Kola superhlboká v sekcii. Najhlbšia studňa na zemi - počuť tlkot srdca Zeme

Slávna opustená studňa sa nachádza v Murmanskej oblasti v rudnej oblasti Pečenga, ktorá je známa ložiskami medi a niklu. Najbližšia osada je mesto Zapolyarny, ktoré sa nachádza 10 km od SG-3.

Kola superdeep - fotografia z vesmíru

Dodnes je Kolská studňa najhlbšia na svete. Jeho hĺbka je rekordných 12 262 m, priemer na povrchu 92 cm a v maximálnej hĺbke 21,5 cm.

Samozrejme, výber tohto odľahlého miesta s drsným podnebím nie je náhodný. Predtým bola zorganizovaná špeciálna geologická expedícia, ktorá presne určila tento bod výstavby celej vrtnej konštrukcie a následného navŕtania vrtu. Celé územie polostrova má veľa osád s veľmi zvláštnymi názvami: Nový Titan, Nikel, Sľuda, Apatity, Magnetity atď. Ale v skutočnosti na tom nie je nič zvláštne, pretože polostrov je len obrovský sklad nerastných surovín. Dôležitým záverom expedície bolo, že v priebehu miliónov rokov, ničivým vplyvom vody, vetra a ľadu sa povrch Baltského štítu zdal byť „holý“ najstarším suchozemským útvarom, ktoré sa zvyčajne ukrývajú v v iných oblastiach v dôsledku miernejšieho podnebia a menšej erózie. Tie. práve v tomto mieste mali vŕtači výhodu 5-8 km v porovnaní s rezom zemskej kôry na kontinente. Ak sa tu teda vyvŕta studňa s hĺbkou 15 km, potom je to porovnateľné s 20-23 km na kontinente.

Povrchové vrstvy zemskej kôry boli v tom čase veľmi dobre študované pri vŕtaní ropných vrtov a ťažbe ropy. A na ťažbu nerastných surovín stačili vrty okolo 2000-3000 m. No SG-3 mala úplne inú a veľmi ťažkú ​​úlohu - dostať sa do hĺbky 15 000 m. Nenadarmo sa porovnávala s tzv. príprava a let do vesmíru z hľadiska technického vybavenia. A ako sa ukázalo, podobnosti nie sú len v tomto. No a o tom neskôr. Zamestnať sa pri studni vtedy nebolo jednoduché, vyberali sa tam len tí najlepší inžinieri a robotníci. Každý z nich dostal byt a veľmi slušný plat, asi osemkrát viac ako špecialisti v centrálnej časti zväzu.

D. Guberman a akademik Timofeev diskutujú o perspektívach vŕtania

Od 20. storočia sa vo vede uznáva, že Zem pozostáva z kôry, plášťa a jadra. A hranice všetkých vrstiev boli stanovené teoreticky, t.j. predpokladalo sa, že vrstva žuly má hĺbku 3 km a vrstva bazaltov začína od hĺbky 3 km. Vedci očakávali, že plášť nájdu v hĺbke 15-18 km. Ale rovnako, SG-3 zničila všetky tieto myšlienky a priniesla odlišné výsledky, na ktorých vedci pracujú dodnes.

S vŕtaním sa začalo 24. mája 1970. Mimochodom, stojí za zmienku, že hlavnou podmienkou vlády bolo používať iba vlastné nástroje a vybavenie. Preto bolo vrtné zariadenie sovietskej výroby podniku Uralmash. Prvá etapa vŕtania bola vykonaná typickou vrtnou súpravou, ktorej maximálna hĺbková hranica bola 5 000 m, ale na SG-3 bolo možné s jej pomocou preraziť až do hĺbky 7 000 m, čo bolo veľmi dobré. výsledok. Samotný proces vŕtania až do prvého bodu v 7000 m prebehol bez havarijných situácií, vrták si bez problémov poradil s homogénnymi žulami a všetky tieto práce trvali 4 roky.

Pre pokračovanie hĺbkového vŕtania bolo potrebné prestavať vežu na ďalšiu výkonnejšiu inštaláciu a dokončiť jej inštaláciu. Všetky tieto rekonštrukčné práce trvali približne rok. Pre ďalšiu fázu vŕtania bol Uralmash-15000 špeciálne vyvinutý, ktorý mal v zariadení zásadné rozdiely. Jednak sa zautomatizovalo zdvíhanie a ponorenie vŕtačky so stĺpom a jednak sa vďaka novej konštrukcii neotáčal celý stĺp, ale len samotný nástroj. Jeho rotácia bola vykonaná dodaním špeciálne navrhnutého riešenia. Samotná koruna má špeciálny dizajn, vďaka ktorému pracovníci pravidelne odstraňovali vzorky hornín vo forme valcov, ktoré sa nazývajú jadro. Drvená hornina v procese vŕtania stúpa na povrch spolu so špeciálnym roztokom. Potom sa roztok vyčistí a spustí sa novým spôsobom. Celá zostava struny s korunkou a vrtnou kvapalinou má hmotnosť cca 200 ton.Rúry, z ktorých sa zostavuje struna požadovanej dĺžky, sú vyrobené z hliníkových zliatin. Vŕtanie vo veľkých hĺbkach je veľmi zložitý technologický proces a o to viac išlo o dobýjanie nových hĺbok, takže pri tom vzniklo množstvo problémov, ktoré promptne a odborne riešili najlepší špecialisti na stanici. Spustenie a zdvihnutie vrtnej kolóny trvá veľmi dlho, asi 18 hodín a samotný proces vŕtania trvá 4 hodiny. Preto sa pri studni pracovalo nepretržite v troch zmenách.

Ďalšia etapa vŕtania z hĺbky 7000 metrov bola komplikovaná pre uvoľnené nerovné horniny, nástroj sa neustále odchyľoval smerom k mäkším horninám a proces sa výrazne spomalil, no vznikali nepríjemnejšie situácie v dôsledku poškodenia vrtáka a zlomenia celého vrtáka. reťazec. Takže kvôli nehodám a strate náradia bolo potrebné túto plochu zacementovať a začať vŕtať z predchádzajúcich etáp. Do 6. júna 1979 bol prekonaný rekord 9583 metrov, ktorý patril ropnému vrtu Bert Rogers.

V roku 1983 bol nový rekord hĺbky vŕtania 12 066 metrov. Práce na vrte museli byť dočasne pozastavené z dôvodu príprav na medzinárodný geologický kongres, ktorý bol naplánovaný na rok 1984 v Moskve.

Po prestávke 27. septembra 1984 boli vrtné práce obnovené. V prvej fáze však došlo k nehode - zlomenie stĺpa vŕtačkou. Špecialisti prišli o 5 km strunových rúr. Všetky pokusy dostať zariadenie z vrtu sa skončili neúspechom. Preto sme museli začať vŕtať od 7000 m. A za 6 rokov do roku 1990 dosiahol nový vrt rekordnú výšku 12 262 m. Všetky pokusy pokračovať vo vŕtaní ďalej skončili neúspechom, takže projekt bol zmrazený a po chvíli úplne zastavený kvôli nedostatku financií a politickej situácii v krajine. Ale táto hĺbka zostáva rekordná!

Kola superdeep dnes

Nakoniec v roku 2008 sa od všetkého definitívne upustilo, studňa bola zamorená, časť zariadenia demontovaná, zvyšok je z času na čas zničený rukou záškodníkov. Podľa niektorých správ bude na obnovenie všetkého vybavenia a pokračovanie výskumných prác potrebných asi 100 miliónov rubľov, ale s najväčšou pravdepodobnosťou je to už nereálne.
Nižšie je fotografia súčasného stavu objektu

Pre viac informácií si pozrite krátky film

Pokus o štúdium geologického rezu a hrúbky vulkanických hornín vynárajúcich sa na zemský povrch podnietil vedecké centrá a podobne ako oni výskumné organizácie, aby identifikovali pôvod hlbokých zlomov. Faktom je, že vzorky štruktúrnych hornín, ktoré boli predtým extrahované z útrob Zeme a Mesiaca, boli potom rovnako zaujímavé pre štúdium. A výber miesta položenia ústia padol na existujúci obrovský misovitý žľab, ktorého vznik je spojený s prítomnosťou hlbokej poruchy na polostrove Kola.

Verilo sa, že Zem je akýmsi sendvičom, ktorý pozostáva z kôry, plášťa a jadra. Do tejto doby boli sedimentárne horniny blízko povrchu dostatočne preskúmané pri vývoji ropných polí. Prieskum neželezných kovov bol zriedkavo sprevádzaný vrtmi pod hranicou 2000 metrov.

Kola SG (superhlbina), pod hĺbkou 5000 metrov, mala nájsť úsek vrstiev žuly a čadiča. Toto sa nestalo. Vŕtací projektil prerazil tvrdé žulové skaly až do výšky 7000 metrov. Ďalej klesanie prechádzalo cez relatívne mäkké pôdy, čo spôsobilo zrútenie stien šachty a vznik dutín. Rozpadajúca sa zemina zasekla hlavu nástroja natoľko, že pri zdvíhaní sa potrubný reťazec odlomil, čo viedlo k nehode. Studňa Kola mala tieto dávno overené učenia potvrdiť alebo vyvrátiť. Vedci sa navyše neodvážili uviesť intervaly, kde presne prechádzajú hranice medzi týmito tromi vrstvami. Kolský vrt bol určený na prieskum a štúdium ložísk nerastných surovín, určovanie zákonitostí a postupné vytváranie polí výskytu zásob surovín. Základom bola predovšetkým vedecká platnosť teórie fyzikálnych, hydrogeologických a iných parametrov zemských hĺbok. A spoľahlivé informácie o geologickej stavbe podložia mohlo poskytnúť len ultrahlboké zahĺbenie šachty.

Medzitým dlhodobá príprava na začatie vrtných prác predpokladala: možnosť zvýšenia teploty pri jej prehlbovaní, zvýšenie hydrostatického tlaku vrstiev, nepredvídateľnosť správania hornín, ich stabilitu v dôsledku prítomnosť hornín a tlakov v nádrži.

Z technického hľadiska boli zohľadnené všetky možné ťažkosti a prekážky, ktoré by mohli viesť k spomaleniu procesu prehlbovania v dôsledku straty času na zakopnutie strely, poklesu rýchlosti vŕtania v dôsledku zmeny kategórie hornín. a zvýšenie nákladov na energiu pre dolné trysky.
Za najťažší faktor sa považovalo neustále zvyšovanie hmotnosti puzdra a vrtnej rúrky, keď sa prehlbovala.

Technický vývoj v oblasti:
- zvýšenie nosnosti, výkonu a iných charakteristík vrtných zariadení a zariadení;
- tepelná stabilita nástroja na rezanie hornín;
- automatizácia riadenia všetkých fáz procesu vŕtania;
- spracovanie informácií prichádzajúcich zo zóny dna;
- upozornenia na núdzové situácie s vrtnou rúrou alebo pažnicovou kolónou.

Potopenie ultrahlbokej šachty malo odhaliť správnosť či omyl vedeckej hypotézy o hlbokej štruktúre planéty.

Účelom tejto veľmi nákladnej stavby bolo študovať:
1. Hlboká štruktúra ložiska niklu Pechenga a kryštalická základňa Baltského štítu polostrova. Rozlúštenie obrysu ložiska polymetalov v Pechenga spojené s prejavmi rudných telies.
2. Štúdium povahy a síl, ktoré spôsobujú oddelenie hraníc listov kontinentálnej kôry. Identifikácia rezervoárových zón, motívov a povahy vzniku vysokej teploty. Stanovenie fyzikálneho a chemického zloženia vody, plynov vznikajúcich v puklinách, pórov hornín.
3. Získanie vyčerpávajúceho materiálu o materiálovom zložení hornín a informácie o intervaloch medzi žulovými a čadičovými „tesneniami“ kôry. Komplexné štúdium fyzikálnych a chemických vlastností vyťaženého jadra.
4. Vývoj pokrokových technických prostriedkov a nových technológií na potápanie superhlbokých šácht. Možnosť aplikácie geofyzikálnych metód výskumu v zóne rudných prejavov.
5. Vývoj a tvorba najnovších zariadení na monitorovanie, testovanie, výskum, kontrolu procesu vŕtania.

Studňa Kola z väčšej časti spĺňala vedecké ciele. Úloha zahŕňala štúdium najstarších hornín, z ktorých sa planéta skladá, a poznanie tajomstiev procesov, ktoré sa v nich vyskytujú.

Geologické zdôvodnenie vrtov na polostrove Kola

Prieskum a ťažba ložísk úžitkových rúd je vždy predurčená vŕtaním hlbinných vrtov. A prečo práve na polostrove Kola a konkrétne v regióne Murmansk a určite v Pechenge. Predpokladom toho bola skutočnosť, že tento región bol považovaný za skutočnú zásobáreň nerastných surovín s najbohatšími zásobami najrôznejších rudných surovín (nikel, magnetity, apatity, sľuda, titán, meď).

Geologický výpočet, urobený na základe jadra z vrtu, však odhalil nezmyselnosť svetového vedeckého názoru. Ukázalo sa, že sedemkilometrovú hĺbku tvoria vulkanické a sedimentárne horniny (tufy, pieskovce, dolomity, brekcie). Pod týmto intervalom sa podľa očakávania mali nachádzať horniny oddeľujúce granitové a čadičové štruktúry. Ale, bohužiaľ, bazalty sa nikdy neobjavili.

Z geologického hľadiska bol Baltský štít polostrova s ​​čiastočným pokrytím územia Nórska, Švédska, Fínska a Karélie erodovaný a vyvíjaný po milióny storočí. Do geologického záznamu Pečengy sa najvýraznejšie podpísali prírodné výlevy, deštruktívne procesy vulkanizmu, javy magmatizmu, metamorfné modifikácie hornín, sedimentácia. Toto je časť baltského zvrásneného štítu, kde sa geologická história vrstevných a rudných prejavov vyvíjala miliardy rokov.

Stáročnej korózii boli vystavené najmä severné a východné časti povrchu štítu. V dôsledku toho ľadovce, vietor, voda a iné prírodné katastrofy akoby strhli (škrabali) vrchné vrstvy skál.

Výber miesta vrtu bol založený na vážnej erózii horných vrstiev a odhalení starovekých archejských útvarov Zeme. Tieto odkryvy výrazne priblížili a uľahčili prístup do podzemných zásobární prírody.

Dizajn superhlbokej studne

Ultra hlboké konštrukcie majú povinnú teleskopickú konštrukciu. V našom prípade bol počiatočný priemer ústia 92 cm a konečný 21,5.

Konštrukčný vodiaci stĺp alebo takzvaný vodič s priemerom 720 mm umožňoval prienik do hĺbky 39 lineárnych metrov. Prvá technická struna (stacionárne puzdro) s priemerom 324 mm a dĺžkou 2000 metrov; odnímateľný plášť 245 mm, s metrážou 8770 metrov. Ďalšie vŕtanie sa plánovalo vykonať s otvoreným otvorom po konštrukčnú značku. Kryštalické horniny umožnili počítať s dlhodobou stabilitou neopláštenej časti hradieb. Druhý odnímateľný stĺp, označený magnetickými značkami, by umožnil kontinuálne vzorkovanie jadra po celej dĺžke vrtu. Rádioaktívne značky na zvislom potrubí boli vyladené tak, aby zaznamenávali teplotu prostredia vŕtania.

Technické vybavenie vrtnej súpravy na vŕtanie ultrahlbokej studne

Vŕtanie od nuly bolo vykonané inštaláciou Uralmash-4E, to znamená sériovým zariadením používaným na vŕtanie hlbokých ropných a plynových vrtov. Do 2000 metrov bola šachta prevŕtaná oceľovými vrtnými rúrami s turbovrtákom na konci. Táto turbína, dlhá 46 metrov, s dlátom na konci, bola uvedená do rotácie pôsobením hlineného roztoku, ktorý bol čerpaný do potrubia pod tlakom 40 atmosfér.

Ďalej bolo potopenie vykonané z intervalu 7264 metrov domácou inštaláciou "Uralmash-15000", z inovatívneho hľadiska, výkonnejšou konštrukciou s nosnosťou 400 ton. Komplex bol vybavený mnohými technickými, technologickými, elektronickými a inými pokrokovými prvkami.

Studňa Kola bola vybavená špičkovou a automatizovanou štruktúrou:
1. Prieskum, so silnou základňou, na ktorej je namontovaná samotná sekčná veža, vysoká 68 metrov. Navrhnuté na implementáciu:

• potopenie hlavne, operácie zostupu - zdvihnutie strely a iné pomocné činnosti;
• zadržanie vedenia a celej kolóny rúr, ako na hmotnosti, tak aj počas vŕtania;
• umiestnenie sekcií (stojanov) vrtných rúr vrátane objímok, pojazdového systému.

Vo vnútornom priestore veže sa nachádzali aj prostriedky spoločného podniku (zostup - výstup), náradie. Boli v nej umiestnené aj bezpečnostné prostriedky a prípadná núdzová evakuácia jazdca (pomocný vŕtač).

2. Energetické a technologické zariadenia, energetické a čerpacie agregáty.

3. Systém riadenia cirkulácie a vyfukovania, cementovacie zariadenie.

4. Automatizácia, riadenie, systém riadenia procesov.

5. Elektrické napájanie, mechanizačné prostriedky.

6. Komplex meracej techniky, laboratórneho vybavenia a mnoho iného.

V roku 2008 bola superhlboká studňa Kola úplne opustená, všetko cenné vybavenie bolo demontované a odstránené (väčšina z nich bola predaná do šrotu).

Do roku 2012 bola hlavná veža vrtnej súpravy demontovaná.

Teraz funguje iba Kolské vedecké centrum Ruskej akadémie vied, ktoré dodnes študuje jadro extrahované z ultrahlbokej studne.

Samotné jadro bolo vybraté do mesta Jaroslavľ, kde je teraz uložený.

Dokumentárne video o superhlbokej studni Kola

Nové rekordy ultra hlbokých studní

Superhlboký vrt Kola bol do roku 2008 považovaný za najhlbší vrt na svete.

V roku 2008 bol v ropnej panve Al Shaheen pod ostrým uhlom vyvŕtaný ropný vrt Maersk Oil BD-04A, ktorý je dlhý 12 290 metrov.

V januári 2011 bol prekonaný aj tento rekord a prekonal ho ropný vrt navŕtaný v Severnom dóme (Odoptu-Sea - ropné a plynové pole v Rusku), tento vrt bol tiež vyvŕtaný v ostrom uhle k zemskému povrchu , dĺžka bola 12 345 metrov.

V júni 2013 vrt Z-42 poľa Čajvinskoje opäť prekonal hĺbkový rekord s dĺžkou 12 700 metrov.

Za posledné desaťročia minulého storočia boli v zemskej kôre vyvŕtané státisíce studní. A to nie je prekvapujúce, pretože hľadanie a ťažba nerastov v našej dobe je nevyhnutne spojená s hlbokým vŕtaním. Ale medzi všetkými týmito studňami je len jedna na planéte - legendárna Kola Superdeep (SG), ktorej hĺbka je stále neprekonaná - viac ako dvanásť kilometrov. Okrem toho je SG jedným z mála, ktorý nebol vyvŕtaný kvôli prieskumu alebo ťažbe, ale na čisto vedecké účely: študovať najstaršie horniny našej planéty a spoznať tajomstvá procesov, ktoré v nich prebiehajú.

Dnes sa v Kola Superdeep nevŕta, bolo zastavené v roku 1992. SG nebola prvá a nie jediná v programe štúdia hlbokej štruktúry Zeme. Zo zahraničných vrtov dosiahli tri hĺbky 9,1 až 9,6 km. Plánovalo sa, že jeden z nich (v Nemecku) prekoná Kolu. Vŕtanie na všetkých troch, ako aj na SG však bolo pre nehody zastavené a z technických príčin sa v nich zatiaľ nedá pokračovať.

Je vidieť, že nie nadarmo sa úlohy vŕtania ultrahlbokých vrtov porovnávajú v zložitosti s letom do vesmíru, s dlhodobou vesmírnou expedíciou na inú planétu. Vzorky hornín extrahované z vnútra zeme nie sú o nič menej zaujímavé ako vzorky mesačnej pôdy. Pôda dodaná sovietskym lunárnym roverom bola študovaná v rôznych inštitútoch vrátane vedeckého centra Kola. Ukázalo sa, že zloženie mesačnej pôdy takmer úplne zodpovedá horninám vyťaženým zo studne Kola z hĺbky asi 3 km.

VÝBER STRÁNOK A PROGNÓZA

Na vŕtanie SG bola vytvorená špeciálna prieskumná expedícia (Kola GRE). Miesto vŕtania tiež, samozrejme, nebolo vybrané náhodou - Baltský štít v oblasti polostrova Kola. Tu vychádzajú na povrch najstaršie vyvrelé horniny s vekom okolo 3 miliárd rokov (a to má Zem len 4,5 miliardy rokov). Bolo zaujímavé vŕtať v najstarších vyvrelých horninách, pretože sedimentárne horniny do hĺbky 8 km už boli dobre preskúmané pri ťažbe ropy. A vo vyvrelých horninách sa pri ťažbe dostanú väčšinou len 1-2 km. Výber miesta pre SG uľahčil aj fakt, že sa tu nachádza Pečenehov žľab - obrovská misovitá stavba, akoby vtlačená do prastarých skál. Jeho vznik je spojený s hlbokým zlom. A práve tu sa nachádzajú veľké ložiská medi a niklu. A úlohy pridelené geologickej expedícii v Kole zahŕňali identifikáciu množstva znakov geologických procesov a javov vrátane tvorby rúd, určovanie povahy hraníc oddeľujúcich vrstvy v kontinentálnej kôre a zhromažďovanie údajov o materiálovom zložení a fyzickom stave hornín. .

Pred vŕtaním bol na základe seizmologických údajov vybudovaný úsek zemskej kôry. Slúžila ako predpoveď pre vzhľad tých zemských vrstiev, ktoré studňa prekročila. Predpokladalo sa, že žulový sled siaha do hĺbky 5 km, po čom sa očakávali silnejšie a starodávnejšie čadičové horniny.

Takže ako miesto vŕtania bol vybraný severozápad polostrova Kola, 10 km od mesta Zapolyarny, neďaleko našich hraníc s Nórskom. Zapolyarny je malé mesto, ktoré vyrástlo v päťdesiatych rokoch vedľa závodu na výrobu niklu. Medzi kopcovitou tundrou na kopci ošľahanom všetkými vetrom a snehovými búrkami sa nachádza „námestie“, ktorého každú stranu tvorí sedem päťposchodových domov. Vnútri sú dve ulice, na ich križovatke je námestie, kde stojí Dom kultúry a hotel. Kilometer od mesta za roklinou vidno budovy a vysoké komíny niklovne, za ňou po horskom svahu tmavnú skládky hlušiny z najbližšieho kameňolomu. V blízkosti mesta vedie diaľnica do mesta Nikel a k malému jazeru, na druhej strane ktorého je už Nórsko.

Krajina týchto miest v hojnosti uchováva stopy minulej vojny. Keď cestujete autobusom z Murmanska do Zapolyarny, asi v polovici cesty prekročíte riečku Zapadnaya Litsa, na jej brehu je pamätný obelisk. Toto je jediné miesto v celom Rusku, kde počas vojny v rokoch 1941 až 1944 stál front nehybne a opieral sa o Barentsovo more. Hoci celý čas prebiehali kruté boje a straty na oboch stranách boli obrovské. Nemci sa neúspešne pokúsili preraziť do Murmanska, jediného prístavu bez ľadu na našom severe. V zime 1944 sa sovietskym jednotkám podarilo preraziť front.

Na tomto háku bol reťazec rúr spustený a zdvihnutý. Naľavo – v koši – sú na zostup pripravené 33-metrové rúry – „sviečky“.

Kola superhlboká studňa. Na obrázku vpravo: A. Predpoveď geologického rezu. B. Geologický rez zostavený na základe údajov SG vrtov (šípky od stĺpca A po stĺpec B označujú, v akej hĺbke sa predpovedané horniny nachádzajú). V tomto úseku je horná časť (do 7 km) proterozoický sled s vrstvami vulkanických (diabáz) a sedimentárnych hornín (pieskovce, dolomity). Pod 7 km sa nachádza archejská vrstva s opakujúcimi sa horninovými jednotkami (hlavne ruly a amfibolity). Jeho vek je 2,86 miliardy rokov. C. Vrt s mnohými vyvŕtanými a stratenými vrtmi (pod 7 km) má tvar rozvetvených koreňov obrovskej rastliny. Studňa sa akoby kľukatí, pretože vrták je neustále vychyľovaný smerom k menej odolným horninám.

Zo Zapolyarny do Superdeep - 10 km. Cesta ide popri závode, potom popri okraji lomu a potom stúpa do kopca. Z priesmyku sa otvára malá nádrž, v ktorej je inštalovaná vrtná súprava. Jeho výška je od dvadsaťposchodovej budovy. „Smenovníci“ sem prichádzali zo Zápolyarny na každú zmenu. Celkovo na výprave pracovalo asi 3000 ľudí, bývali v meste v dvoch domoch. Z vrtnej súpravy bolo nonstop počuť vrčanie niektorých mechanizmov. Ticho znamenalo, že z nejakého dôvodu došlo k prerušeniu vŕtania. V zime, počas dlhej polárnej noci – a trvá tam od 23. novembra do 23. januára – bola celá vrtná súprava osvetlená svetlami. Často sa k nim pridalo aj svetlo polárnej žiary.

Trochu o zamestnancoch. Na geologickej prieskumnej expedícii Kola, stvorenej na vŕtanie, sa zhromaždil dobrý, vysokokvalifikovaný tím pracovníkov. D. Huberman bol takmer vždy šéfom GRE, talentovaný vodca, ktorý vyberal tím. Za vŕtanie bol zodpovedný hlavný inžinier I. Vasilčenko. Súprave velil A. Batiščev, ktorého všetci volali jednoducho Lekha. Geológiu mal na starosti V. Laney a geofyziku Yu.Kuznecov. Obrovskú prácu na spracovaní jadra a vytvorení jadrového úložiska vykonal geológ Yu.Smirnov - ten, ktorý mal "cenenú skrinku", o ktorej si povieme neskôr. Na výskume SG sa podieľalo viac ako 10 výskumných ústavov. Tým mal aj svojich „kulibínov“ a „ľavákov“ (vyznamenal sa najmä S. Cerikovskij), ktorí vymýšľali a vyrábali rôzne zariadenia, umožňujúce im niekedy dostať sa aj z tých najťažších, zdanlivo beznádejných situácií. Sami si tu v dobre vybavených dielňach vytvorili mnohé potrebné mechanizmy.

HISTÓRIA VRTANIA

S vŕtaním studne sa začalo v roku 1970. Potopenie do hĺbky 7263 m trvalo 4 roky. Bol poháňaný sériovou inštaláciou, ktorá sa bežne používa pri ťažbe ropy a plynu. Kvôli neustálemu vetru a chladu musela byť celá veža až po vrch opláštená drevenými štítmi. V opačnom prípade je jednoducho nemožné, aby pracoval niekto, kto musí stáť na vrchole počas zdvíhania potrubia.

Potom nastala ročná prestávka spojená s výstavbou novej veže a inštaláciou špeciálne navrhnutej vrtnej súpravy – „Uralmash-15000“. Práve s jej pomocou sa uskutočnili všetky ďalšie ultrahlboké vŕtanie. Nová inštalácia má výkonnejšie automatizované zariadenie. Použilo sa vŕtanie s turbínou - vtedy sa netočí celá struna, ale iba hlava vŕtačky. Vrtná kvapalina bola privádzaná cez kolónu pod tlakom, čím sa otáčala viacstupňová turbína pod ňou. Jej celková dĺžka je 46 m. ​​Turbína je ukončená vrtnou hlavou s priemerom 214 mm (často sa jej hovorí koruna), ktorá má prstencový tvar, takže v strede zostáva neodvŕtaný stĺp horniny - jadro s priemerom 60 mm. Cez všetky časti turbíny prechádza potrubie - prijímač jadra, kde sa zhromažďujú stĺpy vyťaženej horniny. Drvená hornina sa spolu s vrtným výplachom vynáša pozdĺž vrtu na povrch.

Na vzorkách jadra vpravo sú jasne viditeľné šikmé pruhy, čo znamená, že tu studňa prechádzala vrstvami umiestnenými šikmo.

Hmotnosť výpletu ponoreného do vrtu s vrtným výplachom je asi 200 ton. A to aj napriek tomu, že boli použité špeciálne navrhnuté fajky z ľahkých zliatin. Ak je stĺp vyrobený z bežných oceľových rúrok, zlomí sa vlastnou hmotnosťou.

V procese vŕtania vo veľkých hĺbkach a pri výbere jadier je veľa ťažkostí, niekedy úplne neočakávaných.

Prienik za jeden výjazd, určený opotrebením hlavy vrtáka, je zvyčajne 7-10 m. (Výjazd, alebo cyklus, je klesanie struny s turbínou a vŕtacím nástrojom, skutočné vŕtanie a úplný vzostup struny.) Samotné vŕtanie trvá 4 hodiny. A zostup a výstup 12-kilometrovou kolónou trvá 18 hodín. Pri zdvíhaní sa struna automaticky rozoberá na úseky (stojany) dlhé 33 m. Mesačne sa priemerne navŕtalo 60 m. Na vyvŕtanie posledných 5 km vrtu sa spotrebovalo 50 km rúr. Takto sú opotrebované.

Do hĺbky asi 7 km vrt prechádzal cez silné, relatívne homogénne horniny, a preto bol vrt plochý, takmer zodpovedajúci priemeru hlavy vrtáka. Práca postupovala, dalo by sa povedať, pokojne. V hĺbke 7 km však išli menej silné pukliny, preložené malými veľmi tvrdými medzivrstvami hornín - ruly, amfibolity. Vŕtanie sa stalo zložitejším. Kmeň nadobudol oválny tvar, objavilo sa veľa dutín. Nehody boli čoraz častejšie.

Na obrázku je znázornená počiatočná predpoveď geologického rezu a prognóza urobená na základe vrtných údajov. Je zaujímavé poznamenať (stĺpec B), že sklon formácie pozdĺž studne je asi 50 stupňov. Je teda zrejmé, že skaly, ktoré studňa pretína, vychádzajú na povrch. Práve tu si možno pripomenúť už spomínanú „milovanú skrinku“ geológa Y. Smirnova. Tam mal na jednej strane vzorky získané z vrtu a na druhej odoberané na povrchu v tej vzdialenosti od vrtnej súpravy, kde stúpa zodpovedajúca vrstva. Zhoda plemien je takmer úplná.

Rok 1983 sa niesol v znamení doteraz neprekonaného rekordu: hĺbka vrtu presiahla 12 km. Práce boli pozastavené.

Blížil sa medzinárodný geologický kongres, ktorý sa podľa plánu konal v Moskve. Pripravovala sa k nemu výstava Geoexpo. Rozhodlo sa nielen prečítať správy o dosiahnutých výsledkoch na SG, ale aj ukázať účastníkom kongresu naturálne práce a vyťažené vzorky hornín. Ku kongresu vyšla monografia „Kola Superdeep“.

Na výstave Geoexpo bol veľký stánok venovaný práci SG a tomu najdôležitejšiemu - dosiahnutiu rekordnej hĺbky. Nechýbali pôsobivé grafy vypovedajúce o technike a technológii vŕtania, vzorky vyťažených hornín, fotografie zariadení a kolektívu pri práci. Najväčšiu pozornosť účastníkov a hostí kongresu však pútal jeden pre výstavnú prehliadku netradičný detail: najbežnejšia a už mierne zhrdzavená vrtná hlava s opotrebovanými karbidovými zubami. Štítok hovoril, že to bola ona, ktorá bola použitá pri vŕtaní v hĺbke viac ako 12 km. Táto vŕtacia hlava ohromila aj špecialistov. Pravdepodobne každý nedobrovoľne očakával, že uvidí nejaký zázrak techniky, možno s diamantovým vybavením ... A to ešte nevedeli, že na SG vedľa vrtnej súpravy bola namontovaná veľká kopa presne tých istých už zhrdzavených vrtných hláv: veď ich bolo treba vymeniť za nové na cca každých 7-8 navŕtaných metrov.

Mnohí delegáti kongresu chceli na vlastné oči vidieť unikátnu vrtnú súpravu na polostrove Kola a ubezpečiť sa, že v Únii bola skutočne dosiahnutá rekordná hĺbka vrtu. K takémuto odchodu došlo. Tam sa na mieste konalo zasadnutie kongresovej sekcie. Delegátom ukázali vrtnú súpravu, zatiaľ čo z vrtu dvíhali strunu a odpájali z nej 33-metrové úseky. Fotografie a články o SG boli publikované v novinách a časopisoch takmer vo všetkých krajinách sveta. Bola vydaná poštová známka, zorganizované špeciálne storno obálok. Nebudem uvádzať mená laureátov rôznych ocenení a ocenených za ich prácu ...

Ale prázdniny sa skončili, museli sme pokračovať vo vŕtaní. A začalo to najväčšou nehodou hneď pri prvom lete 27. septembra 1984 – „čierny dátum“ v histórii SG. Studňa neodpúšťa, keď je dlho bez dozoru. Do vykonania vŕtania sa na jeho stenách nevyhnutne vyskytli zmeny, ktoré neboli upevnené cementovanou oceľovou rúrou.

Spočiatku išlo všetko hladko. Vŕtači vykonali svoje obvyklé operácie: jeden po druhom spúšťali časti vrtnej kolóny, k poslednému, hornému, pripojili prívodné potrubie vrtnej kvapaliny, zapli čerpadlá. Začali sme vŕtať. Prístroje na konzole pred operátorom ukazovali normálny režim činnosti (počet otáčok hlavy vrtáka, jej tlak na horninu, rýchlosť prúdenia tekutiny pre rotáciu turbíny atď.).

Po vyvŕtaní ďalšieho 9-metrového úseku v hĺbke viac ako 12 km, čo trvalo 4 hodiny, dosiahli hĺbku 12,066 km. Pripravte sa na vzostup stĺpca. Pokúsili sme sa. nejde. V takýchto hĺbkach bolo "lepenie" pozorované viac ako raz. Vtedy sa zdá, že sa nejaká časť stĺpa prilepí na steny (možno sa zhora niečo rozpadlo a trochu sa to zaseklo). Na posunutie stĺpa z jeho miesta je potrebná sila presahujúca jeho hmotnosť (asi 200 ton). Aj tentoraz, ale kolóna sa nepohla. Pridali sme trochu úsilia a šípka zariadenia prudko spomalila čítanie. Stĺpec sa výrazne odľahčil, pri bežnom priebehu operácie nemohlo dôjsť k takému úbytku hmotnosti. Začali sme stúpať: jeden po druhom, sekcie boli odskrutkované jeden po druhom. Pri poslednom stúpaní visel na háku skrátený kus rúry s nerovným spodným okrajom. To znamenalo, že v studni zostal nielen turbovrták, ale aj 5 km vrtných rúr...

Sedem mesiacov sa ich snažím získať. Veď sme neprišli len o 5 km potrubí, ale o výsledky päťročnej práce.

Potom boli všetky pokusy o vrátenie stratených zastavené a opäť sa začalo vŕtať z hĺbky 7 km. Musím povedať, že práve po siedmom kilometri sú tu geologické podmienky obzvlášť náročné na prácu. Technológia vŕtania každého kroku je vypracovaná metódou pokus-omyl. A začať z hĺbky asi 10 km - ešte ťažšie. Vŕtanie, prevádzka zariadení a zariadení sú na hranici.

Preto tu treba každú chvíľu počítať s nehodami. Pripravujú sa na ne. Spôsoby a prostriedky ich eliminácie sú vopred premyslené. Typickou komplexnou nehodou je zlomenie vŕtacej zostavy spolu s časťou vrtnej kolóny. Hlavnou metódou jeho eliminácie je vytvorenie rímsy tesne nad stratenou časťou a z tohto miesta vyvŕtanie nového obtokového otvoru. Celkovo bolo do studne vyvŕtaných 12 takýchto obtokových otvorov. Štyri z nich sú dlhé od 2 200 do 5 000 m. Hlavnou cenou takýchto nehôd sú roky stratenej práce.

Len v každodennom pohľade je studňa zvislou „dierou“ od povrchu zeme až po dno. V skutočnosti to tak ani zďaleka nie je. Najmä ak je studňa ultra hlboká a pretína šikmé švy rôznej hustoty. Potom sa akoby kľukatí, pretože vrták sa neustále odchyľuje smerom k menej odolným horninám. Po každom meraní, ktoré ukazuje, že sklon studne presahuje prípustný, sa musí pokúsiť "vrátiť na svoje miesto". Za týmto účelom sa spolu s vŕtacím nástrojom spúšťajú špeciálne "deflektory", ktoré pomáhajú znižovať uhol sklonu studne počas vŕtania. K nehodám často dochádza pri strate vŕtacích nástrojov a častí rúr. Potom sa musí urobiť nový kmeň, ako sme už povedali, krok vedľa. Predstavte si teda, ako vyzerá studňa v zemi: niečo ako korene obrovskej rastliny rozvetvenej v hĺbke.

To je dôvod špeciálneho trvania poslednej fázy vŕtania.

Po najväčšej nehode – „čiernom dátume“ z roku 1984 – sa opäť priblížili k hĺbke 12 km až po 6 rokoch. V roku 1990 bolo dosiahnuté maximum – 12 262 km. Po niekoľkých ďalších nehodách sme boli presvedčení, že hlbšie sa už nedostaneme. Všetky možnosti modernej techniky sa vyčerpali. Zdalo sa, že Zem už nechce odhaľovať svoje tajomstvá. Vŕtanie bolo zastavené v roku 1992.

VÝSKUMNÁ PRÁCA. CIELE A METÓDY

Jedným z veľmi dôležitých cieľov vŕtania bolo získanie jadrového stĺpca vzoriek hornín po celej dĺžke vrtu. A táto úloha bola splnená. Najdlhšie jadro na svete bolo označené ako pravítko v metroch a umiestnené v príslušnom poradí v krabiciach. Číslo krabice a čísla vzoriek sú uvedené v hornej časti. Skladom je takmer 900 takýchto boxov.

Teraz zostáva len študovať jadro, ktoré je skutočne nevyhnutné pri určovaní štruktúry horniny, jej zloženia, vlastností a veku.

Ale vzorka horniny zdvihnutá na povrch má iné vlastnosti ako v masíve. Tu, na vrchole, je oslobodený od obrovského mechanického namáhania, ktoré existuje v hĺbke. Pri vŕtaní praskol a nasýtil sa vrtným bahnom. Aj keď sú hlboké podmienky znovu vytvorené v špeciálnej komore, parametre namerané na vzorke sa stále líšia od parametrov v poli. A ešte jeden malý „hack“: na každých 100 m vŕtanej studne sa nezíska 100 m jadra. Na SG z hĺbky viac ako 5 km bola priemerná výťažnosť jadra len asi 30 % a z hĺbky viac ako 9 km to boli niekedy len jednotlivé plaky s hrúbkou 2-3 cm, zodpovedajúce najodolnejším medzivrstvám.

Takže jadro odobraté z vrtu na SG neposkytuje úplné informácie o hlbokých horninách.

Vrty boli vŕtané na vedecké účely, preto sa využívala celá škála moderných výskumných metód. Okrem ťažby jadra sa nevyhnutne vykonávali aj štúdie vlastností hornín pri ich prirodzenom výskyte. Technický stav studne bol neustále monitorovaný. Merala sa teplota v celom vrte, prirodzená rádioaktivita - gama žiarenie, indukovaná rádioaktivita po pulznom ožiarení neutrónmi, elektrické a magnetické vlastnosti hornín, rýchlosť šírenia elastických vĺn a zloženie plynov v kvapaline vrtu.

Do hĺbky 7 km boli použité sériové prístroje. Práca vo väčších hĺbkach a pri vyšších teplotách si vyžadovala vytvorenie špeciálnych nástrojov odolných voči teplu a tlaku. Osobitné ťažkosti sa vyskytli počas poslednej fázy vŕtania; keď sa teplota vo studni priblížila k 200°C a tlak prekročil 1000 atmosfér, sériové prístroje už nemohli fungovať. Geofyzikálne projekčné kancelárie a špecializované laboratóriá niekoľkých výskumných ústavov prišli na pomoc a vyrobili jednotlivé kópie nástrojov odolných voči tepelnému tlaku. Celý čas teda pracovali iba na domácich zariadeniach.

Jedným slovom, studňa bola preskúmaná dostatočne podrobne do celej hĺbky. Štúdie sa robili po etapách, približne raz ročne, po prehĺbení vrtu o 1 km. Zakaždým potom bola hodnotená spoľahlivosť prijatých materiálov. Vhodné výpočty umožnili určiť parametre konkrétneho plemena. Objavili sme určité striedanie vrstiev a už sme vedeli, na aké horniny sú kaverny obmedzené a s nimi spojená čiastočná strata informácií. Naučili sme sa identifikovať skaly doslova podľa „omrviniek“ a na tomto základe si znovu vytvoriť ucelený obraz o tom, čo studňa „ukrývala“. Skrátka, podarilo sa nám postaviť detailný litologický stĺp – ukázať striedanie hornín a ich vlastnosti.

Z VLASTNEJ SKÚSENOSTI

Približne raz ročne, keď bola ukončená ďalšia etapa vŕtania - prehĺbenie vrtu o 1 km, som išiel na SG vykonať merania, ktorými som bol poverený. Studňa v tomto čase bola zvyčajne vymytá a poskytnutá na výskum na mesiac. Čas plánovanej zastávky bol vždy vopred známy. V predstihu prišla aj telegramová výzva do práce. Zariadenie bolo skontrolované a zabalené. Formality súvisiace s uzavretými prácami v pohraničnom pásme sú ukončené. Nakoniec je všetko vyriešené. Poďme.

Naša skupina je malý priateľský tím: vývojár vrtných nástrojov, vývojár nových pozemných zariadení a ja som metodik. Prichádzame 10 dní pred meraním. Oboznamujeme sa s údajmi o technickom stave studne. Vypracujeme a schvaľujeme podrobný program merania. Montujeme a kalibrujeme zariadenia. Čakáme na hovor - hovor zo studne. Náš rad na „ponor“ je tretí, ale ak dôjde k odmietnutiu predchodcov, studňa nám bude poskytnutá. Tentoraz sú v poriadku, vraj zajtra ráno skončia. Sme v rovnakom tíme geofyzikov - operátorov, ktorí zaznamenávajú signály prijímané zo zariadenia v studni a riadia všetky operácie na spúšťanie a zdvíhanie náradia, ako aj mechanikov na výťahu, riadia navíjanie z bubna a navíjanie na ňom tých istých 12 km kábla, na ktorom je nástroj spustený do studne. V službe sú aj vŕtačky.

Práca sa začala. Zariadenie je spustené do studne na niekoľko metrov. Posledná kontrola. Choď. Klesanie je pomalé – asi 1 km/h, s nepretržitým sledovaním signálu prichádzajúceho zdola. Zatiaľ je všetko dobré. No na ôsmom kilometri sa signál trhol a zmizol. Takže niečo nie je v poriadku. Plný výťah. (Pre každý prípad sme pripravili druhú sadu zariadení.) Začneme kontrolovať všetky detaily. Tentoraz bol chybný kábel. Je nahradený. Trvá to viac ako jeden deň. Nový zostup trval 10 hodín. Nakoniec pozorovateľ signálu povedal: "Prišiel na jedenásty kilometer." Príkaz operátorom: "Spustiť nahrávanie". Čo a ako je vopred naplánované podľa programu. Teraz musíte v danom intervale niekoľkokrát spustiť a zdvihnúť vŕtací nástroj, aby ste mohli vykonať merania. Tentoraz zariadenie fungovalo dobre. Teraz plný výťah. Stúpali sme až 3 km a zrazu sa ozvalo volanie navijaka (je to náš človek s humorom): "Lano skončilo." Ako?! Čo?! Žiaľ, kábel sa zlomil... Náradie a 8 km kábla zostali ležať na dne... Našťastie, o deň neskôr sa vŕtačom podarilo všetko vybrať, pričom použili metodiku a prístroje vyvinuté miestnymi remeselníkmi. eliminovať takéto núdzové situácie.

VÝSLEDKY

Úlohy stanovené v projekte ultrahĺbkového vŕtania boli splnené. Boli vyvinuté a vytvorené špeciálne zariadenia a technológie na ultra hlboké vŕtanie, ako aj na štúdium vrtov vŕtaných do veľkej hĺbky. Informácie o fyzikálnom stave, vlastnostiach a zložení hornín pri ich prirodzenom výskyte a od jadra do hĺbky 12 262 m sme dostali, možno povedať, „z prvej ruky“.

Studňa dala vlasti vynikajúci dar v malej hĺbke - v rozmedzí 1,6 - 1,8 km. Boli tam objavené priemyselné medenoniklové rudy - objavený nový rudný horizont. A veľmi šikovné, pretože v miestnej niklovni už dochádza ruda.

Ako bolo uvedené vyššie, geologická predpoveď vrtného úseku sa nenaplnila (pozri obrázok na strane 39.). Obraz, ktorý sa očakával počas prvých 5 km v studni, sa natiahol na 7 km a potom sa objavili úplne nečakané skaly. Čadiče predpovedané v hĺbke 7 km sa nenašli, ani keď klesli na 12 km.

Očakávalo sa, že hranica, ktorá dáva najväčší odraz pri seizmickom sondovaní, je úroveň, kde žuly prechádzajú do odolnejšej čadičovej vrstvy. V skutočnosti sa ukázalo, že sa tam nachádzajú menej odolné a menej husté puklinové horniny - archejské ruly. Toto sa vôbec nečakalo. A to je zásadne nová geologická a geofyzikálna informácia, ktorá umožňuje interpretovať údaje hĺbkových geofyzikálnych prieskumov iným spôsobom.

Neočakávané a zásadne nové sa ukázali aj údaje o procese tvorby rudy v hlbokých vrstvách zemskej kôry. Takže v hĺbkach 9-12 km sa stretli vysoko porézne pukliny nasýtené podzemnými vysoko mineralizovanými vodami. Tieto vody sú jedným zo zdrojov tvorby rúd. Predtým sa verilo, že to bolo možné len v oveľa menších hĺbkach. Práve v tomto intervale bol zistený zvýšený obsah zlata v jadre – až 1 g na 1 tonu horniny (koncentrácia, ktorá sa považuje za vhodnú pre priemyselný rozvoj). Bude však niekedy výhodné ťažiť zlato z takejto hĺbky?

Zmenili sa aj predstavy o tepelnom režime zemského vnútra, o hĺbkovom rozložení teplôt v oblastiach čadičových štítov. V hĺbke viac ako 6 km bol získaný teplotný gradient 20°C na 1 km namiesto očakávaných (ako v hornej časti) 16°C na 1 km. Ukázalo sa, že polovica tepelného toku je rádiogénneho pôvodu.

Po vyvŕtaní unikátneho superhlbokého vrtu Kola sme sa veľa naučili a zároveň sme si uvedomili, ako málo toho ešte vieme o štruktúre našej planéty.

Kandidát technických vied A. OSADCHI.

LITERATÚRA

Kola superhlboká. Moskva: Nedra, 1984.
Kola superhlboká. Vedecké výsledky a výskumné skúsenosti. M., 1998.
Kozlovský E. A. Svetové fórum geológov. "Veda a život" č.10, 1984.
Kozlovský E. A. Kola superhlboká. "Veda a život" č. 11, 1985.

Sredao.ru chatové osady z HABITAT

Mestské domy Sredao.ru od realitnej kancelárie HABITAT

Najhlbšie studne na svete 18.3.2015

Sen o preniknutí do útrob našej planéty spolu s plánmi vyslať človeka do vesmíru sa dlhé stáročia zdal absolútne nerealizovateľný. V 13. storočí už Číňania kopali studne hlboké až 1200 metrov a s príchodom vrtných súprav v 30. rokoch 20. storočia sa Európanom podarilo preniknúť do hĺbky troch kilometrov, no boli to len škrabance na tele planéty .

Ako celosvetový projekt sa v 60. rokoch objavil nápad vŕtať do hornej škrupiny Zeme. Hypotézy o štruktúre plášťa boli založené na nepriamych údajoch, ako je seizmická aktivita. A jediný spôsob, ako doslova nahliadnuť do útrob zeme, bolo vyvŕtať ultrahlboké studne. Stovky studní na povrchu a v hlbinách oceánu poskytli odpovede na niektoré otázky vedcov, no časy, keď sa využívali na testovanie rôznych hypotéz, sú dávno preč.

Spomeňme si na zoznam najhlbších studní na Zemi ...

Siljan Ring (Švédsko, 6800 m)

Koncom 80. rokov bol vo Švédsku vyvŕtaný vrt s rovnakým názvom v kráteri Siljan Ring. Podľa hypotézy vedcov mala práve na tom mieste nájsť ložiská zemného plynu nebiologického pôvodu. Výsledok vŕtania sklamal investorov aj vedcov. Uhľovodíky neboli nájdené v priemyselnom meradle.

Zistersdorf UT2A (Rakúsko, 8553 m)

V roku 1977 bol vyvŕtaný vrt Zistersdorf UT1A v oblasti viedenskej ropnej a plynovej panvy, kde sa skrývalo niekoľko malých ropných polí. Keď boli v hĺbke 7544 m objavené nedobytné zásoby plynu, prvý vrt sa nečakane zrútil a OMV musela vyvŕtať druhý. Baníci však tentoraz nenašli žiadne hlbinné zdroje uhľovodíkov.

Hauptbohrung (Nemecko, 9101 m)

Slávna studňa Kola urobila na európsku verejnosť nezmazateľný dojem. Mnoho krajín začalo pripravovať svoje projekty ultrahlbokých vrtov, ale vrt Hauptborung, ktorý sa vyvíjal v rokoch 1990 až 1994 v Nemecku, si zaslúži osobitnú zmienku. Dosahuje iba 9 km a vďaka otvorenosti údajov o vrtoch a vedeckej práci sa stal jedným z najznámejších ultra hlbokých vrtov.

Baden Unit (USA, 9159 m)

Studňa vyvŕtaná Lone Star neďaleko Anadarka. Jeho vývoj začal v roku 1970 a trval 545 dní. Celkovo tento vrt vzal 1700 ton cementu a 150 diamantových bitov. A jeho celkové náklady stáli spoločnosť 6 miliónov dolárov.

Bertha Rogersová (USA, 9583 m)

Ďalší veľmi hlboký vrt vytvorený v ropnej a plynovej panve Anadarko v Oklahome v roku 1974. Celý proces vŕtania trval pracovníkom Lone Star 502 dní. Práce museli byť zastavené, keď baníci narazili v hĺbke 9,5 kilometra na ložisko roztavenej síry.

Kola Superdeep (ZSSR, 12 262 m)

Zapísaná v Guinessovej knihe rekordov ako „najhlbšia ľudská invázia do zemskej kôry“. Keď sa v máji 1970 začalo s vŕtaním v blízkosti jazera s nevysloviteľným názvom Vilgiskoddeoaivinjärvi, predpokladalo sa, že vrt dosiahne hĺbku 15 kilometrov. Ale kvôli vysokým (až 230 °C) teplotám museli byť práce obmedzené. Momentálne je studňa Kola zakonzervovaná.

Už som vám povedal o histórii tejto studne -

BD-04A (Katar, 12 289 m)

Prieskumný vrt BD-04A bol vyvŕtaný pred 7 rokmi v ropnom poli Al-Shaheen v Katare. Je pozoruhodné, že vrtná plošina Maersk dokázala dosiahnuť značku 12 kilometrov za rekordných 36 dní!

OP-11 (Rusko, 12 345 m)

Január 2011 sa niesol v znamení správy od spoločnosti Exxon Neftegas, že vŕtanie vrtu s najdlhším predĺženým dosahom je blízko dokončenia. OR-11, nachádzajúci sa v poli Odoptu, vytvoril rekord aj v dĺžke horizontálneho vrtu - 11 475 metrov. Práce tunelári dokázali dokončiť len za 60 dní.

Celková dĺžka vrtu OP-11 v poli Odoptu bola 12 345 metrov (7,67 míľ), čím sa vytvoril nový svetový rekord vo vŕtaní vrtov s predĺženým dosahom (ERD). OP-11 sa tiež umiestnil na prvom mieste na svete, pokiaľ ide o vzdialenosť medzi dnom a vodorovným bodom vrtu - 11 475 metrov (7,13 míľ). ENL dokončila rekordný vrt len ​​za 60 dní pomocou vysokorýchlostného vŕtania a technológií TQM spoločnosti ExxonMobil, čím dosiahla špičkový výkon pri vŕtaní každej stopy vrtu OP-11.

„Projekt Sachalin-1 naďalej prispieva k vedúcemu postaveniu Ruska v globálnom ropnom a plynárenskom priemysle,“ povedal James Taylor, prezident ENL. — Doteraz bolo v rámci projektu Sachalin-1 vyvŕtaných 6 z 10 najdlhších vrtov ERD vrátane vrtu OP-11 pomocou vrtných technológií spoločnosti ExxonMobil. Počas celej životnosti projektu sa používala špeciálne navrhnutá vrtná súprava Yastreb, ktorá stanovila početné priemyselné rekordy v dĺžke otvoru, rýchlosti vŕtania a výkone smerového vŕtania. Zároveň sme vytvorili nový rekord pri zachovaní vynikajúceho výkonu v oblasti bezpečnosti, zdravia a životného prostredia.“

Pole Odoptu, jedno z troch polí projektu Sachalin-1, sa nachádza na mori, 8-11 km od severovýchodného pobrežia ostrova Sachalin. Technológia ERD umožňuje úspešné vŕtanie vrtov z pobrežia pod morským dnom, aby sa dostali k ložiskám ropy a zemného plynu na mori, bez porušenia zásad bezpečnosti a ochrany životného prostredia, v jednej z najťažších subarktických oblastí sveta na rozvoj.

P.S. A tu je to, čo píšu v komentároch: tim_o_fay: oddeľme muchy od rezňov :) Dlhá studňa ≠ hlboká. Rovnaký BD-04A má zo svojich 12 289 m 10 902 m vodorovnej šachty. http://www.democraticunderground.com/discuss/duboard.php?az=view_all&address=115x150185 Podľa vertikály je zo všetkého kilometer a chvost. Čo to znamená? To znamená nízky (pomerne) tlak a teplotu spodného otvoru, mäkké útvary (s dobrým ROP) atď. atď. OP-11 z tej istej opery. Nehovorím, že horizontálne vŕtanie je jednoduché (robím to už ôsmy rok), ale stále je to oveľa jednoduchšie ako ultra hlboké. Bertha Rogers, SG-3 (Kola), Baden Unit a ďalšie s veľkou skutočnou vertikálnou hĺbkou (doslovný preklad z angličtiny True Vertical Depth, TVD) – to je naozaj niečo nad rámec. V roku 1985 sa pri päťdesiatom výročí SOGRT zišli bývalí absolventi z celej únie s príbehmi a darčekmi pre múzeum technickej školy. Potom mi bolo cťou cítiť kúsok žuly-ruly z hĺbky viac ako 11,5 km :)

Napriek tomu, že 21. storočie je na dvore, o vnútornej štruktúre našej planéty sa študovalo veľmi málo. O dianí v hlbokom vesmíre vieme celkom dobre, zároveň sa stupeň prieniku do tajomstiev Zeme dá prirovnať k pichnutiu špendlíkom do povrchu šupky melónu.
V polovici 50. rokov, keď sa vrtáci naučili robiť studne hlboké viac ako 7 km, ľudstvo pristúpilo k realizácii veľmi ambicióznej úlohy – preniknúť do zemskej kôry a vidieť, čo sa pod ňou skrýva. K tomuto cieľu sa najviac priblížili naši krajania, ktorí navŕtali superhlbokú studňu Kola.
Pevná škrupina Zeme je v pomere k jej veľkosti prekvapivo tenká – hrúbka kôry sa pohybuje medzi 20 – 65 km na súši a 3 – 8 km pod oceánom, pričom zaberá menej ako 1 % objemu planéty. Za ním je obrovská vrstva – plášť – ktorý tvorí väčšinu Zeme. Ešte nižšie je husté jadro pozostávajúce hlavne zo železa, ako aj niklu, olova, uránu a iných kovov. Medzi kôrou a plášťom sa vyníma hraničná zóna pomenovaná po juhoslovanskom vedcovi, ktorý ju objavil, povrch (hranica) Mohoroviča, alebo v skratke - Moho. V tejto zóne sa rýchlosť šírenia seizmických vĺn prudko zvyšuje. Existuje množstvo hypotéz navrhnutých na vysvetlenie tohto javu, ale vo všeobecnosti zostáva nevyriešený.

Najdôležitejším cieľom najvážnejších projektov hĺbkových vrtov rozbehnutých v druhej polovici 20. storočia bola práve táto záhadná vrstva. Výskumníkom sa to nepodarilo dosiahnuť, ale údaje o štruktúre zemskej kôry získané počas vŕtania ultrahlbokých vrtov sa ukázali byť také neočakávané, že hranica Mokhoroviča akoby upadla do pozadia. Najprv bolo potrebné vysvetliť hádanky nachádzajúce sa vo vyšších vrstvách.
Američania ako prví začali hĺbkové vŕtanie zemskej kôry na vedecké účely. V 60. rokoch spustili vedecký projekt Mohole, ktorý zahŕňal vytvorenie podvodných vrtných lodí pomocou špeciálnych vrtných lodí. Počas nasledujúcich tridsiatich rokov sa v moriach a oceánoch objavilo viac ako 800 studní, z ktorých mnohé sa nachádzajú v hĺbkach viac ako 4 km. Najdlhší vrt dokázal preniknúť len 800 m do morského dna a napriek tomu mali získané údaje pre geológiu obrovský význam. Slúžili najmä ako závažné potvrdenie tzv. tektonická teória, podľa ktorej sú kontinenty založené na pevných litosférických platniach, pomaly plávajúcich, ponorených do tekutého plášťa.

Samozrejme, ZSSR nemohol zaostávať za svojim zámorským konkurentom, a tak sme v polovici 60. rokov rozbehli početné projekty na štúdium zemskej kôry. Sovietski vedci sa vydali trochu inou cestou a rozhodli sa vŕtať studne nie v mori, ale na súši. Najznámejším a najúspešnejším projektom tohto druhu je Kola Superdeep Well, najhlbšia „diera v zemi“, akú kedy človek vytvoril. Studňa sa nachádza na severnom cípe polostrova Kola. Toto miesto nebolo vybrané náhodou - prirodzená erózia po stovky miliónov rokov ničila povrch kolského kryštalického štítu a odtrhávala z neho vrchné vrstvy hornín. V dôsledku toho sa na povrchu objavili staroveké archejské vrstvy zodpovedajúce hĺbkam 5-10 km pre priemerný úsek zemskej kôry kontinentálneho typu. 15-kilometrová konštrukčná hĺbka studne umožnila vedcom dúfať, že dosiahnu záhadný povrch Mohoroviča.
Vŕtanie vrtu Kola sa začalo v roku 1970 a skončilo sa o viac ako 20 rokov neskôr - v roku 1994. Vrtači pracovali najskôr celkom tradičnými metódami: do vrtu bol spustený reťazec rúr z ľahkých zliatin, na konci ktorého bol upevnený valcový kovový vrták s diamantovými zubami a snímačmi. Stĺpec otáčal motor umiestnený na povrchu. Keď sa hĺbka vrtu zväčšila, na potrubiach pribudli nové úseky. Pravidelne sa musel celý stĺp dvíhať na povrch, aby sa vyťažilo vyrezané jadro horniny a nahradil sa tupý hrot. Bohužiaľ, táto osvedčená technológia sa stáva neúčinnou, keď hĺbka studne presiahne určitý bod: trenie rúrok o steny studne je príliš veľké na to, aby otočilo celú túto obrovskú šachtu. Na prekonanie tohto problému vyvinuli inžinieri schému, v ktorej sa otáčala iba hlava vrtnej súpravy. Na konci kolóny boli zosilnené turbíny, cez ktoré prechádzala vrtná kvapalina - špeciálna kvapalina, ktorá pôsobí ako mazivo a cirkuluje potrubím. Tieto turbíny spôsobili, že sa vrták otáčal.

Vzorky vynesené na povrch počas procesu vŕtania spôsobili revolúciu v geológii. Ukázalo sa, že existujúce predstavy o štruktúre zemskej kôry sú ďaleko od reality. Prvým prekvapením bol chýbajúci prechod zo žuly na čadič, ktorý vedci očakávali v hĺbke asi 6 km. Seizmologické štúdie naznačujú, že v tejto oblasti sa dramaticky mení rýchlosť šírenia akustických vĺn, čo sa interpretovalo ako začiatok bazaltového podložia zemskej kôry. Aj po prechodovej zóne však na povrch naďalej vystupovali žuly a ruly. Od tej chvíle sa ukázalo, že prevládajúci model dvojvrstvovej zemskej kôry je nesprávny. Teraz je prítomnosť seizmického prechodu vysvetlená zmenou vlastností horniny v podmienkach zvýšeného tlaku a teploty.
Ešte prekvapivejším objavom bola skutočnosť, že horniny nachádzajúce sa v hĺbkach viac ako 9 km sa ukázali ako mimoriadne porézne. Predtým sa verilo, že keď sa hĺbka a tlak zväčšia, naopak by mali byť čoraz hustejšie. Miniatúrne trhliny boli vyplnené vodným roztokom, ktorého pôvod bol dlhú dobu absolútne nejasný. Neskôr bola predložená teória, podľa ktorej sa objavená voda tvorí z atómov vodíka a kyslíka, ktoré sú „vytláčané“ z okolitej horniny pod vplyvom kolosálnych tlakov.
Ďalšie prekvapenie: život na planéte Zem vznikol, ukazuje sa, o 1,5 miliardy rokov skôr, ako sa očakávalo. V hĺbke 6,7 km, kde sa verilo, že neexistuje žiadna organická hmota, sa našlo 14 druhov fosílnych mikroorganizmov. Boli nájdené vo vysoko netypických uhlíkovo-dusíkových ložiskách (namiesto obvyklého vápenca alebo kremíka), ktoré sú staršie ako 2,8 miliardy rokov. V ešte väčších hĺbkach, kde už nie sú sedimentárne horniny, sa metán objavil v obrovských koncentráciách. To úplne a úplne zničilo teóriu biologického pôvodu uhľovodíkov, ako je ropa a plyn.
Vedcov mimoriadne prekvapila aj rýchlosť, s akou sa teplota s prehlbovaním vrtu zvyšovala. Na značke 7 km dosiahla 120 ° C a v hĺbke 12 km - už 230 ° C, čo bola o tretinu vyššia ako plánovaná hodnota: teplotný gradient kôry bol takmer 20 stupňov na 1 km, namiesto toho z očakávaných 16. Zistilo sa tiež, že polovica tepelného toku je rádiogénneho pôvodu. Vysoká teplota mala negatívny vplyv na prácu korunky, preto sa vrtná kvapalina pred čerpaním do vrtu ochladila. Toto opatrenie sa ukázalo ako celkom účinné, avšak po prejdení značky 12 km už nedokázalo zabezpečiť dostatočný odvod tepla. Stlačená a zahriata hornina navyše nadobudla niektoré vlastnosti kvapaliny, v dôsledku čoho vrt pri ďalšej ťažbe vrtnej kolóny začal plávať. Ďalší pokrok sa ukázal ako nemožný bez nových technologických riešení a značných finančných nákladov, preto bolo v roku 1994 vŕtanie pozastavené. Dovtedy sa vrt prehĺbil na 12 262 m.