Водоснабжение

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

В СССР подземное строительство представляло собой крупную и важную отрасль, внесшую вклад в развитие советской экономики и науки. Была создана научная национальная школа, специалисты которой реализовывали смелые проекты, проектировали и планировали уникальные объекты. Так в мае 1970 года было начато бурение Кольской скважины, по сложности сопоставимое с полетом в космос.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

Кольский полуостров. Автор фото: Alexey Elfimov/Unsplash

Зачем нужны скважины?

Вторая половина XX века в мире характеризовалось ростом урбанизации, формированием «общества потребления», научно-технической революцией (НТР).

Теперь наука, применение принципиально новых технологий, автоматизация производства стали главными факторами роста и развития экономики. Развивались наукоёмкие направления  — электроника, атомная энергетика, космонавтика.

Возрастала роль сырья, наблюдался рост использования алюминия, титана, нефти и газа.

Тема изучения глубинного строения земной коры стала весьма актуальной для дальнейшего развития добывающей промышленности. Более того, человечество смогло бы получить ответы на многие вопросы, связанные с возникновением планеты Земля, образованием месторождений полезных ископаемых.

Поэтому подобные скважины бурили по всему миру. Но, достигнуть глубины 12 262 метра смогли только советские специалисты. Например, в США на тот момент скважины в среднем были глубиной до 9 600 метров, американцы применяли установки грузоподъемностью 6-8 М, давлением насосов 50 Мпа.

Но, советские инженеры смогли создать технологию проходки, обеспечивающую бурение скважины на запланированные большие глубины, с помощью установки меньшей грузоподъемности – 5МН и давлением нагнетания (40 Мпа).

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

В Германии хотели повторить рекорд советских ученых на Кольской скважине, однако бурение было прекращено из-за аварий и по техническим причинам. А, в 1992 году прекратили работы и на Кольской сверхглубокой скважине.

Побить рекорд Кольской скважины все-таки смогли, но только по показателю длины. Это наклонные скважины для разработки больших газовых и нефтяных месторождений, которые бурились под острым углом.

В 2008 году пробурена нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A, длина которой составила 12 290 метров в нефтяном бассейне Аль-Шахин, Катар. В 2011 году  этот рекорд уже был побит нефтяной скважиной месторождения Одопту-море проекта Сахалин-1 (длина 12 345 метров).

В июне 2013 года была пробурена скважина Z-42 Чайвинского месторождения (длина 12 700 метров).

Секрет советской технологии

Особенность советской технологии заключалась в проводке скважины опережающим стволом с помощью отечественного турбинного способа бурения с применением бурильных труб из алюминиевых сплавов. Эту установку создал коллектив Уралмашзавода (г. Свердловск/ н. в. Екатеринбург).

Были разработаны и внедрены породоразрушающие инструменты и забойные двигатели с соответствующей глубинным условиям характеристикой, в том числе долота с маслонаполненной герметизированной опорой, редукторные турбобуры, устойчиво работающие в области оптимальных скоростей вращения.

Созданы и внедрены средства контроля работы турбобура на забое, без которых невозможно бурение забойным двигателем на глубинах более 8—9 км. Внедрены высокопрочные (с пределом текучести до 500 МПа) и термостойкие (до 200 °С) легкосплавные трубы, обеспечивающие практически безаварийные условия работы при высоких скоростях спуска и подъема бурильного инструмента в скважине.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

Анализ данных сверхглубокого бурения

Кольский полуостров сложен главным образом докембрийскими кристаллическими породами, которые распространены и на территории Финляндии, Швеции, Норвегии. Изучению геологического строения этого региона геологи посвятили многие годы.

В начале 60-х гг. XX века идея организации глубинного изучения земных недр стала наиболее актуальной, так на тот момент в СССР и США были пробурены скважины глубиной 7-9 км для поиска нефти и горючего газа, которые закладывались в осадочных бассейнах. Но, такие скважины были неэффективны для изучения строения и состава глубоких областей коры.

В 1965 г. была разработана комплексная научно-техническая программа изучения глубинного строения земной коры. В ней было обозначено, что в первую очередь необходимо осуществить бурение  Кольской и Саатлинской сверхглубоких скважин.

Аналогичная программа была разработана и в США – проект «Мохол»/ Project Mohole. Проект осуществлял Национальный научный фонд США/ National Science Foundation, но американцев больше всего интересовало бурение коры под Тихим океаном.

Исследователи, работающие над проектом, руководствовались гипотезой о том, что толщина океанского дна до поверхности Мохоровичича (нижняя граница земной коры, отделяющая земную кору от мантии) гораздо меньше, чем на суше.

Кстати, в честь ученого, изучавшего земную кору и мантию Андрии Мохоровичича/ Andrija Mohorovičić и был назван проект, в названии также фигурирует слово hole/«дыра»

Для бурения было выбрано место с глубиной океана порядка 3,5 км недалеко от острова Гуадалупе. Всего было пробурено 5 пробных скважин с заглублением в дно до 180 метров. Но, проект закрыли в связи с перерасходом средств.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

К началу 70-х годов были закончены подготовительные работы для бурения Кольской сверхглубокой скважины, а в мае 1970 г. было начато бурение Кольской скважины СГ-3, через 10 лет ее глубина уже составляла 10,7 км.

В целях организации работ по бурению скважины была образована Кольская комплексная геолого-разведывательная экспедиция глубокого бурения.

С 1992 года она была преобразована в Научно-производственный центр «Кольская сверхглубокая»), работавшая под руководством Давида Губермана.

На тот момент была получена уникальная геолого-геофизическая информация о глубинном строении Балтийского щита.

На основании непосредственного изучения минерально-геохимического состава пород керна и проведения комплекса геофизических исследований в стволе скважины, получены данные о вещественном составе и физическом состоянии глубинных пород, существенно отличающиеся от данных модели разреза, составленной по геофизическим данным до бурения скважины.

Они имеют важное значение для прогноза скрытых месторождений минерального сырья — железных руд, меди, никеля, слюды и редких металлов не только на Кольском полуострове, но и в других древних массивах.

На основании этих данных стала также возможной обоснованная интерпретация геофизических материалов, играющая большую роль при разработке тектонических проблем геологии. Сделан существенный вклад в разработку термической модели формирования земной коры, учитывающий реальную долю эндогенного тепла.

После завершения работ на Кольской скважине, когда глубина скважины достигла бы 13 000 метров, планировалось создать уникальную в мире природную лабораторию для исследования глубинных процессов, протекающих в земной коре, проведения долговременных наблюдений за температурным режимом, изучения условий и возможностей захоронения промышленных отходов на больших глубинах, испытаний и совершенствования приборов и методов геолого-геофизических, геохимических и гидрогеологических исследований.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

Кольская сверхглубокая скважина сегодня

Но, планам по созданию лаборатории не суждено было исполнится. Ходило много слухов и мифов о скважине, в том числе, что советских инженеров дальше дьявол не пустил, из скважины были слышны стоны грешников.

В том, числе, что именно из-за бурения Кольской скважины распался Советский Союз. Эти мифы и слухи, как правило, запускали юмористы и специалисты, работающие на бурении скважины.

А, в Финляндии, как-то на 1 апреля в одной из местных газет был специально подготовлен юмористический материал об адской советской скважине.

В 1984 году случилась авария – буровая колонная застряла на глубине 12 066 метров, при подъеме сам бур и несколько труб так и остались в скважине. Дальнейшие попытки тоже были безуспешными. В 1992 году, когда глубина скважины достигла 12 226 метров было принято решение прекратить работы и законсервировать скважину. В 1997 году скважина была отмечена в Книге рекордов Гиннесса.

Не смотря на большое количество мифов и слухов о скважине, сегодня научно-производственный центр «Кольская сверхглубокая» выглядит именно, как после адского взрыва. В 1995 году финансирование центра было полностью прекращено, в 2008 году в научном центре числилось всего 20 сотрудников, хотя на начало 80-х гг. штат сотрудников составлял порядка 500 специалистов.

В дальнейшем Росимущество по Мурманской области ликвидировал научный центр, в связи с «нерентабельностью». Оставшееся оборудование демонтировали, остались только разрушенные постройки. Сама скважина законсервирована и постепенно разрушается. Стоимость восстановления — около ста миллионов рублей.

По мнению специалистов, на данный момент можно восстановить научную аппаратуру и открыть институт для обучения специалистов по шельфовому бурению. Помимо научного центра можно создать музей, туристический комплекс, ведь скважина является местом притяжения туристов. Но, сейчас достижения советской науки и техники находятся в руинах.

По материалам книги Кольская сверхглубокая. Исследование глубинного строения континентальной коры с помощью бурения Кольской сверхглубокой скважины.— М: Недра. 1984,—490 с. (Министерство геологии СССР).

Крики из недр Земли: Зачем учёные экстренно запечатали Кольскую сверхглубокую скважину

В начале 60-х СССР запустил первую в мире комплексную научно-техническую программу по изучению недр Земли.

За 10 лет удалось добиться немалых успехов, а уже к началу 70-х разработали систему безредукторных турбобуров — самых надёжных забойных комбайнов.

Тогда же разработали классификацию, согласно которой сверхглубокими считались скважины от семи километров, а бурить такие для добычи полезных ископаемых в недрах Земли оказалось не так сложно.

https://www.youtube.com/watch?v=Lpd9t7k3YZQ\u0026pp=ygWBAtCh0LLQtdGA0YXQs9C70YPQsdC-0LrQsNGPINGB0LrQstCw0LbQuNC90LA6INGH0YLQviDRjdGC0L4g0YLQsNC60L7QtSwg0LfQsNGH0LXQvCDQuNGFINCx0YPRgNGP0YIsINC_0YDQvtCx0LvQtdC80Ysg0LHRg9GA0LXQvdC40Y8sINC60LDQutC-0Lkg0LPQu9GD0LHQuNC90Ysg0LTQvtGB0YLQuNCz0LDQtdGCLCDQs9C10L7Qu9C-0LPQuNGH0LXRgdC60L7QtSDRgdGC0YDQvtC10L3QuNC1LCDQotCe0J8g0LIg0KDQvtGB0YHQuNC4INC4INC80LjRgNC1

Главный противник в экономической войне к тому моменту практически утратил волю к победе: в США работы по бурению сверхглубоких скважин на дне океана вблизи острова Мауи в цепи Гавайских островов провалились. Так что выиграть гонку технологий было делом чести.

Читайте также:  Трубы канализационные НПВХ: плюсы и минусы использования, что говорится в ГОСТ, характеристики, критерии выбора для внутренней и наружной канализации, инструкция по монтажу

Советские геологи указали на Балтийский щит, располагающийся на Кольском полуострове, ведь именно там породы возрастом свыше трёх миллиардов лет ближе всего к поверхности. Выбрали место неподалёку от озера Вильгискоддеоайвинъярви (с финского «Под волчьей горой»), в 10 километрах к западу от города Заполярного.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

Фото © ТАСС / Майстерман Семён

По расчётам учёных, на Балтийском щите на глубине в три километра бурильщики должны были наткнуться на гранит. Далее шли базальтовые породы, затем мантия — расплавленная порода.

Проект представлял в первую очередь научный интерес, но и добычу полезных ископаемых в перспективе никто не отменял. Путешествие к центру Земли приурочили к 100-летию со дня рождения Ленина.

Главными инициаторами проекта стали министр геологии СССР Евгений Козловский и его непосредственный автор Давид Губерман.

Для многих это станет новостью, но в то время попасть в проект «Кольская сверхглубокая скважина» (СГ-3) было сложнее, чем полететь в космос. Сотни претендентов, увлечённых подземной романтикой, заполняли анкеты, участвовали в тестированиях, проходили строжайшие медосмотры — и большинство из них признавали негодными к такой работе.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

Фото © ТАСС / Майстерман Семён

После долгой подготовки штат из 300 человек, включая 16 научно-исследовательских лабораторий, был наконец сформирован.

Условия были лучше, чем у нефтяников: каждый бурильщик получил правительственную квартиру, а месячный оклад сотрудника составлял в районе 1000 рублей (при инженерской месячной зарплате в СССР в 148 рублей).

Подписавшись на СГ-3, каждый из счастливчиков не только оказывался причастен к великому, но и обеспечивал себя и своих близких на многие годы. Члены экспедиции были полны оптимизма, не зная, что их ожидает впереди.

Поскольку проект был засекречен, использовали только отечественное оборудование, которое, впрочем, было на уровне. Стартовали с серийной буровой установкой «Уралмаш-4Э». Работа велась непрерывно, но много времени отнимали подготовительные операции.

Одна восьмичасовая рабочая смена уходила на спуск аппарата, одна на бурение, ещё одна — на подъём. В среднем за сутки удавалось пройти четыре метра породы.

На глубине в три километра обнаружили лунную породу, идентичную той, что добыли к тому времени на поверхности Луны с помощью «Лунохода-1».

Когда прошли глубину пять километров, теория получила первую звонкую пощёчину от практики: базальт не сменял гранит, а температура, которая, по заверениям учёных, не должна была на всём пути превышать 150 градусов по Цельсию, подскочила до 220 градусов ещё до достижения сверхглубины. К этому моменту участились аварии и несчастные случаи, будто сама природа просила людей остановиться.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

Фото © ТАСС / Майстерман Семён

У многих участников экспедиции начались проблемы со здоровьем, в частности панические атаки и сердечные приступы. Техника тоже перестала справляться.

Дело дошло до того, что старую установку пришлось менять на «Уралмаш-15000» — бур с вращающейся головкой, устойчивой к износу.

Дальше начались очень странные дела: на глубине в восемь километров обнаружили 14 принципиально новых видов микроорганизмов, хотя раньше считалось, что там жизни нет.

На глубине 10 километров бурильщики добрались до кубышки — обнаружили концентрацию золота в 78 граммов на тонну, это в два раза выше нормы для промышленной разработки.

Обнаружили также медь и никель, которые оказалось на удивление легко извлекать. Пробив 12 километров, бурильщики неожиданно попали в пустоту. И это многих испугало. Ожидали чего угодно, но не такого.

Где, в конце концов, базальт?

Помимо пустоты, за которой ничего не оказалось, геологи начали слышать странные звуки, похожие на крики людей, которых либо варят в кипятке, либо казнят жесточайшим способом. В тот же момент атеизм многих участников растаял как дым. Автор проекта и директор скважины Давид Губерман, не веривший в ад и чертовщину, держался дольше всех, но и он не смог найти происходящему научного объяснения.

Существует версия, что образцы «страшных звуков» записаны и хранятся под грифом «Совершенно секретно» и что те, кто их слышал, сошли с ума. Ни опровергнуть, ни подтвердить эту информацию до сих пор не смогли.

Даже объективные результаты каротажа — планового послойного измерения температуры, магнитной восприимчивости и радиоактивности — показывали нестабильные, плавающие результаты.

В одних учёные видели таинственный электромагнитный сигнал и излучение, в других — абсолютно ничего, полную тишину.

Сверхглубокая скважина: что это такое, зачем их бурят, проблемы бурения, какой глубины достигает, геологическое строение, ТОП в России и мире

Кадр из фильма «Кольская сверхглубокая», режиссёр Арсений Сюхин, сценаристы Виктор Бондарюк, Сергей Торчилин © Кинопоиск

Шок и полная неясность заставили геологов и бурильщиков сделать паузу. Об этом мало говорили, но ещё на старте СГ-3 к геологам регулярно приходили с визитами старейшины местных аборигенов — саами и лопарей — и предупреждали, что гнев потревоженных подземных жителей может навлечь беду. Когда началась череда аварий и несчастных случаев, об этих предупреждениях вспомнили.

В 1983 году, когда исследователи вышли на глубину 12 километров, произошёл обрыв буровой колонны. Местные предупреждали геологов, что «подземные жители послали финальное предупреждение», но слушать шаманов никто не стал.

Однако возобновить бурение с той же отметки не удалось — впереди случился обвал, поэтому трогаться пришлось с глубины семь километров. Апогеем второй попытки бурения стал мощный взрыв, раздавшийся в глубине скважины.

Только по счастливой случайности никто не погиб — вся смена к тому моменту поднялась на поверхность.

Никаких взрывчатых веществ в СГ-3 не оставляли, поэтому взрыв имел глубинное происхождение. В этот момент была достигнута глубина 12 262 метра. И, хотя в СССР всего было прорыто 30 сверхглубоких скважин, СГ-3 осталась уникальной во всех смыслах.

Ажиотаж перестройки совпал с «русской сенсацией» — после взрыва на Кольской о проекте узнали зарубежные журналисты.

Уже в 1989 году в Финляндии и Америке начали появляться последователи сект, которые считали, что русские докопались до ада и выпустили оттуда самого Сатану и что теперь грядёт Апокалипсис.

Упор делали на то, что проект СГ-3 начал стопориться на роковом «тринадцатом метре», а именно там находятся ворота в ад. Сектанты приходили на телевидение и кричали, что в «Советском Союзе нашли дорогу в ад».

Совпадение или нет, но после этого темпы бурения пошли на спад, а в 1994 году проект окончательно свернули из-за нехватки финансирования. В 1995 году СГ-3 законсервировали, а сейчас это место паломничества сталкеров.

Но именно благодаря амбициозному проекту СССР мир узнал, что возраст Земли на полтора миллиарда лет больше, а сам человек способен опуститься в твердь земную на глубину Марианской впадины и даже глубже.

О другой причине отказа от бурения позднее рассказывали местные шаманы — по их словам, учёные «услышали предупреждение» и не стали искушать судьбу, продвигаясь вглубь древней породы.

Путешествие к центру Земли: история Кольской сверхглубокой скважины — Недвижимость Onlíner

 darriuss.  superdeep.pechenga.ru, wikipedia.org

29 мая 1953 года Эдмунд Хиллари и шерпа Тенцинг Норгей впервые в истории взошли на «Вершину мира», наконец-то покорив Эверест. 23 января 1960-го Дон Уолш и Жак Пикар спустились на батискафе «Триест» на дно Марианской впадины.

В 1961 году Юрий Гагарин полетел в космос, а в 1969-м Нил Армстронг ступил на Луну. В 1950—1960-е годы казалось, что возможности человека ограничены только его фантазией. Бросив себе очередной вызов, люди решили проникнуть и в земные недра — так глубоко, как никогда ранее.

В 1970 году в СССР началось сооружение 15-километровой скважины, которая должна была вплотную приблизиться к границе Мохоровичича — условного слоя, разделяющего земную кору и мантию. Onliner.

by рассказывает об уникальном советском проекте по изучению непознанного, трудностях при его реализации и сделанных в процессе открытиях, шокировавших ученых.

О структурном устройстве Земли все наверняка еще помнят из школьного курса географии. В центре расположено ядро с твердой железо-никелевой серединой, окруженной жидкой расплавленной оболочкой.

Достичь его невозможно сейчас и вряд ли станет реально в сколь-нибудь обозримом будущем. Выше ядра находится мантия, состоящая преимущественно из вязких силикатных пород, богатых железом и магнием.

Сверху все это богатство прикрыто относительно тонкой и твердой земной корой.

На континентах земная кора толще, чем под океанами. Она складывается из гранитного и базальтового слоев и присыпана осадочными породами. В основе же океанических бассейнов — лишь осадочный и базальтовый слои, гранитный отсутствует, что делает мантию достижимой мечтой всех геологов. Этим обстоятельством и решили воспользоваться американцы в самом начале 1960-х.

В 1961 году в активную фазу вошел проект «Мохол». Его целью было пробурить в Тихом океане рядом с мексиканским островом Гуадалупе скважину, которая прошла бы через земную кору и достигла границы Мохоровичича.

В рамках экспериментального этапа проекта весной 1961-го американцы пробурили пять пробных скважин, глубочайшая из которых достигла 180 метров под дном океана.

Читайте также:  Насос для скважины Grundfos: плюсы и минусы приборов фирмы Грундфос, серии моделей погружных глубинных помп (SP, SQ, SQE), как подключить и обслуживать?

Это был уникальный опыт, доказавший, что даже с плавучей незакрепленной платформы, под которой находилось 3,5 километра воды, бурение принципиально возможно.

Впрочем, на пути беспрецедентных научных успехов США стал Конгресс страны, отказавшийся в конечном итоге финансировать дорогостоящий «Мохол». Его цели, какими бы фундаментальными они ни были для человечества, оказались совершенно непонятны сенаторам и конгрессменам. Впрочем, эстафету у Соединенных Штатов тут же подхватил их заклятый враг — Советский Союз.

На фоне яростной космической гонки и прочего противостояния во всех возможных сферах жизни СССР не мог, разумеется, остаться равнодушным к достижениям американцев. В 1962 году Никита Хрущев утвердил научную программу «Изучение недр Земли и сверхглубокое бурение».

Была поставлена задача соорудить скважину, которая достигла бы семикилометровой глубины. Причем сделать это предполагалось не в океане, а на континенте, что существенно усложняло проект.

При этом геологи предполагали, что увеличение стоимости и продолжительности работ компенсируется несравнимо более ценными научными результатами.

Площадкой для реализации эксперимента был выбран Кольский полуостров. Этот самый север европейской части страны располагается на Балтийском щите. Данное образование сложено из древнейших пород и к тому же подверглось сильной эрозии. Осадочный слой здесь оказался минимальным, а во многих местах гранит земной коры выходит прямо на поверхность.

Это должно было облегчить работу буровиков, первой целью которых было прохождение гранитов и достижение границы Конрада, то есть кровли базальтового слоя коры, за которым уже находилась мантия. Предполагалось, что базальт начинается на глубине 6—7 километров. Впоследствии проектная глубина скважины выросла в два с лишним раза — до 15 километров.

В конце 1960-х геологи, отвечавшие за проект, обосновались на севере Мурманской области, в 10 километрах от города Заполярный у озера с невероятным названием Вильгискоддеоайвинъярви. После подготовительной стадии, в мае 1970-го, бурение Кольской сверхглубокой скважины началось.

Как происходит стандартное бурение какой-нибудь средней скважины, скажем, для нефтегазового комплекса? Двигатель буровой установки, расположенной на поверхности, вращает колонну стальных труб, в нижней части которой находятся долота с одной или несколькими буровыми коронками, армированными твердыми сплавами или алмазами.

Одновременно в формируемую скважину закачивается специальный буровой раствор. Это особая сложносоставная глинистая смесь, выполняющая множество важных функций.

Во-первых, она охлаждает породоразрушающий инструмент, во-вторых, ее давление обеспечивает дополнительную устойчивость стенкам буровой колонны, в-третьих, эта смесь, возвращаясь на поверхность, выносит с собой шлам, мелкие частицы породы.

Бурение сверхглубоких скважин имеет свои характерные особенности, значительно усложняющие его. В первую очередь, необходимо уменьшить вес многокилометровой колонны буровых труб. Для этого вместо стальных труб на Кольском полуострове использовали трубы из легких алюминиевых сплавов.

По мере увеличения глубины скважины растет и горное давление, обусловленное весом породы. Чтобы компенсировать его и обеспечить устойчивость колонны трубы, модифицируется состав бурового раствора.

Наконец, вместо двигателей на поверхности, обеспечивающих функционирование всего механизма, используются специальные турбины, которые расположены непосредственно у буровых коронок и приводятся в движение давлением раствора.

В среднем скорость бурения Кольской сверхглубокой составляла около 1—3 метров в час.

По прохождении приблизительно десятка метров буровую колонну приходилось поднимать на поверхность для извлечения керна, цилиндра горной породы, образующегося в полой буровой трубе по мере ее углубления.

Именно керн представлял особый интерес для геологов, а его изучение позволило сделать выводы о внутренней структуре земной коры. По мере роста длины скважины росло и время, которое требовалось для спуско-подъемных операций.

До глубины в 7 километров работы по бурению Кольской сверхглубокой скважины проходили в более-менее штатном режиме. Далее ученые прогнозировали окончание стабильного гранитного слоя и границу Конрада — переход в нижний слой земной коры, базальтовый.

При этом в своих предположениях геологи основывались на резком увеличении скорости сейсмических волн после семикилометровой отметки, что означало принципиальное изменение состава горной породы.

Оно действительно произошло, но полученные результаты анализа керна оказались совершенно неожиданными.

Ранее ученые предполагали, что ниже гранитов находится еще более плотная порода. Вместо этого они обнаружили высокопористую многокилометровую зону с кавернами и большим содержанием водорода, к тому же пропитанную водным раствором.

Это было совершенно феноменальное открытие, абсолютно не согласовывавшееся с прежними представлениями об устройстве земной коры, по крайней мере на этом участке Балтийского щита.

Вместе с научным шоком изменение условий бурения принесло и тяжелые проблемы.

Во-первых, начала расти температура в скважине. На отметке в 7 километров она составляла 120°С, а к 12 километрам достигла уже 230°С. Оборудование, не рассчитанное на подобное пекло, стало часто выходить из строя.

Кроме того, даже во время прохождения однородных прочных гранитов и тем более после попадания в зону каверн и трещин скважина стала отклоняться от вертикали.

Тонкая многотонная нить длиной 12 километров и диаметром 92 сантиметра на поверхности и 21,5 сантиметра в нижней части стала искривляться. К 12-му километру отклонение от вертикали составило 840 метров.

Ствол колонны периодически обрывался, и восстановить его целостность на такой глубине не представлялось возможным. Приходилось начинать бурение заново от последнего целого участка. В конечном итоге Кольская скважина превратилась в систему из нескольких скважин, чем-то напоминающую корневую систему дерева.

В октябре 1976 года вместо серийной буровой установки «Уралмаш-4Э», работавшей до глубины в 7 километров, на площадке Кольской сверхглубокой была смонтирована новая уникальная буровая «Уралмаш-15000», которая и должна была достичь красивой цифры. Должна была, но не достигла.

Тем не менее к этому моменту научный проект превратился в солидное предприятие. Высота буровой вышки составила 68 метров, вокруг нее разместились научные лаборатории, кернохранилище и ремонтно-механический завод — целый научный городок.

6 июня 1979 года случилось первое историческое событие. Буровики отрапортовали о достижении отметки в 9584 метра. Кольская скважина стала самой глубокой скважиной в мире, превзойдя американскую нефтяную рекордсменку «Берту Роджерс» (9583 метра). Буровой мастер Федор Атарщиков сделал в вахтенном журнале торжествующую запись: «Забой — 9584 метра. „Берта Роджерс“, чао, гуд бай».

В начале 1980-х произошло и второе историческое событие. Кольская сверхглубокая прошла 11 022 метра, обойдя Марианскую впадину. На такую глубину внутрь собственной колыбели человечество еще не забиралось.

В сентябре 1984 года была достигнута глубина в 12 066 метров, и тут случился очередной обрыв буровой колонны. Это была настоящая трагедия для буровиков, ведь им пришлось начинать все практически заново, все с тех же 7 километров, вновь и вновь проходя трещины и каверны нижнего слоя земной коры на сложнейшем пути к центру Земли.

В 1990 году мастера дошли до отметки в 12 262 метра, но их опять ждал обрыв колонны, от которого научный коллектив уже не оправился.

Практически полное прекращение финансирования проекта на фоне распада Советского Союза и последовавших за ним «лихих» девяностых убило уникальный объект.

Сначала его лишь законсервировали, оставив людям, работавшим над делом всей жизни целых 20 лет, надежду на его реанимацию, а в 2008 году объект «Кольская сверхглубокая скважина» был окончательно закрыт.

Буровое оборудование было демонтировано, а буровики уехали зарабатывать к более благодарным «хозяевам» из нефтянки. Ученые поначалу остались, но бессмысленное существование в Заполярье в конце концов вынудило отправиться на Большую землю и их. Инфраструктура объекта, покинутого людьми, под ударами суровой северной погоды стала быстро деградировать. Что не добила природа, разворовали люди.

Так сейчас выглядит заваренный ствол 12-километровой нити, будто иголкой пронзающей Землю на невиданную ранее глубину.

Несмотря на трагическую судьбу уникального проекта, Кольская сверхглубокая и по сей день остается самой глубокой скважиной планеты, хотя по общей длине ее уже превзошла одна из скважин российского нефтегазового проекта «Сахалин-1». Ее бурили под острым углом к поверхности, достигнув отметки в 12 700 метров, но в длину, а не в глубину.

Научные же достижения двадцатилетней работы переоценить сложно. Да, из-за недостатка финансирования и технических проблем буровикам так и не удалось достигнуть плановой глубины в 15 километров. Но ученые все равно получили ценнейшую информацию о внутреннем устройстве планеты, которая порой переворачивала их устоявшиеся представления о нем.

Когда во время Международного геологического конгресса, проходившего в Москве в 1984 году, у одного из научных руководителей проекта члена-корреспондента АН СССР Владимира Белоусова спросили, что же самое главное показала Кольская скважина, ученый честно ответил: «Главное, она показала то, что мы ничего не знаем о континентальной коре».

Безусловно, когда-нибудь мировое сообщество вновь займется сверхглубоким бурением, чтобы все-таки узнать все и о континентальной, и об океанической коре. Когда-нибудь оно достигнет и границы Мохоровичича и впервые в своей истории получит в распоряжение материал мантии Земли.

Читайте также:  Органолептический анализ воды: методы и способы измерения показателей, как это происходит, можно ли сделать в домашних условиях

На фоне стагнации в покорении космоса своя родная планета наверняка еще способна удивить человечество.

И главный шаг на этом долгом пути был сделан в Советском Союзе, 30 лет назад, в заполярной лесотундре Кольского полуострова у озера с невероятным названием Вильгискоддеоайвинъярви.

Кольская сверхглубокая: скважина, ведущая в ад

При бурении Кольской сверхглубокой скважины инженеры сталкивались с немалым количеством трудностей. Один раз, на подходе к 13-му километру приборы зафиксировали странный шум, доносящийся из недр планеты, — желтые газеты тогда в один голос уверяли, что так звучать могут только вопли грешников из преисподней. Через несколько секунд после появления страшного звука прогремел взрыв…

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Космос под ногами: история Кольской сверхглубокой 

В конце 1970-х — начале 1980-х устроиться работать на Кольскую сверхглубокую, как запанибратски называют скважину жители поселка Заполярный Мурманской области, было сложнее, чем попасть в отряд космонавтов. Из сотен претендентов выбирали одного-двух.

Вместе с приказом о приеме на работу счастливцы получали отдельную квартиру и зарплату, равную двойному-тройному окладу московской профессуры. На скважине одновременно работало 16 исследовательских лабораторий, каждая — размером со средний завод.

С подобным упорством землю копали только немцы, но, как свидетельствует Книга рекордов Гиннеса, самая глубокая немецкая скважина чуть ли не вдвое короче нашей.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Отдаленные галактики изучены человечеством куда лучше, чем то, что находится под земной корой в каких-то нескольких километрах от нас. Кольская сверхглубокая скважина, звуки из которой в свое время так поразили обывателей, была своеобразным телескопом в загадочный внутренний мир планеты.

С начала XX века считалось, что Земля состоит из коры, мантии и ядра. При этом никто толком не мог сказать, где кончается один слой и начинается следующий. Ученые не знали даже, из чего, собственно, эти слои состоят.

Еще каких-то 50 лет назад они были уверены, что слой гранитов начинается на глубине 50 метров и продолжается до 3 километров, а затем идут базальты. Встретить мантию ожидалось на глубине 15−18 километров. В реальности все оказалось совершенно иначе.

И хотя в школьных учебниках все еще пишут, что Земля состоит из трех слоев, ученые с Кольской сверхглубокой скважины доказали, что это не так.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Кольская сверхглубокая описание

Кольская сверхглубокая в разрезе

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Балтийский щит

Проекты путешествия в глубь Земли появились в начале 1960-х сразу в нескольких странах. Бурить скважины старались в тех местах, где кора должна была быть потоньше — целью было достижение мантии.

Например, американцы бурили в районе острова Мауи, на Гавайях, где, по данным сейсмических исследований, древние породы выходят под океанское дно и мантия находится примерно на глубине 5 километров под четырехкилометровой толщей воды. Увы, ни одна океанская буровая глубже 3 километров не пробилась.

Вообще, почти все проекты сверхглубоких скважин мистическим образом заканчивались на трехкилометровой глубине. Именно в этот момент с бурами начинало происходить что-то странное: то они попадали в неожиданные сверхгорячие области, то их как будто откусывал какой-то невиданный монстр.

Глубже 3 километров прорвались всего 5 скважин, из них 4 — советские. И только глубина Кольской сверхглубокой превысила отметку 7 километров.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Первоначальные отечественные проекты также предполагали подводное бурение — в Каспийском море или на Байкале. Но в 1963 году ученый-буровик Николай Тимофеев убедил Государственный комитет по науке и технике СССР в том, что нужно создать скважину на континенте.

Хотя бурить придется несравненно дольше, полагал он, скважина будет куда ценнее с научной точки зрения, ведь именно в толще континентальных плит в доисторические времена происходили самые значительные перемещения земных пород. Точку для создания сверхглубокой скважины на Кольском полуострове выбрали не случайно.

Полуостров расположен на так называемом Балтийском щите, который сложен из самых древних известных человечеству пород.

Многокилометровый срез пластов Балтийского щита — наглядная история планеты за последние 3 миллиарда лет. Ее ученые намеревались «прочитать» при помощи Кольской сверхглубокой скважины

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Покорительница глубин и самая глубокая скважина в мире

Внешний вид Кольской буровой разочаровывал обывателя. Скважина не была похожа на шахту, которую рисует нам воображение. Никаких спусков под землю, в толщу уходил только бур диаметром чуть больше 20 сантиметров.

Воображаемый разрез Кольской сверхглубокой скважины выглядел как тонюсенькая иголочка, пронзившая земную толщу. Бур с многочисленными датчиками, находившийся на конце иголочки, поднимали и опускали в течение нескольких дней.

Быстрее было нельзя: прочнейший композитный трос может оборваться под собственным весом.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Кольская сверхглубокая фото

Кольская сверхглубокая

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что происходило в глубине, доподлинно неизвестно. Температура окружающей среды, шумы и прочие параметры передавались наверх с минутным запаздыванием. Тем не менее, бурильщики рассказывали, что даже такой контакт с подземельем может не на шутку испугать.

Звуки, доносившиеся снизу, и впрямь были похожи на вопли и завывания. К этому можно добавить длинный список аварий, преследовавших Кольскую сверхглубокую, когда она достигла глубины 10 километров.

Дважды бур доставали оплавленным, хотя температуры, от которых он может расплавиться, сравнимы с температурой поверхности Солнца. Однажды трос как будто дернули снизу — и оборвали. Впоследствии, когда бурили в том же месте, остатков троса не обнаружилось.

Чем были вызваны эти и многие другие аварии, до сих пор остается загадкой. Впрочем, вовсе не они стали причиной остановки бурения недр Балтийского щита.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

12 000 метров открытий и немного чертовщины

«Имеем самую глубокую дыру в мире — так надо пользоваться!» — горько восклицает бессменный директор научно-производственного центра «Кольская сверхглубокая» Давид Губерман.

В первые 30 лет существования Кольской сверхглубокой советские, а затем российские ученые прорвались на глубину 12 262 метра. Но с 1995-го бурение прекращено: стало некому финансировать проект.

Того, что выделялось в рамках научных программ ЮНЕСКО, хватало только на поддержание буровой станции в рабочем состоянии и изучение ранее извлеченных образцов пород.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Губерман с сожалением вспоминает, сколько научных открытий состоялось на Кольской сверхглубокой. Буквально каждый метр был откровением. Скважина показала, что почти все наши прежние знания о строении земной коры неверны. Выяснилось, что Земля вовсе не похожа на слоеный пирог.

«До 4 километров все шло по теории, а дальше началось светопреставление», — рассказывает Губерман. Теоретики обещали, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до глубины по крайней мере 15 километров. Соответственно, скважину можно будет рыть чуть ли не до 20 километров, как раз до мантии.

Но уже на 5 километрах окружающая температура перевалила за 700°C, на семи — за 1200°C, а на глубине 12 жарило сильнее 2200°C — на 1000°C выше предсказанного.

Ученые, работавшие на Кольской сверхглубокой скважине, поставили под сомнение теорию послойного строения земной коры — по крайней мере, в интервале до 12 262 метра. В школе нас учили: есть молодые породы, граниты, базальты, мантия и ядро. Но граниты оказались на 3 километра ниже, чем рассчитывали.

Дальше должны были быть базальты. Их вообще не нашли. Все бурение прошло в гранитном слое. Это сверхважное открытие, ибо с теорией послойного строения Земли связаны все наши представления о возникновении и размещении полезных ископаемых.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Согласно открытиям, сделанным учеными на Кольской сверхглубокой, последовательность слоев в земной коре выглядит следующим образом:

  1. метабазальты и пикриты
  2. метаосадочные породы
  3. основные интрузии
  4. гнейсы и мигматиты
  5. амфиболиты
  6. кристаллически-сланцеватые породы

Еще один сюрприз: жизнь на планете Земля возникла, оказывается, на 1,5 миллиарда лет раньше, чем предполагалось.

На глубинах, где считалось, что нет органики, обнаружили 14 видов окаменевших микроорганизмов — возраст глубинных слоев превышал 2,8 миллиарда лет.

На еще больших глубинах, где уже нет осадочных пород, исследователи с Кольской сверхглубокой обнаружили метан в огромных концентрациях. Это полностью и совершенно разрушило теорию биологического происхождения углеводородов, таких как нефть и газ.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Демоны и ад Кольской сверхглубокой

Были и почти фантастические сенсации.

Когда в конце 1970-х годов советская автоматическая космическая станция привезла на Землю 124 грамма лунного грунта, исследователи Кольского научного центра, работающие на самой глубокой скважине в мире, установили, что он как две капли воды похож на пробы с глубины 3 километров.

И возникла гипотеза: Луна оторвалась от Кольского полуострова. Теперь ищут, где именно. Кстати, американцы, которые привезли с Луны полтонны грунта, так ничего толкового с ним и не сделали. Поместили в герметичные контейнеры и оставили для исследований будущим поколениям.

В истории Кольской сверхглубокой не обошлось и без мистики. Официально, как уже упоминалось, скважина остановилась из-за недостатка средств. Совпадение или нет — но именно в том 1995 году в глубине шахты раздался мощнейший взрыв неустановленной природы. К жителям Заполярного прорвались журналисты финской газеты — и мир потрясла история о вылетевшем из недр планеты демоне.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«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», — вспоминает академик Давид Губерман, директор Кольской сверхглубокой скважины.

Совершенно неожиданно для всех подтвердились прогнозы Алексея Толстого из романа «Гиперболоид инженера Гарина». На глубине свыше 9,5 километров обнаружили настоящий кладезь всевозможных ископаемых, в частности золота.

Настоящий оливиновый слой, гениально предсказанный писателем. Золота в нем 78 граммов на тонну. Кстати, промышленная добыча возможна при концентрации 34 грамма на тонну. Возможно, уже в недалеком будущем человечество сумеет воспользоваться этим богатством.

Если это произойдет, то во многом благодаря Кольской сверхглубокой.