникальных научных данных. В частности, с ее помощью была поставлена под сомнение двухслойная модель строения земной коры. Сейчас «Кольская сверхглубокая» законсервирована.

Бурение

Весь 1970 год бурение вели обычной буровой установкой, затем работы пришлось остановить, а на месте скважины построить новую установку «Уралмаш-15000, разработанную для глубинного бурения.

Эта буровая представляла собой вышку с двадцатиэтажный дом, обшитую сверху листами фанеры – иначе нельзя было работать зимой. Советские ученые использовали турбинное бурение – метод, по которому внутри скважины под давлением поступающей жидкости вращается только буровая коронка.

Ежедневно на само бурение на большой глубине уходило всего около четырех часов – остальное время тратилось на подъем труб на поверхность для выемки керна. За это время бур успевал проходить от семи до десяти метров породы. Для того, чтобы пройти первые семь километров, у буровиков ушло четыре года.

Двенадцатикилометровую отметку удалось пройти уже в 1983 году, после чего работы приостановили – приближался Московский международный геологический конгресс, на котором были продемонстрированы совершенные на скважине открытия.

Бурить продолжили в 1984 году, но оказалось, что глубокую скважину нельзя оставлять без внимания надолго – в её структуре происходят изменения. Авария, отбросившая советских геологов на отметку в семь километров, произошла в первую же проходку 27 сентября 1984 года: произошел обрыв 200-тонной колонны. Все, что находилось ниже семи километров, было потеряно. Почти год геологи пытались достать трубы, но потом признали это невозможным и стали бурить обходной ствол. Основной трудностью стало то, что с глубины в девять километров добыча керна стала сложной – порода крошилась и внутри труб оставались только самые прочные «бляшки».

Максимальной глубины достигли спустя шесть лет — в 1990 году. Давление на такой глубине составило 1 000 атмосфер. После этого пришлось признать, что возможности техники ограничены и после нескольких аварий работы свернули.

Bertha Rogers (США, 9583 м)

Эта скважина в районе нефтегазоносного бассейна Anadarko в Оклахоме в 1974 году первой преодолела рубеж в 9 км. Благодаря применению новейшего оборудования и отказу от забора керна, бурение заняло у компании Lone Star всего 502 дня и было остановлено, когда проходчики наткнулись на месторождение расплавленной серы. Работы обошлись в 15 млн долларов. Всего в 1960-1980-х годах в США было пробурено свыше 350 скважин глубиной 6,5-7 км, 50 скважин — более 7 км и четыре скважины — более 9 км.

Текущее состояние

Устье скважины с металлической заглушкой, август 2012 года

Устье скважины с металлической заглушкой, август 2012 года

История бурения скважины неразрывно связана с историей функционирования научно-производственного центра при скважине, поскольку буровая установка была частью комплекса зданий этого исследовательского учреждения. После 1991 года исследовательский центр начал приходить в упадок. Официально бурение было остановлено в 1992 году. К 1995 году финансирование работ почти полностью прекратилось. Вместо 500 человек в 1980-х годов по штатному расписанию на апрель 2008 года в НПЦ «Кольская сверхглубокая» числилось 20 человек[15]. В том же 2008 году решением главы управления Росимущества по Мурманской области научно-производственный центр при скважине ликвидирован «ввиду нерентабельности», в течение нескольких месяцев после этого комплекс зданий НПЦ при скважине был окончательно заброшен, оборудование демонтировано, началось разворовывание металла, разрушение построек[16][17][18]. Линия электропередачи, ведущая к скважине, также была демонтирована[19].

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[источник не указан 451 день].

В настоящее время формальным правопреемником научно-производственного центра при Кольской сверхглубокой скважине является базирующийся в Ярославле АО «НПЦ Недра»[20].

Baden Unit (США, 9159 м)

Еще одна скважина Lone Star в бассейне Anadarko. Работы начались в 1970 году и продолжались 545 суток. Использовалась буровая вышка высотой 43,3 м и грузоподъемностью 908 тонн. Мощность лебедки — 2000 кВт, а каждого из двух насосов — 1000 кВт. Устье скважины оборудовали противовыбросовой арматурой, рассчитанной на давление 105,5 мПа. Всего на скважину ушло около 2,2 тысячи тонн обсадных труб, 1,7 тысячи тонн цемента и 150 алмазных долот. Полная стоимость работ — 6 млн долларов.

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[8].

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[21].

Густота трещин на большой глубине, вопреки ожиданиям, увеличивалась. На глубине присутствовала также вода, заполнявшая трещины[8].

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[источник не указан 451 день].

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[источник не указан 451 день].

На пятикилометровой глубине окружающая температура превысила 70 °C, на семи — 120 °C, а на глубине 12 километров датчики зафиксировали 212 °C[8][22].

5 место: Хауптборунг

Немецкие ученые также ставили цель пробурить землю на 12 км. Разработка шахты Хауптборунг проводилась в 90-х годах. С первыми проблемами технологи столкнулись уже на отметке 7 км. Оборудование начало выходить из строя. Вертикальная шахта отклонилась в сторону. Работа остановилась на отметке 9 100 м. Максимальная зафиксированная температура составила 270С. После завершения научных исследований, шахта стала местной достопримечательностью.

Zistersdorf UT2A (Австрия, 8553 м)

Бурение самой глубокой на тот момент геологоразведочной скважины за пределами США завершилось 31 мая 1983 года. В 1977 году в венском нефтегазоносном бассейне, где в 1930-е годы открыли небольшие месторождения нефти, была пробурена скважина Zistersdorf UT1A. На глубине 7544 м обнаружились относительно крупные, но неизвлекаемые запасы газа. Первая скважина обрушилась, и компания OMV пробурила Zistersdorf UT2A, однако на этот раз проходчики не нашли углеводородных ресурсов глубокого залегания.

Немного чертовщины

С Кольской сверхглубокой суеверные люди связывают множество легенд. Одни рассказывают, что ее закрыли, потому что советские ученые якобы добурились до ада, другие – что из нее по ночам выходят демоны, третьи уверяют, что из нее доносятся голоса мучающихся в преисподней людей.

На самом деле все это отголоски публикации одной финской газеты, которая просто пошутила, выпустив статью о скважине на 1 апреля. Однако как это часто бывает, шутку, возможно, приняв за правду, а возможно, решив попугать своих слушателей «страшными русскими», подхватила одна из американских телекомпаний, после чего слухи о чертовщине, творящейся на скважине, разлетелись по всему миру.

Разумеется, работать на Кольской сверхглубокой было тяжело, высокая температура на глубине и огромное давление создавали множество аварийных ситуаций. Однако ученые уверяют, что никакой чертовщины не было. Была трудная, часто рутинная работа.

«Саатлинская» (СССР, 8324 м)

Скважина в Куринской низменности вблизи слияния рек Куры и Аракса в Азербайджане должна была достичь отметки 11,5 км и помочь в геологоразведочных изысканиях нефти и газа. В отличие от «Кольской сверхглубокой», за которую отвечало Мингеологии СССР, «Саатлинскую» курировал Миннефтепром. Бурение продолжалось с 1977 по 1990 год. Полученные с помощью скважины данные подтвердили, что подземные воды могут проникать в изначально сухие кристаллические породы из перекрывающих осадочных толщ.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...