 |
12262-метровая СГ-3 вертикальная скважина
на Кольском полуострове
|
Помимо всего, что связано с мирным и не очень атомом, — это бурение. Во-первых, исторически.
Промышленную добычу нефти раньше всего начали в Российской Империи. И первую скважину на нефть пробурили в России. В 1899 году в России был изобретён электрический бур, затем, в 1923, уже в СССР, — турбобур, которым все до сих пор пользуются.
Во-вторых, бурение вызывает исключительно сильную ненависть. Стоит только начать бурить, сразу сбегается толпа народу, агрессивно уверенного, что бурить — не нужно. А нужно делать что угодно другое — трусы, молотки, айфоны, — но только не бурить. В результате, получается, что бурить ещё и весело. Даже если нефть из дырки не пойдёт.
В советские времена неадекватов держали на коротком поводке, но в целом вышеизложенную точку зрения разделяли. Мало того, что бурили непрерывно, так ещё и атомные бомбы в скважины сбрасывали. Как следствие, самой глубокой, вертикальной скважиной была и остаётся 12262-метровая СГ-3 на Кольском полуострове, пробуренная в исследовательских целях.
Твердосплавный бур вонзился в мерзлую землю Заполярья в 1970 году. Целью эксперимента являлось достижение поверхности Мохоровичича – отражающей сейсмические волны границы, пролегающей в земной коре на глубине от 5 до 70 километров. Именно на Кольском полуострове эта непонятно что разграничивающая поверхность залегала совсем неглубоко.
Сразу следует сказать, что основной эксперимент завершился провалом. Как до границы, так и после её прохождения из скважины извлекались однообразные граниты. Обнаружить хоть что-то объясняющее отражение сейсмических волн на данной глубине не удалось. И это полностью соответствовало результатам ранее полученным американцами. Которые тоже до поверхности Мохоровичича у себя на Гавайях благополучно добурились, ничего интересного там не нашли и остались в полном недоумении. Собственно, с поверхностью Мохоровичича воз и ныне там.
Однако, у Кольского эксперимента были и другие цели. Медленно и трудно бур вгрызался в древний, возрастом три миллиарда лет, гранит, под слоем которого исследователи ожидали обнаружить базальт. Каждые четыре часа, пройдя не более десяти метров, коронку приходилось менять, поднимая буровую колонну. По мере углубления, эта операция требовала всё большего времени. Сопротивление же породы возрастало, ведь колоссальное давление препятствовало образованию микротрещин.
К 80-м годам земная кора была исследована до глубины 9 километров. Но место для сооружения СГ-3 было выбрано удачно, так что, сенсационные результаты удалось получить уже после прохождения 7-километровой отметки. По сути, кору планеты впервые удалось проткнуть. Порода, до этого уровня упрочнявшаяся с каждым пройденным метром, вдруг, стала хрупкой и слоистой. Это оказалось настолько неожиданным, что скважина осыпалась, буровую колонну заклинило, и бур был потерян. В первый раз.
В последующем, – работы на скважине велись до 1990 года, – аварии происходили ещё многократно. Изготовленная из лёгких сплавов буровая колонна массой 200 тонн то и дело рвалась. Канал цементировали, и бурение с половины дороги начиналось заново. Рекордной, ранее никому не покорявшейся, глубины – свыше 9583 метра – скважина достигла только в 1984 году.
Странности же, между тем, продолжались. Базальт так и не был обнаружен, бур встречал только гранит, но с глубиной всё более «рыхлый». Из бесчисленных трещин хлестала вода перегретая до 200 градусов. Керны (пробы породы) стало почти невозможно извлечь. По пути на поверхность камень взрывался, обращаясь в песок. Подъём приходилось совершать очень медленно.
Керны разрушал содержащийся под давлением 3000 атмосфер в порах гранита газ. Представления о тектоническом происхождении атмосферы и гидросферы, таким образом, получили экспериментальное подтверждение.
Вода образуется в расплавленной мантии Земли из родившегося в ядерных реакциях водорода и кислорода, «отнятого» водородом у железа и кремния. Но при кристаллизации пород на нижней границе коры, растворённые в лаве вода и газы выделяются из неё. Выделяются и продолжают всплывать под действием архимедовой силы. Ведь, под огромным давлением камень течёт, как течёт вроде бы «твёрдый» лёд в глетчерах.
Вода поднимается до уровня 7-12 километров, на котором текучесть породы уже недостаточна. И там остаётся, пока её не освободят извержения. Поскольку, микротрещин, по которым она могла бы продолжить путь к поверхности, на такой глубине ещё нет. Хотя «водой» жидкость, которую можно выдавить из глубинного камня, назвать можно лишь условно. Она насыщена растворёнными минералами, газами и сложными углеводородными соединениями, являясь по сути тем самым «первичным бульоном» благодаря которому на Земле стало возможно возникновение жизни. Четыре миллиарда лет назад с выходом на поверхность мантийные воды затруднений не имели.
И, кстати, после протыкания «пробки» из скважины пошёл метан, а в кернах были обнаружены товарные концентрации золота. Так что, сверхглубокое бурение в перспективе может иметь интерес не только научный.
Бурение, которое предполагалось продолжить до глубины 15 километров, было прекращено в 1990 году. Но не потому, что из скважины донеслись вопли грешников (эта легенда возникла значительно позже). И даже не из-за внутриполитических проблем. Просто, скважина достигла глубины максимально возможной в рамках существующих технологий бурения. По этой же причине, рекорд остаётся непревзойдённым, и попытки побить его даже не планируются, – пока не сделаны новые изобретения, превзойти его просто невозможно. Хотя, более длинная (но наклонная) скважина на Сахалине уже пробурена.
Промышленную добычу нефти раньше всего начали в Российской Империи. И первую скважину на нефть пробурили в России. В 1899 году в России был изобретён электрический бур, затем, в 1923, уже в СССР, — турбобур, которым все до сих пор пользуются.
Во-вторых, бурение вызывает исключительно сильную ненависть. Стоит только начать бурить, сразу сбегается толпа народу, агрессивно уверенного, что бурить — не нужно. А нужно делать что угодно другое — трусы, молотки, айфоны, — но только не бурить. В результате, получается, что бурить ещё и весело. Даже если нефть из дырки не пойдёт.
В советские времена неадекватов держали на коротком поводке, но в целом вышеизложенную точку зрения разделяли. Мало того, что бурили непрерывно, так ещё и атомные бомбы в скважины сбрасывали. Как следствие, самой глубокой, вертикальной скважиной была и остаётся 12262-метровая СГ-3 на Кольском полуострове, пробуренная в исследовательских целях.
Твердосплавный бур вонзился в мерзлую землю Заполярья в 1970 году. Целью эксперимента являлось достижение поверхности Мохоровичича – отражающей сейсмические волны границы, пролегающей в земной коре на глубине от 5 до 70 километров. Именно на Кольском полуострове эта непонятно что разграничивающая поверхность залегала совсем неглубоко.
Сразу следует сказать, что основной эксперимент завершился провалом. Как до границы, так и после её прохождения из скважины извлекались однообразные граниты. Обнаружить хоть что-то объясняющее отражение сейсмических волн на данной глубине не удалось. И это полностью соответствовало результатам ранее полученным американцами. Которые тоже до поверхности Мохоровичича у себя на Гавайях благополучно добурились, ничего интересного там не нашли и остались в полном недоумении. Собственно, с поверхностью Мохоровичича воз и ныне там.
Однако, у Кольского эксперимента были и другие цели. Медленно и трудно бур вгрызался в древний, возрастом три миллиарда лет, гранит, под слоем которого исследователи ожидали обнаружить базальт. Каждые четыре часа, пройдя не более десяти метров, коронку приходилось менять, поднимая буровую колонну. По мере углубления, эта операция требовала всё большего времени. Сопротивление же породы возрастало, ведь колоссальное давление препятствовало образованию микротрещин.
К 80-м годам земная кора была исследована до глубины 9 километров. Но место для сооружения СГ-3 было выбрано удачно, так что, сенсационные результаты удалось получить уже после прохождения 7-километровой отметки. По сути, кору планеты впервые удалось проткнуть. Порода, до этого уровня упрочнявшаяся с каждым пройденным метром, вдруг, стала хрупкой и слоистой. Это оказалось настолько неожиданным, что скважина осыпалась, буровую колонну заклинило, и бур был потерян. В первый раз.
В последующем, – работы на скважине велись до 1990 года, – аварии происходили ещё многократно. Изготовленная из лёгких сплавов буровая колонна массой 200 тонн то и дело рвалась. Канал цементировали, и бурение с половины дороги начиналось заново. Рекордной, ранее никому не покорявшейся, глубины – свыше 9583 метра – скважина достигла только в 1984 году.
Странности же, между тем, продолжались. Базальт так и не был обнаружен, бур встречал только гранит, но с глубиной всё более «рыхлый». Из бесчисленных трещин хлестала вода перегретая до 200 градусов. Керны (пробы породы) стало почти невозможно извлечь. По пути на поверхность камень взрывался, обращаясь в песок. Подъём приходилось совершать очень медленно.
Керны разрушал содержащийся под давлением 3000 атмосфер в порах гранита газ. Представления о тектоническом происхождении атмосферы и гидросферы, таким образом, получили экспериментальное подтверждение.
Вода образуется в расплавленной мантии Земли из родившегося в ядерных реакциях водорода и кислорода, «отнятого» водородом у железа и кремния. Но при кристаллизации пород на нижней границе коры, растворённые в лаве вода и газы выделяются из неё. Выделяются и продолжают всплывать под действием архимедовой силы. Ведь, под огромным давлением камень течёт, как течёт вроде бы «твёрдый» лёд в глетчерах.
Вода поднимается до уровня 7-12 километров, на котором текучесть породы уже недостаточна. И там остаётся, пока её не освободят извержения. Поскольку, микротрещин, по которым она могла бы продолжить путь к поверхности, на такой глубине ещё нет. Хотя «водой» жидкость, которую можно выдавить из глубинного камня, назвать можно лишь условно. Она насыщена растворёнными минералами, газами и сложными углеводородными соединениями, являясь по сути тем самым «первичным бульоном» благодаря которому на Земле стало возможно возникновение жизни. Четыре миллиарда лет назад с выходом на поверхность мантийные воды затруднений не имели.
И, кстати, после протыкания «пробки» из скважины пошёл метан, а в кернах были обнаружены товарные концентрации золота. Так что, сверхглубокое бурение в перспективе может иметь интерес не только научный.
Бурение, которое предполагалось продолжить до глубины 15 километров, было прекращено в 1990 году. Но не потому, что из скважины донеслись вопли грешников (эта легенда возникла значительно позже). И даже не из-за внутриполитических проблем. Просто, скважина достигла глубины максимально возможной в рамках существующих технологий бурения. По этой же причине, рекорд остаётся непревзойдённым, и попытки побить его даже не планируются, – пока не сделаны новые изобретения, превзойти его просто невозможно. Хотя, более длинная (но наклонная) скважина на Сахалине уже пробурена.
Igor Krai