Кольская сверхглубокая скважина

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Координаты: 69°23′46″ с. ш. 30°36′31″ в. д. / 69.3962194° с. ш. 30.6086667° в. д. / 69.3962194; 30.6086667 (G) (O)

Кольская сверхглубокая скважина. Буровая первого этапа (глубина 7 600 м), 1974 г.

Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — самая глубокая параметрическая скважина в мире. Пробурена Научно-производственным центром «Недра»[1]. Находится в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярный. Скважина заложена в северо-восточной части Балтийского щита в области сочленения рудоносных докембрийских структур, типичных для фундаментов древних платформ. Её глубина составляет 12 262 метра; диаметр верхней части — 92 см, диаметр нижней части — 21,5 см.[2]. В отличие от других сверхглубоких скважин, которые бурились для добычи нефти или геологоразведочных работ, СГ-3 была пробурена исключительно с научно-исследовательскими целями в том месте, где граница Мохоровичича подходит близко к поверхности Земли.

Самые длинные скважины[править | править вики-текст]

Была также самой длинной скважиной в мире до 2008 года, когда её обошла пробуренная под острым углом к поверхности земли нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A, длина которой 12 290 метров (находится в нефтяном бассейне Аль-Шахин, Катар)[3]. В январе 2011 этот рекорд был побит нефтяной скважиной месторождения Одопту-море проекта Сахалин-1, также пробуренной под острым углом к поверхности земли, длиной 12 345 метров[4], а в июне 2013 года — скважиной Z-42 Чайвинского месторождения, длиной 12 700 метров[5].

История[править | править вики-текст]

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[6].

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].

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

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 состояние[править | править вики-текст]

Кольская сверхглубокая скважина, 2012
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»[7][8].

В 2008 году объект был заброшен, оборудование демонтировано, началось разрушение здания[9][10].

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.

Цели и задачи поставленные при бурении СГ-3[править | править вики-текст]

  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.
  2. Выяснение геологической природы сейсмических границ раздела в континентальной земной коре и получение новых данных о тепловом режиме недр, глубинных водных растворах и газах.
  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.
  4. Усовершенствование имеющейся и создание новой техники и технологии сверхглубокого бурения, а также методов комплексных геофизических исследований пород и руд на больших глубинах.

Буровая установка[править | править вики-текст]

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:

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.

Исследования[править | править вики-текст]

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 спрессованные граниты сильно меняли физические и акустические 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 подъеме бурового снаряда, когда «излишний» газ, находясь ещё в поджатом до большого давления состоянии, успевал из породы выходить.[11]

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 получено много ценнейших сведений о земных недрах, результаты были 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.[12]

В ходе исследований разреза выяснилось, что место заложения скважины было выбрано не слишком удачно. Это выразилось в том, что, в силу геологического строения территории, встреченные на больших глубинах породы при более правильном заложении скважины были бы вскрыты на меньших. В частности, как видно из геологического разреза, построенного на основании данных бурения Кольской скважины, поблизости на поверхность выходят породы, поднятые с глубины 2000 м и более.[13]

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

  1. Геолого-геофизическая информация о глубинном строении Балтийского щита, существенно уточняющая теоретические представления, господствовавшие до бурения скважины. На основании непосредственного изучения минерально-геохимического состава пород керна и проведения комплекса геолого-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.

Аналогичные проекты[править | править вики-текст]

В XIII веке китайцам удавалось прорыть скважины глубиной 1200 метров[14]. В 1930 году в Европе смогли превзойти этот рекорд, пробурив земную поверхность на глубину 3 км. В конце 50-х глубина пробуренных скважин увеличилась до 7 км.

В 1957 году США приступили к осуществлению аналогичного проекта. В 1958 году была создана программа Проект «Мохол», для бурения коры под Тихим океаном. Проект был так назван в честь хорватского ученого Андрея Мохоровичича, который исследовал земную кору и мантию. Часть названия, «hole», переводится с английского языка на русский как «дыра». Однако работа в рамках проекта была прекращена в 1966 году из-за отсутствия финансирования.

«Колодец в ад»[править | править вики-текст]

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»[15]. По этой легенде в самой толще земли, на глубине 12 тысяч метров, микрофоны ученых записали крики и стоны.[16] В бульварных газетах пишут, что это «глас из преисподней»[17]. Кольскую сверхглубокую скважину стали называть «дорогой в ад» — каждый новый пробуренный километр принес несчастья стране. Когда бурильщики вели проходку тринадцатой тысячи метров, распался СССР. Когда скважину пробурили 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[18]. 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 сейсмоприемники волновую картину отраженных упругих колебаний, возбужденных прибором-излучателем с частотой 10 — 20 кГц и 20 кГц — 2 Мгц[19]. 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.

В то же время Дави́д Миро́нович Губерма́н, один из авторов проекта, под руководством и при непосредственном участии которого была пробурена Кольская скважина, 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 ученый, 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».[20]

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

См. также[править | править вики-текст]

Источники[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. НПЦ «Недра» — достижения.
  2. В. С. Попов, А. А. Кременецкий, «Глубокое и сверхглубокое бурение на континентах», стр. 64
  3. Maersk Oil finished Drilling (BD-04A) well at Al-Shaheen field, Qatar (англ.)
  4. На Сахалине пробурили самую длинную скважину в мире
  5. Программа буровых работ проекта «Сахалин-1» отмечает свое 10-летие мировыми рекордами
  6. 1 2 Андрей Осадчий Удар из-под земли // Наука и жизнь : журнал. — 2010. — В. № 7. — ISSN 0028-1263.
  7. Росимущество ликвидирует самую глубокую скважину в мире. lenta.ru (10 апреля 2010). Проверено 15 сентября 2014. Архивировано из первоисточника 25 августа 2011.
  8. Ликвидируется самая глубокая на планете Кольская скважина. kommersant.ru (10 апреля 2010). Проверено 15 сентября 2014. Архивировано из первоисточника 25 августа 2011.
  9. Галина Хохлова. Гордость пойдет в утиль. "Российская газета" (15 октября 2008). Проверено 15 сентября 2014.
  10. Кольская сверхглубокая: последний салют. Проверено 15 сентября 2014.
  11. Яницкий И. Н. Живая Земля. Состав и свойства вещества в недрах Земли. М. РИЦ ВИМС, 2005 г. ISBN 5-901837-12-6.
  12. Антон Евсеев. Кольская скважина - путь в преисподнюю. pravda.ru (27 октября 2010). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011.
  13. Кольская сверхглубокая
  14. Пичугина Т.Б. Во глубине горячих руд.... журнал «Вокруг света» (— 2004. — № 10.). Проверено 2 января 2009. Архивировано из первоисточника 25 августа 2011.
  15. «Кольская скважина: Дорога в ад.» "Вести, " телеканал «Россия.»
  16. radio broadcast MP3 by late night radio personality Art Bell, probably dating from the period  (англ.)
  17. Иванова Н. Адские врата. Кольскую скважину называют путем в преисподнюю // Жизнь. — 2007. — 2 окт.
  18. Snopes.com debunks
  19. Геофизические методы исследования земной коры
  20. Юрий Грановский. На пороге преисподней, Популярная механика, № 1, 2002

Ссылки[править | править вики-текст]

Сайт ОАО "НПЦ "Недра" (компания пробурившая СГ-3)