Сегодня научные изыскания человечества добрались до рубежей Солнечной системы: мы высаживали космические аппараты на планеты, их спутники, астероиды, кометы, отправили миссии к поясу Койпера и пересекли границу гелиопаузы.
С помощью телескопов мы видим события, происходившие 13 миллиардов лет назад — когда Вселенной исполнилось всего несколько сотен миллионов лет. На фоне этого интересно оценить, насколько хорошо мы знаем нашу Землю.
Лучший способ узнать ее внутреннее строение — пробурить скважину: чем глубже, тем лучше. Самая глубокая скважина на Земле — Кольская сверхглубокая, или СГ-3. В 1990 году ее глубина достигла 12 километров 262 метров.
Если сравнить эту цифру с радиусом нашей планеты, то окажется, что это всего 0,2 процента пути до центра Земли. Но даже этого оказалось достаточно, чтобы перевернуть представления о строении земной коры.
В тексте использованы фотографии Артема Ачкасова. Подробнее о недавнем путешествии на Кольскую сверхглубокую скважину можно прочитать в его блоге
На что похожа Кольская сверхглубокая?
Если вы представляете себе скважину как шахту, по которой
можно спускаться на лифте в самые недра земли или хотя бы на пару километров,
то это совсем не так. Диаметр бурового инструмента, с помощью которого инженеры
создавали скважину, составлял всего 21,4 сантиметра.
Верхний двухкилометровый
отрезок скважины немного шире — его расширяли до 39,4 сантиметра, но все равно
человеку туда никак не попасть.
Чтобы представить себе пропорции скважины, лучшей
аналогией будет 57-метровая швейная игла с диаметром в 1 миллиметр, немного утолщенная с
одного конца.
Схема скважины
«Кольская сверхглубокая» Министерство геологии СССР, издательство «Недра», 1984
Но и это представление будет упрощенным. За время бурения на
скважине происходило несколько аварий — часть буровой колонны при этом
оказывалась под землей без возможности ее извлечь. Поэтому несколько раз
скважину начинали проходить заново, с отметок в семь и девять километров. Есть
четыре крупных ответвления и около десятка мелких. У основных ответвлений
разная предельная глубина: два из них пересекают отметку в 12 километров, еще
два не доходят до нее всего на 200-400 метров. Заметим, что глубина Марианской впадины
на километр меньше — 10 994 метра относительно уровня моря. 
Горизонтальная (слева) и вертикальная проекции траекторий СГ-3
Ю.Н. Яковлев et al. / Вестник Кольского научного центра РАН, 2014
Более того, было бы ошибкой воспринимать скважину как
отвесную линию. Из-за того что на разных глубинах породы обладают разными
механическими свойствами, бур в ходе работы отклонялся к менее плотным областям. Поэтому в
большом масштабе профиль Кольской сверхглубокой выглядит как немного изогнутая
проволока с несколькими ответвлениями.
Artem Achkasov
Подойдя к скважине сегодня, мы увидим лишь верхнюю часть —
металлический люк, привинченный к устью двенадцатью массивными болтами. Надпись на нем сделана с ошибкой, правильная глубина — 12 262 метра.
Как бурили сверхглубокую скважину?
Для начала необходимо отметить, что СГ-3 изначально задумывалась именно для научных целей. Исследователи выбрали для бурения место, где на поверхность земли выходили древние породы — возрастом до трех миллиардов лет.
Один из аргументов при разведке состоял в том, что молодые осадочные породы были хорошо изучены при добыче нефти, а глубоко в древние слои никто еще не бурил.
Кроме того, здесь находились и крупные медно-никелевые месторождения, разведка которых была бы полезным дополнением к научной миссии скважины.
Artem Achkasov
Бурение началось в 1970 году. Первая часть скважины была пробурена серийной установкой «Уралмаш-4Э» — ее обычно использовали для бурения нефтяных скважин. Модификация установки позволила достичь глубины 7 километров 263 метра. На это ушло четыре года. Затем установку сменили на «Уралмаш-15000», названную так в честь запланированной глубины скважины — 15 километров. Новая буровая была разработана специально для Кольской сверхглубокой: бурение на таких больших глубинах требовало серьезной доработки техники и материалов. К примеру, один только вес буровой колонны при 15-километровой глубине достигал 200 тонн. Сама установка могла поднимать груз вплоть до 400 тонн.
Буровая колонна состоит из труб, соединенных между собой. С ее помощью инженеры опускают на дно скважины инструмент для бурения, и она же обеспечивает его работу. На конце колонны устанавливали специальные 46-метровые турбобуры, приводимые в движение потоком воды с поверхности. Они позволяли вращать дробящий породу инструмент отдельно от всей колонны.
Artem Achkasov
Коронки, с помощью которых буровая колонна вгрызалась в гранит, вызывают ассоциации с футуристическими деталями от робота — несколько вращающихся шипастых дисков, соединенных с турбиной сверху.
Одной такой коронки хватало всего на четыре часа работы — это примерно соответствует проходу на 7-10 метров, после чего всю буровую колонну нужно поднимать, разбирать и затем опускать заново.
Постоянные спуски и подъемы сами по себе занимали до 8 часов.
Даже трубы для колонны в Кольской сверхглубокой пришлось использовать необычные.
На глубине постепенно растут температура и давление, и, как рассказывают инженеры, при температурах свыше 150-160 градусов сталь серийных труб размягчается и хуже держит многотонные нагрузки — из-за этого возрастает вероятность опасных деформаций и обрыва колонны.
Поэтому разработчики выбрали более легкие и термостойкие алюминиевые сплавы. Каждая из труб имела длину около 33 метров и диаметр около 20 сантиметров — немного уже самой скважины.
Однако даже специально разработанные материалы не выдерживали условий бурения. После первого семикилометрового отрезка на дальнейшее бурение до отметки 12 000 метров ушло почти десять лет и более 50 километров труб.
Инженеры столкнулись с тем, что ниже семи километров породы стали менее плотными и трещиноватыми — вязкими для бура. Кроме того, ствол самой скважины исказил форму и стал эллиптичным.
В результате несколько раз колонна обрывалась, и, не имея возможности поднять ее обратно, инженеры вынуждены были бетонировать ответвление скважины и проходить ствол заново, теряя годы работы.
Artem Achkasov
Одна из таких крупных аварий заставила буровиков в 1984 году забетонировать ответвление скважины, достигшее глубины 12 066 метров. Бурение пришлось начать заново с 7-километровой отметки. Этому предшествовала пауза в работе со скважиной — в тот момент существование СГ-3 рассекретили, а в Москве прошел международный геологический конгресс Геоэкспо, делегаты которого посетили объект.
Как рассказывают очевидцы аварии, после возобновления работ колонна пробурила скважину еще на девять метров вниз. После четырех часов бурения рабочие приготовились поднимать колонну обратно, но она «не пошла».
Буровики решили, что труба где-то «прилипла» к стенкам скважины, и увеличили мощность на подъем. Нагрузка резко уменьшилась.
Постепенно разбирая колонну на 33-метровые свечки, рабочие добрались до очередного отрезка, заканчивающегося неровным нижним краем: турбобур и еще пять километров труб остались в скважине, поднять их не удалось.
Вновь достигнуть 12-километровой отметки буровикам удалось лишь к 1990 году, тогда же был установлен и рекорд погружения — 12 262 метра. Затем произошла новая авария, а с 1994 года работы на скважине были остановлены.
Научная миссия сверхглубокой
Картина сейсмических испытаний на СГ-3
«Кольская сверхглубокая» Министерство геологии СССР, издательство «Недра», 1984
Скважину исследовали целым набором геологических и геофизических методов, начиная от сбора керна (столбика пород, соответствующих заданным глубинам) и заканчивая радиационными и сейсмологическими измерениями. К примеру, керн забирали с помощью керноприемников со специальными бурами — они похожи на трубы с зазубренными краями. В центре этих труб 6-7 сантиметровые отверстия, куда попадает порода.
Но даже с этой, казалось бы, простой (за исключением потребности поднимать этот керн с многокилометровой глубины) методикой возникали сложности. Из-за бурового раствора, — того самого, что приводил в движение бур, — керн напитывался жидкостью и изменял свои свойства. Кроме того, условия в глубине и на поверхности земли сильно различаются — образцы растрескивались от перепада давления.
На разных глубинах выход керна сильно отличался. Если на пяти километрах со 100-метрового отрезка можно было рассчитывать на 30 сантиметров керна, то при глубинах свыше девяти километров вместо столбика пород геологи получали набор шайб из плотной породы.
Artem Achkasov
Микрофотография пород, поднятых с глубины 8028 метра
«Кольская сверхглубокая» Министерство геологии СССР, издательство «Недра», 1984
Исследования материала, поднятого из скважины, позволили сделать несколько важных выводов. Во-первых, строение земной коры нельзя упрощать до композиции из нескольких слоев. На это раньше указывали сейсмологические данные — геофизики видели волны, которые казались отраженными от гладкой границы. Исследования на СГ-3 показали, что такая видимость может возникнуть и при сложном распределении пород.
Это предположение сказалось на проектировании скважины — ученые ожидали, что на глубине семи километров ствол войдет в базальтовые породы, однако они не встретились и на 12-километровой отметке.
Зато вместо базальта геологи обнаружили породы, обладавшие большим количеством трещин и низкой плотностью, чего совсем нельзя было ожидать от многокилометровой глубины.
Больше того, в трещинах нашлись следы подземных вод — высказывались даже предположения, что они образованы прямой реакцией кислорода и водорода в толще Земли.
Среди научных результатов нашлись и прикладные — так, на небольших глубинах геологи нашли горизонт медно-никелевых руд, пригодных к добыче.
А на глубине 9,5 километра обнаружился слой геохимической аномалии золота — в породе присутствовали микрометровые зерна самородного золота. Концентрации доходили до грамма на тонну породы.
Впрочем, вряд ли добыча с такой глубины будет когда-нибудь рентабельна. Но само существование и свойства золотоносного слоя позволили уточнить модели эволюции минералов — петрогенеза.
Artem Achkasov
Отдельно следует рассказать об исследованиях температурных градиентов и радиации. Для такого рода экспериментов используются внутрискважинные приборы, опускаемые на проводах-тросах. Большой проблемой было обеспечить их синхронность с наземным оборудованием, а также обеспечить работу на больших глубинах. К примеру, трудности возникали с тем, что тросы при длине в 12 километров растягивались примерно на 20 метров, что могло сильно снизить точность данных. Чтобы этого избежать, геофизикам пришлось создавать новые методы маркировки расстояний.
Artem Achkasov
Большинство серийных приборов не было рассчитано на работу в суровых условиях нижних ярусов скважины. Поэтому для исследований на больших глубинах ученые применяли оборудование, разработанное специально для Кольской сверхглубокой.
Важнейший результат геотермических исследований — гораздо более высокие температурные градиенты, нежели ожидалось увидеть. Вблизи поверхности скорость роста температуры составляла 11 градусов на километр, до глубины двух километров — 14 градусов на километр.
В интервале от 2,2 до 7,5 километра температура росла со скоростью, приближающейся к 24 градусам на километр, хотя существующие модели предсказывали величину в полтора раза меньшую.
В результате уже на пятикилометровой глубине приборы фиксировали температуру в 70 градусов Цельсия, а к 12 километрам это значение достигло 220 градусов Цельсия.
Artem Achkasov
Кольская сверхглубокая оказалась непохожей на другие скважины — к примеру, при анализе тепловыделения пород Украинского кристаллического щита и батолитов Сьерра-Невады геологи показали, что с глубиной тепловыделение падает. В СГ-3 оно наоборот росло. Более того, измерения показали, что основным источником тепла, обеспечивающим 45-55 процентов теплового потока, является распад радиоактивных элементов.
Несмотря на то что глубина залегания скважины кажется колоссальной, она не доходит и до трети толщины земной коры в Балтийском щите. Геологи оценивают, что подошва земной коры в этой области проходит примерно в 40 километрах под землей. Поэтому даже если бы СГ-3 достигла запланированной 15-километровой отсечки, до мантии мы бы все равно не добрались.
Artem Achkasov
Такую амбициозную задачу ставили перед собой американские ученые, разрабатывая проект «Мохол». Геологи планировали достигнуть границы Мохоровичича — подземной области, где наблюдается резкая смена скорости распространения звуковых волн. Считается, что она связана с границей между корой и мантией.
Стоит отметить, что буровики выбрали в качестве места для скважины дно океана вблизи острова Гуадалупе — расстояние до границы составляло всего несколько километров. Однако глубина самого океана достигала здесь 3,5 километра, что существенно осложняло буровые работы.
Первые испытания в 1960-х годах позволили геологам пробурить скважины лишь на 183 метра.
Artem Achkasov
Недавно стало известно о планах воскресить проект глубокого океанического бурения с помощью исследовательского бурового судна JOIDES Resolution. В качестве новой цели геологи выбрали точку в Индийском океане, неподалеку от Африки. Глубина залегания границы Мохоровичича там составляет лишь около 2,5 километра. В декабре 2015-го — январе 2016 года геологам удалось пробурить скважину глубиной в 789 метров — пятую по величине в мире из подводных скважин. Но эта величина — лишь половина от требовавшейся на первом этапе. Впрочем, команда планирует вернуться и завершить начатое.
***
0,2 процента длины пути к центру Земли — не такая уж впечатляющая величина по сравнению с масштабами космических путешествий.
Однако следует учитывать, что и граница Солнечной системы не проходит по орбите Нептуна (или даже поясу Койпера). Гравитация Солнца преобладает над звездной вплоть до расстояний в два световых года от светила.
Так что если аккуратно все посчитать, то окажется, что и «Вояджер-2» пролетел лишь десятую долю процента длины пути до окраин нашей системы.
Поэтому не стоит расстраиваться тем, как плохо мы знаем «внутренности» собственной планеты. У геологов есть свои телескопы — сейсмические исследования — и свои амбициозные планы по покорению недр. И если астрономы уже успели прикоснуться к солидной части небесных тел в Солнечной системе, то у геологов все самое интересное еще впереди.
Владимир Королёв
Источник: https://nplus1.ru/news/2016/08/06/Kola-Superdeep-Borehole
Самая глубокая скважина в мире – Кольская (СГ-3)
СССР — это страна, удивившая мир многими проектами, грандиозными как по масштабам, так и по стоимости. Один из таких проектов носил название «Кольская сверхглубокая скважина» (СГ-3). Его реализация началась в Мурманской области, в 10 км западнее от города Заполярный.
Ученые хотели больше узнать о земных недрах, и «утереть нос» американским ученым, отказавшимся от своего проекта «Мохол» из-за нехватки средств. На вопрос о том, какая самая глубокая скважина в мире, советские геологи мечтали с гордостью ответить: наша!
О том, удалась ли столь амбициозная задумка и какая судьба ждала Кольскую скважину мы подробно расскажем в этой статье.
Зачем СССР нужно было «путешествие в центр Земли»
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.
Особенности бурения сверхглубокой скважины
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».
Гранит, гранит повсюду
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.
Как советские ученые добурились до ада
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.
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.
Что нашли ученые на дне Кольской сверхглубокой скважины
- Во-первых, на глубине 9 км была обнаружена вода. Считалось, что она просто не должна существовать на этой глубине — и все же была там. Теперь мы понимаем, что даже в глубоко залегающем в земле граните могут образоваться трещины, которые заполнятся водой. Технически говоря, вода — это просто атомы гидрогена и оксигена, вытесненные огромным давлением, вызванным глубиной, и захваченные в слои породы.
- Во-вторых, исследователи сообщили об извлечении грязи, которая «кипела водородом». Такое большое количество водорода на большой глубине было совершенно неожиданным явлением.
- В-третьих, дно Кольской скважины оказалось невероятно горячим — 220 °C.
- Несомненно, самым большим сюрпризом было открытие жизни. На глубине свыше 6000 метров были обнаружены микроскопические окаменелости планктона, находящиеся там в течение трех миллиардов лет. Всего было обнаружено около 24 древних видов микроорганизмов, которые каким-то образом пережили экстремальное давление и высокие температуры под земной поверхностью. Это вызвало множество вопросов о потенциальной выживаемости форм жизни на больших глубинах. Современные исследования показали, что жизнь может существовать даже в океанической коре, но в то время обнаружение этих окаменелостей стало шоком.
Несмотря на все усилия бурильщиков и десятилетия напряженной работы Кольская сверхглубокая скважина прошла всего 0,18% пути к центру Земли. Ученые считают, что расстояние до него составляет около 6400 километров.
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.
К 2008 году был полностью упразднен научно-производственный центр, действующий при скважине. А все буровое и исследовательское оборудование было утилизировано.
Итоги работы
- 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.
Самые глубокие скважины на Земле (таблица)
| 10 | Шевченковская-1 | 1982 | 7 520 |
| 9 | Ен-Яхинская сверхглубокая скважина (СГ-7) | 2000–2006 | 8 250 |
| 8 | Саатлинская сверхглубокая скважина (СГ-1) | 1977–1982 | 8 324 |
| 7 | Цистердорф | 8 553 | |
| 6 | Юниверсити | 8 686 | |
| 5 | КТБ Хауптборунг | 1990–1994 | 9 100 |
| 4 | Бейден-Юнит | 9 159 | |
| 3 | Берта Роджерс | 1973–1974 | 9 583 |
| 2 | КТБ-Оберпфальц | 1990–1994 | 9 900 |
| 1 | Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) | 1970–1990 | 12 262 |
Источник: https://basetop.ru/samaya-glubokaya-skvazhina-v-mire-ndash-kolskaya-sverhglubokaya-skvazhina/
«Колодец в ад»: что показала Кольская сверхглубокая скважина
Кольская сверхглубокая скважина, которую назвали «колодцем в ад» или «дорогой в преисподнюю», получила широкую известность вовсе не благодаря большому количеству полученных в ходе ее изучения научных открытий.
Знаменитой ее сделала первоапрельская статья журналистов о доносившихся из скважины воплях грешников в аду и демоне, вырвавшемся из недр на поверхность Земли. Впрочем, в каждой шутке – только доля шутки.
И многие связанные со скважиной события до сих пор не имеют объяснения.
Благие намерения
Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) занесена в Книгу рекордов Гиннесса как самая глубокая буровая скважина в мире. Ее глубина составляет 12 262 метра – это до сих пор самое глубокое вторжение человека в глубь Земли. По длине же она уступает только нефтяной скважине Maersk Oil BD-04A в Катаре (12 290 метров), которая была пробурена под острым углом к поверхности Земли в 2008 году.
В отличие от других скважин, основная задача которых – геологоразведка и добыча нефти, Кольская сверхглубокая скважина изначально была нацелена исключительно на решение научных задач. И это самая глубокая горная выработка в мире, имеющая научное значение.
СГ-3 расположена в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярного, на территории Балтийского щита, в области сочленения рудоносных докембрийских структур, типичных для фундаментов древних платформ. Для бурения было выбрано место, где на поверхность Земли выходят древние породы возрастом до 3 миллиардов лет.
Один из аргументов выбора состоял в том, что молодые осадочные породы хорошо изучены при добыче нефти, а глубоко в древние слои никто еще не бурил. Геологи планировали достигнуть границы Мохоровичича – подземной области, где наблюдается резкая смена скорости распространения звуковых волн.
Считается, что она связана с границей между корой и мантией Земли.
Еще одна причина выбора именно этого места для скважины – крупные медно-никелевые месторождения, разведка которых была бы полезным дополнением к научной миссии.
Основными направлениями исследований стали подтверждение теоретических моделей строения нижних слоев земной коры (гранитного и базальтового), поиск и исследование характера границ между ними (границы Конрада) и мантией Земли (поверхности Мохоровичича).
Бурением скважины и анализом полученных материалов занималась специально созданная для этого Кольская комплексная геологоразведывательная экспедиция глубокого бурения, работавшая под бессменным руководством академика Давида Губермана. На скважине работало одновременно 16 исследовательских лабораторий, каждая размером со средний завод.
И данные, полученные в ходе исследований скважины, оказались революционными, перевернули представления о строении земной коры: молодые породы, граниты, базальты, мантия и ядро.
Кольские бурильщики поставили под сомнение теорию послойного строения земной коры – по крайней мере, в интервале до 12 262 метров. Ни ярко выраженного чередования слоев литосферы, ни заметных границ между ними в результате бурения так и не было обнаружено.
Это стало важным открытием, поскольку с существовавшей теорией послойного строения Земли связаны все предположения о возникновении и размещении полезных ископаемых.
Однако, хотя в процессе исследований было получено много ценнейших сведений о земных недрах, результаты оказались во многом неожиданны, и на их основании не возникло четкого понимания природы земной мантии.
Зато на глубине свыше 9,5 километра были обнаружены запасы всевозможных ископаемых, в частности медно-никелевые руды, серебро и золото.
Теоретически предполагалось, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до 15 километров, и скважину можно будет рыть до 20 километров, то есть до мантии. Но уже на 5 километрах окружающая температура превысила 70°C, на семи – 120°C, а на глубине 12 километров датчики зафиксировали 220°C, таким образом, была скорректирована тепловая карта недр.
Выяснилось, что жизнь на нашей планете возникла, оказывается, на 1,5 миллиарда лет раньше, чем считалось ранее.
В глубинных слоях, возраст которых превышает 2,8 миллиарда лет, обнаружены 14 видов окаменевших микроорганизмов. На еще больших глубинах, где уже нет осадочных пород, в больших концентрациях появился метан.
Это полностью и совершенно разрушило теорию биологического происхождения углеводородов, таких, как нефть и газ.
Путь в глубину
Кольская сверхглубокая скважина была заложена 24 мая 1970 года. В годовщину 100‑летия со дня рождения Ленина началось бурение. До глубины в 7000 метров бурение проходило относительно спокойно, бур проходил через однородные прочные граниты.
Дальше бур вошел в менее прочные слоистые породы, при прохождении через которые ствол скважины стал осыпаться и в нем начали образовываться каверны. Бур заклинивало породой, буровая головка обрывалась при попытке подъема.
Часть буровой колонны при этом оказывалась под землей без возможности ее извлечь. Она цементировалась, и бурение продолжалось с отклонением. С отметок в 7 и 9 километров скважину несколько раз начинали проходить заново.
Такие аварии случались неоднократно, поэтому бурение продолжалось в течение нескольких лет, а структура скважины получила несколько тупиковых ответвлений: четыре крупных и около десятка мелких.
Из-за неравномерного разрушения пород, геологических неоднородностей и других причин ствол скважины искривлялся, и на максимальной глубине отклонение от вертикали устья скважины составило 840 метров.
В результате бурения, которое с перерывами велось с 1970 по 1991 год, глубина скважины составила 12 262 метра; диаметр верхней части – 92 см, диаметр нижней части – 21,5 см.
Тринадцатый километр оказался будто заколдованным. Его «вскрыли» в 1983 году; тогда было пробурено 12 066 метров, работы по углублению в толщи Земли были приостановлены на время подготовки к Международному геологическому конгрессу 1984 года, затем бурение продолжилось. При первом же спуске буровая колонна оборвалась, и пришлось начинать работы вновь с глубины 7 км.
К 1990 году новое ответвление достигло глубины 12 262 метров. Колонна снова оборвалась, и бурение было прекращено. Дальше ученые уже не продвинулись. К 1995 году финансирование работ прекратилось.
В 2008 году решением главы управления Росимущества по Мурманской области научно-производственный центр при скважине ликвидирован «ввиду нерентабельности», оборудование было демонтировано, началось разрушение построек. Сейчас, только чтобы восстановить скважину, необходимо около 100 миллионов рублей.
Внешний вид СГ-3 способен разочаровать любого непрофессионала. Скважина не похожа на шахту, никаких спусков под землю, в толщу уходит только бур диаметром чуть больше 20 сантиметров. Да и то сейчас скважина законсервирована и заварена сверху. При этом глубина, указанная сейчас на люке, не совпадает с действительностью.
Дорога в ад
Скважина дала богатый простор для фантазии. Существует легенда, что с каждым километром, что росла скважина, в СССР происходили несчастья и катастрофы. Кольскую сверхглубокую скважину стали называть «дорогой в ад» – каждый новый пробуренный километр приносил стране несчастья. А на тринадцатом километре Союз распался.
Кроме того, существует легенда, что, пробившись на глубину 12 тысяч метров, ученые записали на микрофоны крики и стоны. Журналисты финской газеты, побывавшие на Кольском полуострове, написали сенсационный репортаж о записях воплей из преисподней. Материал вышел к 1 апреля, тем не менее был принят многими за чистую монету и растиражирован по миру в качестве реальной истории.
В 1995 году в глубине шахты раздался мощнейший взрыв, причина которого так и не была установлена, зато дала толчок к появлению легенды о вылетевшем из недр скважины демоне. «Когда меня об этой загадочной истории стали расспрашивать в ЮНЕСКО, я не знал, что ответить.
С одной стороны, чушь собачья. С другой – я, как честный ученый, не мог сказать, что знаю, что же именно у нас произошло.
Был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего такого на той же глубине не обнаружилось», – рассказывал Давид Губерман.
Что происходит в глубине, доподлинно неизвестно. Температура окружающей среды, шумы и прочие параметры передаются наверх с минутным запаздыванием.
Тем не менее бурильщики рассказывают, что даже такой контакт с подземельем может не на шутку испугать. Звуки, доносящиеся снизу, и впрямь похожи на вопли и завывания.
К этому можно отнести аварии, преследовавшие Кольскую сверхглубокую скважину, порой совершенно необъяснимые.
Однако именно им Кольская скважина обязана широкой известностью. По крайней мере, к ней до сих пор приезжают паломники, и вовсе не из числа научных работников.
Как рассказывают местные жители, чаще всего приехавшие пытаются докричаться до преисподней, пытаются вскрыть заваренный вход в шахту, чтобы увидеть демонов, и оставляют для посетителей из ада водку с закуской и стаканы.
Надежда услышать ответ из преисподней жива у всех посетителей. Вполне возможно, что рано или поздно он прозвучит. И это будут не только стоны и крики, но и матерные выражения.
Источник: https://primechaniya.ru/obshchee/stati/kolodec-v-ad-chto-pokazala-kolskaya-sverhglubokaya-skvazhina
Самые глубокие буровые скважины на Земле
В одной из научных передач приводили простой пример, позволяющий осознать, насколько огромна наша планета. Представьте себе большой воздушный шар. Это и есть вся планета. А тончайшие стенки – это зона, на которое есть жизнь. А люди освоили фактически только один слой атомов, окружающий этот стенки.
Но человечество постоянно стремится расширять свое знание о планете и происходящих ней процессах. Мы запускаем космические корабли и спутники, стоим подводные лодки, но сложнее всего узнать, что же находится у нас под ногами, внутри земли.
Относительное понимание приносят скважины. С их помощью можно узнать состав пород, изучить изменения физических условий, а также провести разведку полезных ископаемых. И больше всего информации, конечно же принесет самая глубокая скважина в мире. Вопрос только в том, где именно она находится. В этом мы сегодня и постараемся разобраться.
ОР-11
Не удивительно, что самая длинная скважина была сделана совсем недавно, в 2011 году. Добиться этого результата позволили новые, более совершенные технологии, прочные и надежные материалы, точные методики расчета.
Наверняка вам будет приятно узнать, что она находится в России, и была пробурена в рамках проекта «Сахалин-1». Все работы потребовали всего 60 дней, что намного превосходит результаты предыдущих изысканий.
Общая длина это рекордной скважины составляет 12 километров 345 метров, что пока остается непревзойденным рекордом. Ещё одно достижение – максимальная протяженность горизонтального ствола, составляющая 11 километров 475 метров. Пока никто не смог превзойти этот результат. Но это пока.
BD-04А
Эта нефтяная скважина в Катаре известна благодаря рекордной на то время глубине. Её полная длина составляет 12 километров 289 метров, из которых 10 902 метра – горизонтальный ствол. Построена она, кстати, в 2008 году, и целых три года удерживала рекорд.
Но известна эта глубокая скважина не только впечатляющими размерами, но и весьма печальным фактом. Она была построена рядом с нефтяным шельфом для проведения георазведки, а в 2010 году на ней произошла серьезная авария.
Кольская сверхглубокая скважина
Так скважина выглядит сейчас
Пробуренная ещё во время СССР, Кольская сверхглубокая скважина в 2008 году потеряла звание лидера. Но все равно, она остается одним из наиболее известных объектов такого типа и продолжает удерживать призовое третье место.
Работы по подготовке к бурению были начаты ещё в 1970 года. Планировалось, что эта скважина станет самой глубокой на Земле, достигнув отметки в 15 километров. Правда, достичь такого результата так и не получилось.
В 1992 году работы были приостановлены, когда глубина достигла впечатляющего значения в 12 километров 262 метра. Дальнейшие изыскания пришлось прекратить из-за отсутствия финансирования и поддержки государства.
С её помощью удалось получить массу интересных научных данных, глубже понять строение земной коры. Это как раз не удивительно, ведь проект был изначально полностью научным, не связанным с геологической разведкой или изучением месторождений полезных ископаемых.
Кстати, именно с Кольской сверхглубокой скважиной связана популярная легенда о «колодце в ад». Рассказывают, что дойдя до отметки в 11 километров, ученые услышали ужасающие крики. И вскоре после этого бур сломался. По легенде, это свидетельствует о существовании ада под землей, в котором мучаются грешники. Именно их крики и были услышаны учеными.
Правда, легенда не выдерживает никакой критики. Хотя бы потому, что ни одна акустическая аппаратура не смогла бы работать при давлении и температуре на этих отметках. Но, с другой стороны, довольно интересно рассуждать о том, что самая глубокая буровая скважина сможет достичь если не ада, то каких-нибудь других легендарных и мифических мест.
Пока же они всего лишь помогают ученым лучше понимать, как живет наша планета. И хотя до путешествия к центру земли ещё очень далеко, люди явно к этому стремятся.
Источник: https://megatopof.ru/goroda_stroeniya/glubokie-burovye-skvazhiny.html
Зачем в СССР пробурили самую глубокую «дыру» в мире
Самая глубокая скважина в мире находится на Кольском полуострове недалеко от города Заполярный (Мурманская область); её глубина составят 12 километров 262 метра, что является абсолютным мировым рекордом.
В 1997 году Кольская сверхглубокая была занесена в книгу рекордов Гиннеса, однако сама она к этому времени уже не работала: бурение было остановлено в 1992 году, скважина законсервирована, а то, что осталось от буровой установки, — брошено на произвол судьбы и фактически разграблено.
Однако за годы бурения советским ученым удалось сделать множество открытий, которые касались состава земной коры и пролили свет на некоторые научные вопросы.
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.
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.
Открытия советских ученых
Во-первых, обнаружилось, что температура в глубине земной коры совершенно не такая, как ожидали ученые, считавшие, что она будет низкой до глубины 15 километров. Оказалось, что на глубине в пять километров она составляет 75 градусов Цельсия, на семи — доходит до 120 градусов, а на глубине в 12 километров достигает 220 градусов.
Во-вторых, советская наука считала, что после более молодых гранитов должны пойти старые базальты. Эта теория была опровергнута. Слой грантов оказался в несколько раз толще, чем предполагалось, а под ним залегали менее прочные трещиноватые породы — архейские гнейсы (Архей — геологический период, продлившийся от 4 000 0000 лет назад до 2 500 000 лет назад).
На глубине от девяти до 12 километров нашли глубинные водоносные горизонты, которых вообще не ожидали обнаружить.
На глубине в 1,5–2 километра обнаружили рудный горизонт — породы, богатые редкоземельными металлами.
Был найден и оливиновый пояс планеты, гипотезу о существовании которого высказывал в начале XX века знаменитый геолог Владимир Афанасьевич Обручев. Его нашли глубже девяти километров, оказалось. что он содержит концентрацию золота, пригодную для разработки.
Было открыто, что образцы порода на глубине в три километра полностью соответствуют лунному грунту, что подтверждает теорию о том, что Луна в свое время под воздействием удара астероида могла отколоться от Земли.
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.
Источник: https://weekend.rambler.ru/read/42298064-12-km-262-m-zachem-v-sssr-proburili-samuyu-glubokuyu-dyru-na-zemle/
Самые глубокие скважины мира
Мечта проникнуть в недра нашей планеты, наравне с планами отправить человека в космос, долгие века казалась абсолютно неосуществимой. В 13 веке китайцы уже рыли скважины глубиной до 1200 метров, а с появлением в 1930-х годах буровых установок европейцам удалось проникнуть на глубину трех километров, однако это были лишь царапины на теле планеты.
Как глобальный проект, идея пробурить верхнюю оболочку Земли появилась в 1960-х годах. Гипотезы о строении мантии строились на косвенных данных, таких как сейсмическая активность.
И единственный способ буквально заглянуть в земные недра заключался в бурении сверхглубоких скважин.
Сотни скважин на поверхности и в глубине океана дали ответы на некоторые из вопросов ученых, но времена, когда с их помощью проверяли самые разные гипотезы, давно прошли.
Давайте вспомним список глубочайших скважин на земле …
Siljan Ring (Швеция, 6800 м)
В конце 80-х годов в Швеции в кратере Сильян Ринг пробурили одноименную скважину. По гипотезе ученых, именно в том месте предполагалось найти месторождения природного газа небиологического происхождения. Результат бурения вызвал разочарование как инвесторов, так и работников науки. Углеводороды в промышленных масштабах обнаружены не были.
Zistersdorf UT2A (Австрия, 8553 м)
В 1977 году в районе венского нефтегазоносного бассейна, где скрывалось несколько небольших месторождений нефти, была пробурена скважина Zistersdorf UT1A. Когда на глубине 7544 м обнаружились неизвлекаемые запасы газа, первая скважина неожиданно обрушилась, и компании OMV пришлось пробурить вторую. Однако на этот раз проходчики не нашли углеводородных ресурсов глубокого залегания.
Hauptbohrung (ФРГ, 9101 м)
Знаменитая Кольская скважина произвела неизгладимое впечатление на европейскую общественность.
Многие страны начали готовить свои проекты сверхглубоких скважин, но отдельно стоит отметить скважину Хауптборунг, разрабатываемую с 1990 по 1994 год в Германии.
Достигшая отметки всего 9 км, она стала одной из самых известных сверхглубоких скважин благодаря открытости данных буровых и научных работ.
Baden Unit (США, 9159 м)
Скважина, пробуренная компанией Lone Star вблизи города Анадарко. Ее разработка началась в 1970 году и продолжалась на протяжении 545 дней. Всего на эту скважину ушло 1,700 тонн цемента и 150 алмазных долот. А ее полная стоимость обошлась компании в 6 млн долларов.
Bertha Rogers (США, 9583 м)
Еще одна сверхглубокая скважина, созданная в районе нефтегазоносного бассейна Анадарко в штате Оклахома в 1974 году. Весь процесс бурения занял у рабочих компании Lone Star 502 дня. Работу пришлось прекратить, когда проходчики наткнулись на глубине 9,5 километров на расплавленное месторождение серы.
Кольская сверхглубокая (СССР, 12 262 м)
Занесена в Книгу рекордов Гиннеса как «самое глубокое вторжение человека в земную кору». Когда в мае 1970 года у озера с труднопроизносимым названием Вильгискоддеоайвинъярви начиналось бурение, предполагалось, что скважина достигнет глубины в 15 километров. Но из-за высоких (до 230°С) температур работу пришлось свернуть. На данный момент Кольская скважина законсервирована.
Про историю этой скважины я вам уже рассказывал — Загляните в Кольскую сверхглубокую скважину !
BD-04A (Катар, 12 289 м)
7 лет назад на нефтяном месторождении Al-Shaheen в Катаре была пробурена геологоразведочная скважина BD-04A. Примечательно, что буровая платформа компании Maersk смогла достигнуть отметки в 12 километров в рекордные 36 дней!
OP-11 (Россия, 12 345 м)
Январь 2011 года ознаменовался сообщением от компании Exxon Neftegas, что бурение самой длинной скважины с большим отходом от вертикали близко к завершению. ОР-11, расположенная на месторождении «Одопту», также поставила рекорд по протяженности горизонтального ствола – 11,475 метров. Проходчики смогли завершить работу всего за 60 дней.
Общая длина ствола скважины OP-11 на месторождении Одопту составила 12345 метров (7,67 мили), тем самым установлен новый мировой рекорд по бурению скважин с большим отходом забоя от вертикали (БОВ).
ОР-11 также заняла первое место в мире по расстоянию между забоем и точкой забуривания по горизонтали — 11475 метров (7,13 мили).
Компания ЭНЛ осуществила работы по бурению рекордной скважины всего за 60 дней, используя технологии скоростного бурения и комплексного контроля качества бурения, разработанные компанией «ЭксонМобил», достигнув наивысших показателей в бурении каждого фута скважины ОР-11.
«Проект «Сахалин-1″ продолжает вносить свою лепту в лидерство России в мировой нефтегазовой отрасли, — заявил Джеймс Тейлор, президент ЭНЛ. — На сегодняшний день 6 из 10 самых протяженных скважин БОВ, включая скважину OP-11, пробурены в рамках проекта «Сахалин-1″ с использованием технологий бурения корпорации «Эксон Мобил».
Специально сконструированная буровая установка «Ястреб» применялась на протяжении всего времени работы проекта, устанавливая многочисленные отраслевые рекорды по длине ствола, скорости бурения и показателям направленного бурения.
Новый рекорд мы также поставили, сохраняя при этом отличные показатели в области безопасности, охраны труда и окружающей среды».
Месторождение Одопту, одно из трех месторождений проекта «Сахалин-1″, расположено на шельфе, на расстоянии 5-7 миль (8-11 км) от северо-восточного побережья острова Сахалин.
Технология БОВ позволяет успешно проводить бурение скважин с берега под дном моря для достижения шельфовых залежей нефти и газа, не нарушая при этом принципов безопасности и охраны окружающей среды, в одном из сложнейших для освоения субарктических регионов мира.
П.С. А вот что пишут в комментах: tim_o_fay: давай отделим мух от котлет 🙂 Длинная скважина ≠ глубокая. Та же BD-04A из своих 12 289 м имеет 10 902 м горизонтального ствола.
http://www.democraticunderground.com/discuss/duboard.php?az=view_all&address=115×150185
Соответственно вертикали там километр с хвостиком всего. Что это значит? Это значит низкие (сравнительно) давление и температуру на забое, мягкие породы (с хорошей скоростью проходки) и т.д. и т.п. OP-11 из той же оперы. Не скажу, что бурить горизонталки просто (восьмой год этим занимаюсь), но всё же намного проще чем сверхглубокие. Bertha Rogers, СГ-3 (Кольская), Baden Unit и прочие с большой истинной вертикальной глубиной (дословный перевод с
англоязычного True Vertical Depth, TVD) — это действительно нечто запредельное. В 1985 году на пятидесятилетие СОГРТ съехались бывшие выпускники со всего Союза с рассказами и подарками для музея техникума. Тогда я и сподобился пощупать кусочек гранито-гнейсов с глубины более 11,5 км 🙂 [источники]
- источники
- http://xn—80a1av.xn—p1ai/news/okha/66699/
- http://dnpmag.com/2015/03/17/gde-naxodyatsya-samye-glubokie-skvazhiny/
И еще что нибудь для вам про глубокое глубокое : вот например Самая глубокая в мире пещера, а вот морская Самая глубокая дыра (Dean’s Blue Hole). Посмотрите еще на Новый самый глубокий бассейн в мире и необычный Самый глубокий каньон на Земле. Вспомним еще, что происходит На дне мира Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=61386
Источник: https://masterok.livejournal.com/2272055.html
Загрузка...
