Кандидат на техническите науки A. OSADCHY
През последните десетилетия на миналия век в земната кора бяха пробити стотици хиляди кладенци. И това не е изненадващо, защото търсенето и извличането на минерали в наше време неизбежно включва дълбоко сондиране. Но сред всички тези кладенци има само един на планетата - легендарният Kola Superdeep (SG), чиято дълбочина все още остава ненадмината - повече от дванадесет километра. В допълнение, SG е един от малкото, които са пробити не за проучване или добив, а за чисто научни цели: да се изучат най-древните скали на нашата планета и да се научат тайните на процесите, протичащи в тях.
Геолозите В. Ланев (вляво) и Ю. Смирнов изследват кернови проби.
Свредла. Абсолютно същият, но това беше този, който беше използван при сондиране на дълбочина 12 км, който стана експонат на Международния геоложки конгрес през 1984 г.
На тази кука се спускаше и повдигаше тръбната струна. Вляво – в коша – има подготвени за спускане 33-метрови тръби – „свещи“.
Кола свръхдълбок кладенец.
Избрани основни проби.
Уникално съоръжение за съхранение на ядрото, където ядрата на целия дванадесеткилометров кладенец са подредени на рафтове в кутии в строг ред, номерирани.
Такива значки с гордост носеха всички, които работеха в ДВ.
Днес няма сондиране на свръхдълбочината на Кола, то е спряно през 1992 г. SG не беше първият и не единственият в програмата за изучаване на дълбинната структура на Земята. Три от чуждите сондажи достигнаха дълбочина от 9,1 до 9,6 км. Предвиждаше се един от тях (в Германия) да надмине този на Кола. Но сондажите и в трите, както и в SG, бяха спрени поради аварии и по технически причини все още не могат да бъдат продължени.
Очевидно не напразно сложността на пробиването на свръхдълбоки кладенци се сравнява с полет в космоса, с дълга космическа експедиция до друга планета. Скални проби, извлечени от земните недра, са не по-малко интересни от проби от лунна почва. Почвата, доставена от съветския луноход, е изследвана в различни институти, включително Колския научен център. Оказа се, че съставът на лунната почва почти напълно съответства на скалите, извлечени от Колския кладенец от дълбочина около 3 км.
ИЗБОР НА МЯСТО И ПРОГНОЗАЗа сондирането на SG е създадена специална геолого-проучвателна експедиция (Колска геолого-проучвателна експедиция). Разбира се, мястото за сондиране също не е избрано случайно - Балтийският щит в района на Колския полуостров. Тук най-старите магмени скали на около 3 милиарда години (а Земята е само на 4,5 милиарда години) излизат на повърхността. Беше интересно да се правят сондажи в най-старите магмени скали, тъй като седиментните скали до дълбочина от 8 км вече са добре проучени за добив на нефт. И по време на добив, те обикновено проникват само на 1-2 км в магматични скали. Изборът на място за SG беше улеснен и от факта, че тук се намира коритото Печенег - огромна структура, подобна на купа, сякаш притисната в древни скали. Произходът му се свързва с дълбок разлом. И това е мястото, където се намират големи медно-никелови находища. А задачите, възложени на Колската геоложка експедиция, включват идентифициране на редица характеристики на геоложките процеси и явления, включително образуването на руда, определяне на естеството на границите, разделящи слоевете в континенталната кора, събиране на данни за материалния състав и физическо състояниескали.
Преди да започне сондажът, е конструиран участък от земната кора въз основа на сеизмологични данни. Той служи като прогноза за появата на тези земни пластове, които кладенецът пресича. Предполага се, че гранитен пласт се простира на дълбочина 5 км, след което се очакват по-здрави и по-древни базалтови скали.
И така, мястото за сондиране беше избрано в северозападната част на Колския полуостров, на 10 км от град Заполярни, недалеч от границата ни с Норвегия. Заполярни е малък град, който е израснал през петдесетте години до завод за никел. Сред хълмистата тундра на хълм, издухан от всички ветрове и снежни бури, има „квадрат“, всяка страна на който е оформена от седем пететажни сгради. Вътре има две улици, на пресичането им има площад, където се намират Домът на културата и хотелът. На километър от града, зад едно дере, се виждат сградите и високите комини на завод за никел; зад него, по склона на планината, има тъмни сметища от скални отпадъци от близката кариера. В близост до града има магистрала за град Никел и малко езеро, от другата страна на което е Норвегия.
Почвата на тези места съдържа изобилие от следи от миналата война. Когато вземете автобус от Мурманск до Заполярни, около половината от пътя пресичате малката река Западная Лица, на брега й има мемориален обелиск. Това е единственото място в цяла Русия, където фронтът стои неподвижен по време на войната от 1941 до 1944 г., с лице към Баренцово море. Въпреки че през цялото време имаше ожесточени битки и загубите и от двете страни бяха огромни. Германците неуспешно се опитаха да пробият Мурманск - единственото свободно от лед пристанище в нашия Север. През зимата на 1944 г. съветските войски успяват да пробият фронта.
От Zapolarny до Superglubokaya - 10 км. Пътят минава покрай завода, след това покрай ръба на кариерата и след това се изкачва нагоре по планината. От прохода се отваря малък басейн, в който е монтирана сондажната платформа. Височината му е колкото двадесететажна сграда. „Работниците на смени“ идваха тук от Заполярни за всяка смяна. Общо в експедицията са работили около 3000 души, които са живели в града в две къщи. Денонощно от сондажната платформа се чуваше ръмжене на някакви механизми. Тишината означаваше, че по някаква причина има прекъсване на сондажа. През зимата, по време на дългата полярна нощ - а тя продължава там от 23 ноември до 23 януари - цялата сондажна платформа светеше в светлини. Често към тях се добавяше светлината на полярното сияние.
Малко за персонала. Колската геоложка проучвателна експедиция, създадена за сондиране, събра добър, висококвалифициран екип от работници. Ръководителят на GRE, талантлив лидер, който избра екипа, почти винаги беше Д. Губерман. Главен инженерИ. Василченко отговаряше за сондирането. Сондажната платформа беше командвана от А. Батищев, когото всички наричаха просто Леха. Геологията беше начело на В. Лани, а геофизиката - на Ю. Кузнецов. Огромен обем работа по обработката на ядрото и създаването на хранилище на ядрото беше извършено от геолог Ю. Смирнов - същият, който имаше „ценния шкаф“, за който ще ви разкажем по-късно. Повече от 10 научни института взеха участие в провеждането на изследвания на ДГ. Екипът имаше и свои собствени „кулибини“ и „левичари“ (особено се отличаваше С. Цериковски), които изобретиха и произвеждаха различни устройства, които понякога позволяваха да се измъкнат от най-трудните, привидно безнадеждни ситуации. Те сами създадоха много от необходимите механизми тук в добре оборудвани работилници.
ИСТОРИЯ НА СОНДАЖИТЕПробиването на кладенци започва през 1970 г. Сондажът до дълбочина 7263 м отне 4 години. Извършено е с помощта на серийна инсталация, която обикновено се използва в производството на нефт и газ. Заради постоянните ветрове и студ се наложи цялата кула да бъде покрита до върха с дървени панели. В противен случай е просто невъзможно за някой, който трябва да стои отгоре, докато повдига тръбен низ, да работи.
След това имаше едногодишна почивка, свързана с изграждането на нова кула и инсталирането на специално проектирана сондажна платформа - Uralmash-15000. С негова помощ бяха извършени всички по-нататъшни свръхдълбоки сондажи. Новата инсталация е с по-мощно автоматизирано оборудване. Използва се турбинно сондиране - това е, когато не се върти цялата колона, а само сондажната глава. Сондажната течност се подава през колоната под налягане, въртяща многостепенна турбина, разположена отдолу. Общата му дължина е 46 м. Турбината завършва със сондажна глава с диаметър 214 mm (често се нарича корона), която има пръстеновидна форма, така че в средата остава непробита колона от скала - ядро с диаметър 60 мм. През всички секции на турбината минава тръба - ядроприемник, където се събират колони от добитата скала. Натрошената скала заедно със сондажната течност се пренасят надолу по кладенеца до повърхността.
Масата на колоната, потопена в кладенец със сондажна течност, е около 200 тона. Това е въпреки факта, че са използвани специално проектирани тръби от лека сплав. Ако колона е направена от обикновени стоманени тръби, тя ще се спука от собственото си тегло.
Много трудности, понякога напълно неочаквани, възникват в процеса на сондиране на големи дълбочини и при вземане на проби от керна.
Проникването при едно пътуване, определено от износването на сондажната глава, обикновено е 7-10 м. (Пътуване или цикъл е спускането на низа с турбината и сондажния инструмент, действителното сондиране и пълното повдигане на струната.) Самото пробиване отнема 4 часа. А слизането и изкачването на 12-километровата колона отнема 18 часа. При повдигане колоната автоматично се разглобява на секции (свещи) с дължина 33 м. Средно на месец са пробивани 60 м. За пробиването на последните 5 км от сондажа са използвани 50 км тръби. Това е степента на тяхното износване.
До дълбочина от около 7 km кладенецът пресичаше здрави, относително хомогенни скали, поради което сондажът беше гладък, почти съответстващ на диаметъра на сондажа. Работата вървеше, може да се каже, спокойно. Но на дълбочина 7 км се появиха по-малко издръжливи напукани скали, прослоени с малки много твърди слоеве - гнайси, амфиболити. Сондирането стана по-трудно. Стволът придоби овална форма и се появиха много кухини. Катастрофите зачестиха.
Фигурата показва първоначалната прогноза на геоложкия разрез и тази, съставена на базата на сондажни данни. Интересно е да се отбележи (колона B), че ъгълът на наклона на пластовете по дължината на сондажа е около 50 градуса. Така става ясно, че пресечените от кладенеца скали излизат на повърхността. Тук можем да си спомним вече споменатия „заветен кабинет” на геолог Ю. Смирнов. Там, от една страна, имаше проби, взети от кладенеца, а от друга - проби, взети от повърхността на разстоянието от мястото на сондажа, където излиза съответният пласт. Съвпадението между породите е почти пълно.
1983 г. бе белязана от ненадминат до този момент рекорд: дълбочината на сондирането надхвърли 12 км. Работата беше спряна.
Наближаваше Международният геологически конгрес, който по план се проведе в Москва. За него се подготвяше изложението Геоекспо. Беше решено не само да се прочетат доклади за постигнатите резултати на SG, но и да се покаже на участниците в конгреса работата на място и извлечените скални проби. За конгреса беше издадена монографията „Кола Супердълбок”.
На изложението Geoexpo имаше голям щанд, посветен на работата на SG и най-важното - постигането на рекордна дълбочина. Имаше впечатляващи графики, разказващи за техниката и технологията на сондиране, извлечени скални проби, снимки на оборудване и персонал по време на работа. Но най-голямо внимание на участниците и гостите на конгреса привлече един нетрадиционен за изложбена експозиция детайл: най-обикновена и вече леко ръждясала пробивна глава с износени твърдосплавни зъби. На етикета пишеше, че е точно това, което е използвано при сондиране на дълбочина над 12 км. Тази пробивна глава удиви дори специалистите. Вероятно всички неволно са очаквали да видят някакво чудо на техниката, може би с диамантено оборудване... И все още не знаеха, че в ДГ до сондажната платформа имаше голяма купчина точно същите, вече ръждясали пробивни глави: в края на краищата те трябваше да се сменят с нови приблизително на всеки пробити 7-8 m.
Много делегати на конгреса искаха да видят със собствените си очи уникалната сондажна платформа в Колски полуострови се уверете, че в Съюза действително е постигната рекордна дълбочина на сондиране. Такова напускане се случи. Част от конгреса проведе среща там на място. На делегатите беше показана сондажната платформа, където те издигнаха колоната от кладенеца, като откачиха 33-метрови участъци от нея. Снимки и статии за SG се разпространяват във вестници и списания в почти всички страни по света. Издадена е пощенска марка и е организирано специално гасене на пликове. Няма да изброявам имената на лауреати на различни награди и наградени за техния труд...
Но празниците свършиха, беше необходимо да се продължи сондажът. И започва с най-големия инцидент при първия полет на 27 септември 1984 г. - „черна дата“ в историята на SG. Кладенецът не прощава, когато е оставен дълго време без внимание. През времето, през което не е извършван сондаж, неизбежно настъпват промени в стените му, които не са закрепени с циментирана стоманена тръба.
Отначало всичко вървеше непринудено. Сондажите правеха своето нормални операции: секциите на сондажната колона бяха спуснати една след друга, към последната, горна, беше свързана тръба за подаване на сондажна течност и помпите бяха включени. Започнахме сондиране. Уредите на конзолата пред оператора показваха нормалния режим на работа (брой обороти на сондажната глава, натиск върху скалата, поток на течност за въртене на турбината и др.).
След пробиване на друг 9-метров участък на дълбочина над 12 км, което отне 4 часа, достигнахме дълбочина от 12,066 км. Приготвихме се да вдигнем колоната. Опитахме го. не работи „Залепването“ е наблюдавано повече от веднъж на такива дълбочини. Това е, когато някой участък от колоната сякаш залепва за стените (може би нещо е паднало отгоре и е заседнало малко). За да се премести колона, е необходима сила, надвишаваща нейното тегло (около 200 тона). И този път направиха същото, но колоната не помръдна. Увеличихме малко силата и стрелката на инструмента рязко намали показанията. Колоната стана много по-лека, такава загуба на тегло не би могла да се случи по време на нормалния ход на операцията. Започнахме повдигането: развихме секциите една по една. При последното повдигане на кука висеше скъсено парче тръба с неравен долен ръб. Това означаваше, че в сондажа остана не само турбосондажът, но и 5 км сондажни тръби...
Седем месеца се опитваха да ги получат. В края на краищата те загубиха не само 5 км тръби, а резултатите от петгодишна работа.
Тогава всички опити за възстановяване на изгубеното бяха прекратени и сондажите започнаха отново от дълбочина 7 км. Трябва да се каже, че след седмия километър геоложките условия тук са особено трудни за работа. Технологията на пробиване на всяка стъпка се разработва чрез проба и грешка. А започвайки от около 10 км дълбочина е още по-трудно. Сондажите, работата на оборудването и оборудването се извършват при максимална скорост.
Затова тук всеки момент могат да се очакват инциденти. Те се подготвят за тях. Методите и средствата за тяхното премахване се обмислят предварително. Типична сложна авария е счупването на сондажния възел заедно с част от колоната на сондажната тръба. Основният метод за елиминирането му е да се създаде пейка точно над изгубената част и от това място да се пробие нова байпасна шахта. В сондажа са пробити общо 12 такива обходни ствола. Четири от тях са с дължина от 2200 до 5000 м. Основната цена на подобни аварии са години загубен труд.
Само в ежедневието кладенецът е вертикална „дупка“ от повърхността на земята до дъното. В действителност това далеч не е така. Особено ако кладенецът е свръхдълбок и пресича наклонени образувания с различна плътност. Тогава изглежда, че се извива, защото свредлото постоянно се отклонява към по-малко издръжливи скали. След всяко измерване, показващо, че наклонът на кладенеца надвишава допустимия, трябва да се направи опит да се „върне на мястото му“. За да направите това, заедно със сондажния инструмент се спускат специални „дефлектори“, които спомагат за намаляване на ъгъла на наклона на кладенеца по време на пробиване. Често възникват аварии със загуба на сондажни инструменти и части от тръби. След това трябва да се направи новият багажник, както вече казахме, като се отстъпи настрани. Представете си как изглежда един кладенец в земята: нещо като корени на гигантско растение, разклонени в дълбочина.
Това е причината за специалната продължителност на последната фаза на сондиране.
След най-голямата авария - "черната дата" от 1984 г. - те отново се доближиха до дълбочина от 12 км само след 6 години. През 1990 г. е достигнат максимумът - 12 262 км. След още няколко инцидента се убедихме, че не можем да стигнем по-дълбоко. Всички възможности на съвременните технологии са изчерпани. Сякаш Земята вече не искаше да разкрива своите тайни. Сондирането е спряно през 1992 г.
ИЗСЛЕДОВАТЕЛСКА РАБОТА. ЦЕЛИ И МЕТОДИЕдна от много важните цели на сондирането беше да се получи ядрова колона от скални проби по цялата дължина на кладенеца. И тази задача е изпълнена. Най-дългата сърцевина в света беше маркирана като линийка в метри и поставена в съответния ред в кутии. Номерът на кутията и номерата на пробите са посочени в горната част. Има почти 900 такива кутии на склад.
Сега остава само да се изследва ядрото, което е наистина незаменимо за определяне на структурата на скалата, нейния състав, свойства и възраст.
Но скална проба, издигната на повърхността, има различни свойства от тези в масива. Тук, на върха, той е освободен от огромните механични напрежения, които съществуват в дълбочина. По време на сондирането той се напука и се насити със сондажна течност. Дори ако пресъздадете дълбоки условия в специална камера, параметрите, измерени на пробата, все още се различават от тези в масива. И още един малък „хълцане“: за всеки 100 m пробити кладенец не се получават 100 m ядро. В SG от дълбочини над 5 km средният добив на ядрото е само около 30%, а от дълбочини над 9 km това понякога са само отделни плаки с дебелина 2-3 cm, съответстващи на най-издръжливите слоеве.
Така че ядрото, извадено от кладенеца с помощта на SG, не дава пълна информацияза дълбоките скали.
Сондажите са пробити за научни цели, така че е използван целият комплекс съвременни методиизследвания. В допълнение към извличането на ядрото задължително се извършват изследвания на свойствата на скалите в естествения им произход. Постоянно се следеше техническото състояние на кладенеца. Измервахме температурата по целия ствол на сондажа, естествената радиоактивност - гама лъчение, индуцираната радиоактивност след импулсно неутронно облъчване, електрическите и магнитните свойства на скалите, скоростта на разпространение на еластичните вълни и изследвахме състава на газовете в сондажната течност.
До дълбочина 7 км са използвани серийни устройства. Работата на по-голяма дълбочина и при по-високи температури изискваше създаването на специални устройства, устойчиви на топлина и налягане. Особени трудности възникнаха по време на последния етап от сондирането; когато температурата в кладенеца достигна 200 o C и налягането надхвърли 1000 атмосфери, серийните устройства вече не можеха да работят. Геофизичните дизайнерски бюра и специализираните лаборатории на няколко изследователски института се притекоха на помощ, произвеждайки единични екземпляри от инструменти, устойчиви на топлина и налягане. Така през цялото време работихме само на домашно оборудване.
Накратко, кладенецът е изследван достатъчно подробно до цялата му дълбочина. Проучванията се извършват на етапи, приблизително веднъж годишно, след задълбочаване на кладенеца с 1 км. Всеки път след това се правеше оценка на достоверността на получените материали. Съответните изчисления позволиха да се определят параметрите на определена порода. Те откриха определено редуване на слоеве и вече знаеха с какви скали са свързани пещерите и частичната загуба на информация, свързана с тях. Научихме се буквално да разпознаваме скалите от „трохи“ и на тази база да пресъздаваме пълна картина на това, което „крие“ кладенецът. Накратко, беше възможно да се изгради подробна литоложка колона - да се покаже редуването на скалите и техните свойства.
ОТ СОБСТВЕН ОПИТОколо веднъж годишно, когато приключи следващият етап от сондирането - задълбочаване на кладенеца с 1 км, аз също отидох в ДГ, за да направя измервания, които ми бяха поверени. По това време кладенецът обикновено се измива и се предоставя за изследване за един месец. Часът на планираното спиране винаги се знаеше предварително. Телеграмата за работа също пристигна предварително. Оборудването е проверено и опаковано. Приключени са формалностите по затворената работа в граничната зона. Най-накрая всичко е уредено. Да тръгваме.
Нашата група е малък приятелски екип: разработчик на инструменти за сондажи, разработчик на ново наземно оборудване и аз, методолог. Пристигаме 10 дни преди измерванията. Запознаваме се с данните за техническото състояние на кладенеца. Изготвяме и утвърждаваме подробна програма за измерване. Сглобяваме и калибрираме оборудването. Чакаме обаждане - обаждане от кладенеца. Наш ред е да се „гмурнем“ трети, но ако нашите предшественици откажат, кладенецът ще ни бъде предоставен. Този път всичко им е наред, казват, че ще свършат до утре сутринта. С нас в същия екип са геофизици - оператори, които записват сигналите, получени от оборудването в сондажа и командват всички операции по спускане и повдигане на сондажното оборудване, както и механиците на подемника, те контролират развиването на същите тези 12 км кабел от барабана и върху него. , на който устройството се спуска в кладенеца. Дежурят и сондажи.
Работата е започнала. Устройството се спуска в кладенеца на няколко метра. Последна проверка. Отивам. Спускането е бавно - около 1 км/ч, като непрекъснато се следи сигнала отдолу. Дотук добре. Но на осмия километър сигналът потрепна и изчезна. Това означава, че нещо не е наред. Пълен асансьор. (За всеки случай сме подготвили втори комплект оборудване.) Започваме да проверяваме всички подробности. Този път кабелът се оказа дефектен. Той е сменен. Това отнема повече от ден. Новото слизане отне 10 часа. Накрая човекът, който наблюдаваше сигнала, каза: „Стигнахме на единадесетия километър.“ Команда към операторите: „Стартиране на записа“. Какво и как се планира предварително по програма. Сега трябва да спуснете и повдигнете сондажния инструмент няколко пъти на даден интервал, за да направите измервания. Този път оборудването работеше добре. Сега е пълен възход. Вдигнаха го на 3 км и изведнъж лебедката се обади (той е човек с хумор): „Въжето свърши.“ Как?! Какво?! Уви, кабелът се скъса... Сондажният инструмент и 8 км кабел останаха да лежат на дъното... За щастие, ден по-късно сондажите успяха да вдигнат всичко, използвайки методи и устройства, разработени от местни майстори, за да елиминират такива спешни случаи.
РЕЗУЛТАТИЦелите, заложени в проекта за свръхдълбоко сондиране, са изпълнени. Разработено и създадено е специално оборудване и технология за ултрадълбоко сондиране, както и за изследване на кладенци, пробити на голяма дълбочина. Получихме информация, може да се каже, „от първа ръка“ за физическото състояние, свойствата и състава на скалите в естественото им местонахождение и от проби от ядки до дълбочина 12 262 m.
Кладенецът даде отличен подарък на родината на плитки дълбочини - от порядъка на 1,6-1,8 км. Там са открити промишлени медно-никелови руди - открит е нов руден хоризонт. И това е полезно, защото местният завод за никел вече изпитва недостиг на руда.
Както беше отбелязано по-горе, геоложката прогноза за участъка от кладенеца не се сбъдна (вижте фигурата на страница 39.). Картината, която се очакваше през първите 5 км в кладенеца, се разпростря на 7 км, а след това се появиха напълно неочаквани скали. Предсказаните базалти на дълбочина 7 км не бяха намерени, дори когато паднаха до 12 км.
Очакваше се, че границата, която дава най-голямо отражение по време на сеизмичното сондиране, е нивото, където гранитите се трансформират в по-издръжлив базалтов слой. В действителност се оказа, че там се намират по-малко здрави и по-малко плътни напукани скали - архейски гнайси. Това никога не се е очаквало. И това е принципно нова геоложка и геофизична информация, която ни позволява да интерпретираме данните от дълбоките геофизични изследвания по различен начин.
Данните за процеса на образуване на руда в дълбоките слоеве на земната кора също се оказаха неочаквани и принципно нови. Така на дълбочина 9-12 km се срещат силно порести напукани скали, наситени със силно минерализирани подпочвени води. Тези води са един от източниците на рудообразуване. Преди това се смяташе, че това е възможно само на много по-плитки дълбочини. Именно в този интервал е установено повишено съдържание на злато в ядрото - до 1 g на 1 тон скала (концентрация, която се счита за подходяща за промишлено развитие). Но ще бъде ли някога печелившо да се добива злато от такива дълбочини?
Промениха се и представите за термичния режим на земните недра и дълбокото разпределение на температурите в зоните на базалтовите щитове. На дълбочина над 6 km се получава температурен градиент от 20 o C на 1 km вместо очакваните (както в горната част) 16 o C на 1 km. Установено е, че половината от топлинния поток е с радиогенен произход.
След като пробихме уникалния свръхдълбок кладенец Кола, ние научихме много и в същото време осъзнахме колко малко все още знаем за структурата на нашата планета.
Кандидат на техническите науки A. OSADCHY.ЛИТЕРАТУРА
Кола свръхдълбоко.М.: Недра, 1984.
Кола свръхдълбоко. Научни резултати и изследователски опит.М., 1998.
Козловски Е. А. Световен форум на геолозите."Наука и живот" бр.10, 1984г.
Козловски Е. А. Кола свръхдълбоко."Наука и живот" бр.11, 1985г.
През 50-70-те години на миналия век светът се промени с невероятна скорост. Появиха се неща, без които е трудно да си представим днешния свят: интернет, компютри, клетъчни комуникации, завладяването на космоса и морските дълбини. Човекът бързо разширяваше сферите на своето присъствие във Вселената, но все още имаше доста груби представи за структурата на своя „дом“ - планетата Земя. Въпреки че дори тогава идеята за свръхдълбоко сондиране не беше нова: през 1958 г. американците стартираха проекта "Mohole". Името му се образува от две думи:
Мохо– повърхност на името на Андрия Мохоровичич– хърватски геофизик и сеизмолог, който през 1909 г. идентифицира долната граница на земната кора, при която настъпва рязко увеличаване на скоростта на сеизмичните вълни;
Дупка- кладенец, дупка, отвор. Въз основа на предположенията, че дебелината на земната кора под океаните е много по-малка, отколкото на сушата, близо до остров Гуаделупе бяха пробити 5 кладенци с дълбочина около 180 метра (с дълбочина на океана до 3,5 km). В продължение на пет години изследователите пробиват пет кладенеца, събират много проби от базалтовия слой, но не достигат до мантията. В резултат на това проектът е обявен за провален и работата е спряна.
Корабът CUSS, който осъществи проекта Mohole
Една от основните цели на експедицията „По пътищата на Арктика“ беше свръхдълбокият кладенец Кола (или обект SG-3) - най-дълбокият в света.За първи път научих за това през 2004 г., докато учех първата си година в Геологическия факултет на Руския държавен университет за нефт и газ, на лекция по обща геология. И оттогава се надявах да видя всичко с очите си.
Времената са се променили и, някога недостъпна, територията на съоръжението SG-3 сега е в непосредствена близост до минно-обогатителния завод на Колската минна и металургична компания. А маршрутът до кладенеца минава през технологични пътища.
Ако следвате навигатора, след град Заполярни ще стигнете до контролно-пропускателния пункт на минно-обогатителния завод. Охраната, разбира се, няма да ви пусне на територията и предполагам, че не съм чувал нищо за Кола Супердип.
Ръководството на завода, както се очакваше, беше уморено от постоянното поклонение в Колската свръхдълбочина на различни видове нео-сталкери, любители на геологията и ловци на метали, така че пътят до кладенеца беше изкопан с багери и поръсен с калдъръмени камъни завинаги мярка.
Така че се връщаме на мястото, където последен пътМобилният интернет заработи и търсим утвърден алтернативен път през сателит. След като намерихме заветната дупка, вдигаме хидропневматичното окачване на нашия Toyota Land Cruiser 200 Executive до най-горната позиция и пълзим нагоре по хълмовете към кладенеца.
Пътят, както подобава на истинско приключение, беше пълен с различни видове препятствия - бродове, камъни, дори езера.
След като вече се върнах в Мурманск и анализирайки GPS следата (ние написахме целия маршрут с помощта на услугата locme.ru, ще говоря за това по-късно), забелязах, че не карахме до кладенеца по оптималния маршрут и някъде загубихме път, но назад Вече сме стигнали докъдето трябва. За което не съжалявам ни най-малко.
Песента е записана с помощта на услугата LocMe
И сега, изкачвайки се на още един хълм, имаме изглед към някогашния величествен изследователски и производствен комплекс на свръхдълбокия кладенец Кола.
В стремежа си да заеме водеща позиция във всички индустрии наведнъж, през 1962 г. СССР стартира своята програма за свръхдълбоки сондажи.
Изготвянето на проекта отне 4 години: основната трудност беше, че според геотермалния градиент ( физическо количество, който описва повишаването на температурата на скалите с дълбочина), температурата на дълбочина 10 km трябва да бъде около 300°C, а на 15 km - почти 500°C. Нито сондажният инструмент, нито измервателното оборудване са проектирани за такава температура. До 1970 г., точно навреме за 100-годишнината от рождението на Ленин, е открито място за сондиране - древен кристален щит на полуостров Кола. Според доклад на Института по физика на Земята, в продължение на милиарди години Колският щит се е охлаждал; температурата на дълбочина от 15 км не би трябвало да надвишава 150°C. Според приблизителния разрез първите 7 километра трябва да са съставени от гранитни слоеве на горната част на земната кора, а отдолу започват базалти. Мястото за сондиране е избрано на северния край на Колския полуостров близо до езерото Vilgiskoddeoaivinjärvi (на фински означава „Под планината на вълците“). Пробиването на кладенеца, чиято проектна дълбочина е 15 километра, започва през май 1970 г.
Въпреки нетривиалната задача, не беше разработено специално оборудване за работата - работихме с това, което имахме. На първите етапи беше използвана сондажна платформа Uralmash 4E с товароподемност 200 тона и алуминиеви тръби от леки сплави. Скъпият алуминий беше използван по редица причини: тръбите, изработени от „крилат метал“, имат много по-малко тегло, а при температури над 150-160 градуса стоманата на серийните тръби се омекотява и е по-малко способна да издържа на многотонни натоварвания - поради това увеличава вероятността от опасни деформации и счупване на колоната. Когато кладенецът достигне дълбочина 7000 метра, на обекта е монтирана нова сондажна машина "Уралмаш 15000"- един от най-модерните по това време. Мощен, надежден, с автоматичен повдигащ механизъм, той можеше да издържи тръбна колона с дължина до 15 км. Сондажната платформа се превърна в напълно покрита кула с височина 68 м, противопоставяща се на силните ветрове, бушуващи в Арктика. Теглото само на сондажната колона на дълбочина 15 километра би достигнало 200 тона. А самата инсталация можеше да вдигне товар до 400 тона. В близост се разраства механичен ремонтен завод, научни лаборатории и основно хранилище. : през 70-те години ротационното сондиране е най-разпространено, когато целият низ от тръби се завърта от ротор, разположен на повърхността. Този метод беше отличен за сравнително плитки кладенци, но когато дължината на отвора достигне 7000 или дори 10 000 метра, ротационното сондиране става безсилно. В SG-3 сондирането е извършено с помощта на турбоборшина - хидравличен двигател, чието въртене се осигурява от енергията на циркулиращата сондажна течност. 46-метровите секции, монтирани в долния край на колоната, завъртяха свредлото. Нито в СССР, нито в света по това време нямаше опит в сондажите в кристални фундаментни скали на такава дълбочина и в допълнение към чисто технологичните проблеми, работата беше усложнена от 100% вземане на проби. Проникването при едно пътуване, определено от износването на сондажната глава, обикновено е 7-10 m (пътуване или цикъл е спускането на низ с турбина и сондажен инструмент, действителното сондиране и пълното повдигане на низ.) Самото пробиване отнема 4 часа, а спускането отнема Изкачването на 12-километровата колона отнема около 18 часа. При повдигане колоната автоматично се разглобява на секции (свещи) с дължина 33 м. Средно на месец са пробивани 60 м. За пробиването на последните 5 км от сондажа са използвани 50 км тръби. Това е степента на тяхното износване.
Приближавайки територията на SG-3, видяхме „Хляба“ и хора, които суетливо слагаха железни парчета вътре. Тази картина отдавна е позната на някогашния напреднал научен център - предполагаше се, че свръхдълбокият кладенец на Кола след завършване на разкопките ще бъде превърнат в уникална естествена лаборатория за изучаване на дълбоки процеси, протичащи в земната кора, с помощта на специални инструменти. През 2008 г. обаче съоръжението беше окончателно изоставено и цялото повече или по-малко ценно оборудване беше демонтирано. От този момент нататък започва период на ограбване на всичко, което има някаква стойност - преди всичко на метал.
Крадците на метал обаче се оказаха доста общителни момчета; те бяха искрено изненадани защо дойдохме тук от Москва - „там не остана нищо!“ и показа легендарния кладенец. Сега е консервиран, а устата му е затворена със стоманена плоча. Никой не знае какво се случва в самия багажник.
На базата на SG-3, в допълнение към самата сондажна площадка, имаше няколко изследователски института, собствено дизайнерско бюро, цех за струговане и ковачница. Най-смелите технически решения се родиха на място, внедриха се сами и след няколко дни вече бяха тествани в експлоатация. Всичко това изискваше енергия и Kola Superdeep се обслужваше от собствена подстанция. Сега енергоблокът изглежда така, едно време тук са работили 48 души.
На входа са струпани кашони с уникално оборудване. Всичко ценно се изтръгва „с месо“:
И малко по-далеч има опори за електропроводи. Всички жици, разбира се, бяха прекъснати отдавна.
Според директивата „отгоре“ в SG-3 се използва само домашно оборудване и не можеше да бъде по друг начин: първоначално кладенецът беше строго секретно съоръжение за сигурност. До дълбочина 7 км са използвани серийни устройства. Работата на по-голяма дълбочина и при по-високи температури изискваше създаването на специални устройства, устойчиви на топлина и налягане. Особени трудности възникнаха по време на последния етап от сондирането; когато температурата в кладенеца достигна 200 o C и налягането надхвърли 1000 атмосфери, серийните устройства вече не можеха да работят. Бюрата за геофизичен дизайн и специализираните лаборатории на няколко изследователски института се притекоха на помощ, произвеждайки единични екземпляри от устойчиво на топлина и налягане оборудване. Конкурсът за работа се състоеше от десетки хора на позиция, а тези, които преминаха строг подбор, веднага получаваха апартамент. Във време, когато обикновен съветски инженер получаваше 120 рубли на месец, инженер в Колския свръхдълбок кладенец печелеше невероятните 850 рубли - три заплати и можете да си купите кола. Общо около 300 души са работили в Kola Superdeep.
Дълбочината от 7000 метра се оказа фатална за Колската супердълбочина
Дълбочина в 7000 метрасе оказва изключително фатален за Кола. По-нагоре в участъка сондирането протича сравнително спокойно, сондажът преминава през хомогенни, издръжливи гранити. Но след тази дълбочина сондажната глава влезе в по-малко издръжливи слоести скали и цевта не можеше да се държи вертикално. Когато кладенецът премина границата от 12 км за първи път, шахтата се отклони от вертикалата с 21°. Въпреки че сондажите вече се бяха научили да работят с невероятната кривина на цевта, беше невъзможно да се продължи по-нататък. Сондажът трябваше да бъде пробит от 7 км. За да получите вертикален вал в твърди скали, имате нужда от много твърдо дъно на сондажната колона, така че да влезе в подземната повърхност като нож в масло. Но възниква друг проблем - кладенецът постепенно се разширява, свредлото виси в него, като в чаша, стените на цевта започват да се срутват и могат да смажат инструмента. Решението на този проблем се оказа оригинално - използвана е технологията на махалото. Сондажът беше изкуствено разклатен в кладенеца и потисна силните вибрации. Поради това багажникът се оказа вертикален. 6 юни 1979 гсе случи първото историческо събитие. Сондажите съобщиха, че са достигнали марката при 9584 метра. Колският кладенец стана най-много дълбок кладенецв света, изпреварвайки американската петролна рекордьорка Берта Роджърс (9583 метра).
На 6 юни 1979 г. сондажният майстор Федор Атарщиков прави триумфален запис в бордовия дневник: „Дъно на дупка - 9584 метра. „Берта Роджърс,“ чао, довиждане.“
В началото на 1980гсе случи и второ историческо събитие. Колската свръхдълбочина премина 11 022 метра, заобикаляйки Марианската падина. Човечеството никога не е достигало такава дълбочина в собствената си люлка. Един от най-често срещаните инциденти при сондиране е заклещени инструменти за сондаж, ситуация, когато разпадащите се стени на кладенеца блокират колоната и не позволяват на инструмента да се върти. Често опитите за изваждане на заклещена колона завършват с нейното счупване. Безполезно е да се търси инструмент в 10-километров кладенец, такава шахта беше изоставена и започна нова, малко по-висока. Счупване и загуба на тръби в SG-3 се случва многократно. В резултат на това в долната си част кладенецът прилича на кореновата система на гигантско растение. Разклонението на кладенеца разстрои сондажите, но се оказа благословия за геолозите, които неочаквано получиха триизмерна картина на впечатляващ участък от древни архейски скали, образувани преди повече от 2,5 милиарда години.
Разхождайки се из пустите коридори на комплекса, въпреки общата чудовищна разруха, усещате някогашното величие на случилото се тук. В един от кабинетите подът е осеян с рядка научна литература - броеве на списание "Дефектоскопия" от няколко години и ръководство за изчисляване на сондажни колони за свръхдълбоки кладенци - уникалност научна работаприблизително сравнимо с „инструкциите за полет до Луната за манекени“, ако съществуваха.
В друга - запазена по чудо работно мястосондажен бригадир. Първият кладенец в Русия е пробит през 1864 г. в Кубан. Оттогава до сега майсторът почти винаги работи директно на мястото на сондиране, за да вижда и контролира всичко, което се случва. Но не беше така на Kola Superdeep! Операторът седеше на цели 250 метра от устието и наблюдаваше всичко от разстояние, включително параметрите на сондирането. пространство!
Стените са опърпани, стъклата са счупени от суровия северен вятър, но не можете да оставите усещането, че лаборант ще влезе в кабинета и ще изгони неканените гости.
IN септември 1984 гдълбочината е достигната за първи път 12 066 метра, а след това се случи ново скъсване на сондажната колона. Това се превърна в истинска трагедия за сондажния екип, тъй като те трябваше да започнат почти всичко отначало, всички от същите 7 километра, отново и отново преминавайки през пукнатини и каверни на долния слой на земната кора. В същото време в рамките на Световния геоложки конгрес беше разсекретена работата, извършена в Арктика. В научния свят кладенецът SG-3 предизвика истинска сензация. Голяма делегация от геолози и журналисти отиде в село Заполярни. На посетителите беше показана сондажната платформа в действие, бяха извадени и разединени 33-метрови участъци от тръби. Наоколо имаше десетки свредла, абсолютно същите като тези, които лежаха на щанда в Москва. СССР потвърди статута си на водеща държава в областта на дълбокото сондиране.
IN юни 1990 гкогато SG-3 достигна дълбочина 12 262 м, са започнали подготвителна работадо изкоп до 14 км отново е възникнал инцидент. На 8550 м тръбната колона се скъса. Продължаването на работата изисква дълго и скъпо обновяване на оборудването, така че през 1994 г. сондажите на супердълбокото Кола бяха спряни. Всички възможности на съвременните технологии са изчерпани. След 3 години тя влиза в Книгата на рекордите на Гинес и остава ненадмината и до днес.
Какво даде на човечеството свръхдълбокото сондиране на Колския полуостров?
На първо място, тя опроверга простата двуслойна структура на Земята. Геоложкият разрез, съставен на базата на ядрото SG-3, се оказа точно обратното на това, което учените са си представяли преди. Първите 7 километра са съставени от вулканични и седиментни скали: туфи, базалти, брекчи, пясъчници, доломити. По-дълбоко лежи така нареченият участък на Конрад, след което скоростта на сеизмичните вълни в скалите рязко се увеличава, което се тълкува като граница между гранитите и базалтите. Този участък е преминат отдавна, но базалтите от долния слой на земната кора никога не са се появявали никъде. Напротив, започнаха да се появяват гранити и гнайси. 
Една от най-важните цели на сондирането беше да се получи сърцевина (цилиндричен стълб от скала) по цялата дължина на кладенеца. Най-дългата сърцевина в света беше маркирана като линийка в метри и поставена в съответния ред в кутии. Номерът на кутията и номерата на пробите са посочени в горната част. Има почти 900 такива кутии на склад.
Сеизмичните участъци в подземния слой, както се оказа, не са границите на скалните слоеве различен състав. По-скоро те показват промени в петрофизичните свойства на скалите с дълбочина. При високо налягане и температура свойствата се променят толкова много, че гранитите по своите физически характеристики стават подобни на базалтите и обратно. Смятало се е, че с дълбочина и увеличаване на налягането, порьозността и напукаността на скалите намалява. Въпреки това, започвайки от 9-километровата марка, слоевете се оказаха необичайно порести и напукани. Водните разтвори циркулираха през плътна система от пукнатини. По-късно този факт беше потвърден от други свръхдълбоки кладенци на континентите. На дълбочина се оказа много по-горещо от очакваното: цели 80°! На 7 км температурата в лицето беше 120°C, на 12 км вече беше достигнала 230°C. Учените откриха златна минерализация в проби от кладенеца Кола. Вложка от благородния метал е открита в древни скали на дълбочина 9,5-10,5 км. Концентрацията на злато обаче беше твърде ниска, за да се обяви за находище - средно 37,7 мг на тон скала, но достатъчно, за да се очаква и на други подобни места. Свръхдълбокият кладенец в Кола състари Земята с цели 1,5 милиарда години: животът се появи на планетата по-рано от очакваното. На дълбочини, където се смяташе, че няма органична материя, бяха открити повече от 17 вида фосилизирани микроорганизми - микрофосили, като възрастта на тези дълбоки слоеве надхвърли 2,8 милиарда години. И повече от дузина по-тясно фокусирани открития.
Общо на територията на СССР са пробити около 30 свръхдълбоки кладенци
Малко хора знаят, но на територията бившия СССРса пробити повече от 30 свръхдълбоки кладенци (днес всички или почти всички са унищожени). Те бяха свързани помежду си с помощта на специални трансекти (линии за измерване), като се получиха регионални геоложки профили с дължина много хиляди километри. По протежение на трансектите беше поставено специално геофизично оборудване, което регистрира всички процеси, протичащи в подпочвения слой наведнъж. До 1991 г. подземните ядрени експлозии се използват като източници на възбуждане (импулс, който се записва в кладенци).
Този фундаментално нов технически и методологичен подход за решаване на регионалната дълбока структура на земната кора и горната мантия се основава на интегриране на данни от свръхдълбоко и дълбоко сондиране, както и сеизмично дълбоко сондиране и други геофизични и геохимични методи. За територията на СССР е разработена система за взаимна корелация на данните от геофизичния профил на базата на еталонни свръхдълбоки кладенци. Всичко това позволи да се извърши доста подробно зониране, предимно на обещаващи нефтени, газови и рудоносни зони, в национален мащаб. 
Цената на възстановяването е 100 милиона рубли?
В интервютата си директорът на Геологическия институт на Колския научен център на Руската академия на науките твърди, че за 100 милиона рубли е възможно да се възстанови комплексът от свръхдълбоки кладенци Кола точно сега, да се открие научно-технически център на негова база и обучават специалисти по офшорни сондажи. За мен е съвсем очевидно, че това не е така. И въпросът, за съжаление, не е в парите. Изгубен е уникален обект, сравним по мащаби и значимост за човечеството само с човешки космически полет. И изгубен завинаги.
След SG-3 по света са правени и се правят много опити да се надникне в дълбоките хоризонти на вътрешността на Земята, но за съжаление нито един проект не се е доближил по важност до работата, извършена в Арктика.
- Кое е най-важното, което показа кладенецът на Кола?
- Господа! Основното е, че показа, че не знаем нищо за континенталната кора
Как да стигнем до супердълбокия кладенец Кола?Точки, координати и др.
- От Мурманск по шосе A138движение към град Никел;
- В точката 69.479533, 31.824395 ще има пункт, където ще се проверяват документи;
- Да отидем по-нататък към 69.440422, 30.594060 където завиваме наляво;
- Продължаваме по технологичния път до 69.416088, 30.684387 ;
- Запълненият път трябва да е от дясната страна на точката 69.408826, 30.661051 ;
- Отиваме по-далеч и внимателно разглеждаме ревера на лявата ръка. Отидох тук: 69.414850, 30.613894 ;
- След това се движим по утъпканата пътека, но на точката 69.411232, 30.608956 трябва да останете отдясно.
- Координати на самия кладенец 69.396326, 30.609513 .
През втората половина на 20 век светът се разболя от свръхдълбоките сондажи. В САЩ подготвяха нова програма за изследване на океанското дъно (Deep Sea Drilling Project). Glomar Challenger, построен специално за този проект, прекара няколко години във водите на различни океани и морета, пробивайки почти 800 кладенци в техните дъна, достигайки максимална дълбочина от 760 м. До средата на 80-те години резултатите от офшорните сондажи потвърдиха теорията на тектониката на плочите. Геологията като наука се роди отново. Междувременно Русия пое по своя път. Интересът към проблема, събуден от успехите на Съединените щати, доведе до програмата „Изследване на вътрешността на Земята и свръхдълбоко сондиране“, но не в океана, а на континента. Въпреки многовековната си история, континенталното сондиране изглеждаше съвсем ново нещо. Все пак ставаше дума за недостижими досега дълбочини - повече от 7 километра. През 1962 г. Никита Хрушчов одобрява тази програма, въпреки че се ръководи повече от политически мотиви, отколкото от научни. Той не искаше да изостава от Съединените щати.
Новосъздадената лаборатория в Института по сондажна технология беше ръководена от известния нефтен работник, доктор на техническите науки Николай Тимофеев. Той имаше за задача да обоснове възможността за свръхдълбоки сондажи в кристални скали – гранити и гнайси. Проучванията отнемат 4 години, а през 1966 г. експертите се произнасят - сондирането е възможно и не е задължително с утрешната технология, достатъчно е и съществуващото оборудване. Основният проблем е топлината в дълбочина. Според изчисленията, докато прониква в скалите, изграждащи земната кора, температурата трябва да се повишава с 1 градус на всеки 33 метра. Това означава, че на дълбочина 10 км трябва да очакваме около 300°C, а на 15 km – почти 500°C. Сондажните инструменти и инструменти няма да издържат на такава топлина. Трябваше да се търси място, където дълбините не са толкова горещи...
Такова място е намерено - древен кристален щит на Колския полуостров. Доклад, изготвен в Института по физика на Земята, гласи: през милиардите години на своето съществуване Колският щит се е охладил, температурата на дълбочина 15 км не надвишава 150 ° C. А геофизиците са подготвили приблизителен разрез на недрата на Колския полуостров. Според тях първите 7 километра са гранитни слоеве на горната част на земната кора, след което започва базалтовият слой. По това време идеята за двуслойна структура на земната кора е общоприета. Но както се оказа по-късно, и физиците, и геофизиците грешаха. Мястото за сондиране е избрано в северния край на Колския полуостров близо до езерото Vilgiskoddeoaivinjärvi. На фински означава „Под планината на вълците“, въпреки че на това място няма нито планини, нито вълци. Пробиването на кладенеца, чиято проектна дълбочина е 15 километра, започва през май 1970 г.
Но
Тук можете да слушате адските звуци от кладенеца.
Филм: Kola Superdeep: Последните фойерверки
Опит за изследване на геоложкия разрез и дебелината на вулканичните скали, открити на повърхността на земята, подтикна научните центрове и, като тях, изследователските организации да идентифицират произхода на дълбоките разломи. Факт е, че структурни проби от скали, извлечени преди това от недрата на Земята и Луната, тогава са представлявали еднакъв интерес за изследване. И изборът на местоположението на устието падна върху съществуващото огромно корито, подобно на купа, чийто произход се свързва с наличието на дълбок разлом в района на полуостров Кола.
Смятало се е, че Земята е вид сандвич, състоящ се от кора, мантия и ядро. По това време седиментните скали близо до повърхността са били достатъчно проучени по време на разработването на нефтени находища. Проучването на цветни метали рядко се придружава от сондиране под границата от 2000 метра.
Kola SG (супер дълбоко), под дълбочина от 5000 метра, се очаква да открие разделяне на гранитни и базалтови слоеве. Това не се случи. Свредлото пробива твърди гранитни скали до 7000 метра. По-нататък изкопът е протекъл през сравнително меки почви, което е причинило срутването на стените на шахтата и образуването на кухини. Натрошената пръст е заклещила главата на инструмента толкова много, че по време на повдигането тръбната нишка се е скъсала, което е довело до инцидент. Колският кладенец трябваше да потвърди или отхвърли тези отдавна установени учения. Освен това учените не рискуваха да посочат интервалите, където точно лежат границите между тези три слоя. Колският кладенец е предназначен за проучване и проучване на находища на минерални ресурси, определяне на моделите и постепенно формиране на полета за поява на запаси от суровини. Основата беше преди всичко научната валидност на теорията за физическите, хидрогеоложките и други параметри на дълбините на Земята. И само свръхдълбокото изкопаване на шахти би могло да даде надеждна информация за геоложкия строеж на земните недра.
Междувременно многогодишната подготовка за началото на сондажните операции предвиждаше: възможността за повишаване на температурата с задълбочаване, повишаване на хидростатичното налягане на образуванията, непредсказуемостта на поведението на скалите, тяхната стабилност поради наличието на скални и пластови налягания.
От техническа гледна точка беше взето предвид всичко възможни затрудненияи препятствия, които биха могли да доведат до забавяне на процеса на задълбочаване поради загуба на време за спускане и повдигане на снаряда, намаляване на скоростта на сондиране поради промяна в категорията на скалите и увеличаване на енергийните разходи за спускане на дупки.
Най-трудният фактор се счита за постоянното увеличаване на теглото на корпуса и сондажната тръба при тяхното задълбочаване.
Техническите разработки в областта са успешни:
- повишаване на товароносимост, мощност и други характеристики на сондажни платформи и оборудване;
- топлоустойчивост на инструментите за рязане на скали;
- автоматизация на управлението на всички етапи от сондажния процес;
- обработка на информация, постъпваща от дънната зона на дупката;
- предупреждения за аварийни ситуации със сондажната тръба или корпуса.
Пробиването на свръхдълбока шахта трябваше да разкрие правилността или погрешността на научната хипотеза за дълбоката структура на планетата.
Целта на тази много скъпа конструкция включваше изследвания:
1.
Дълбочинната структура на находището на никел Печенга и кристалната основа на Балтийския щит на полуострова. Дешифриране на контура на полиметалното находище в Печенга, съчетано с проявите на рудни тела.
2.
Изучаване на природата и силите, причиняващи разделянето на границите на слоевете на континенталната кора. Идентифициране на зони на образуване, мотиви и природа на високотемпературно образуване. Определяне на физичния и химичен състав на вода, газове, образувани в пукнатини и пори на скали.
3.
Получаване на изчерпателен материал за материалния състав на скалите и информация за интервалите между гранитните и базалтовите „уплътнения“ на кората. Цялостно изследване на физикохимичните свойства на извлеченото ядро.
4.
Развитие на напреднали технически средстваи нови технологии за прокопаване на свръхдълбоки шахти. Възможност за използване на геофизични методи за изследване в зоната на рудни прояви.
5.
Разработване и създаване на най-съвременно оборудване за мониторинг, тестване, изследване и наблюдение на хода на сондажния процес.
Колският кладенец отговаря предимно на научни цели. Задачата беше да уча древни породи, от които е съставена планетата и познаване на тайните на протичащите в тях процеси.
Геоложка обосновка за сондиране на Колския полуостров
Проучването и добива на полезни рудни находища винаги е предопределено чрез пробиване на дълбоки кладенци. И защо на Колския полуостров и по-специално в района на Мурманск и със сигурност в Печенга. Предпоставка за това беше фактът, че този регион се смяташе за истински склад на минерални ресурси, с богати запаси от голямо разнообразие от рудни суровини (никел, магнетити, апатити, слюда, титан, мед).
Геоложко изчисление, направено на базата на ядка от кладенец, обаче разкри абсурда на световното научно мнение. Оказа се, че седемкилометровата дълбочина е съставена от вулканични и седиментни скали (туфи, пясъчници, доломити, брекчи). Предполага се, че под този интервал трябва да има скали, разделящи гранитните и базалтовите структури. Но, уви, базалтите така и не се появиха.
В геоложки аспект Балтийският щит на полуострова, който частично обхваща териториите на Норвегия, Швеция, Финландия и Карелия, е бил обект на ерозия и еволюция в продължение на милиони векове. Естествените изригвания, разрушителните процеси на вулканизма, магматичните явления, метаморфните модификации на скалите и седиментацията са най-ясно отпечатани в геоложките летописи на Печенга. Това е онази част от Балтийския нагънат щит, където геоложката история на формирането и рудни прояви се оформя в продължение на милиарди години.
По-специално, северната и източната част на повърхността на щита са били подложени на векове на корозия. В резултат на това ледниците, вятърът, водата и други природни бедствия сякаш откъсват (остъргват) горните слоеве на скалите.
Основата за избора на място за кладенеца беше сериозната ерозия на горните слоеве и разкриването на древни архейски образувания на Земята. Тези разкрития значително доближиха и улесниха достъпа до подземните хранилища на природата.
Изключително дълбок дизайн на кладенец
Свръхдълбоките конструкции имат задължителен телескопичен дизайн. В нашия случай първоначалният диаметър на устието беше 92 cm, а крайният диаметър беше 21,5.
Проектната направляваща колона или т.нар. кондуктор с диаметър 720 mm предвиждаше проникване на дълбочина до 39 линейни метра. Първа техническа колона (стационарна обвивка), с диаметър 324 мм и дължина 2000 метра; сваляща се обшивка 245 мм, с метраж 8770 метра. По-нататъшното сондиране е планирано да се извърши с отворен отвор до проектното ниво. Кристалните скали позволяват да се разчита на дълготрайна стабилност на необработената част от стените. Втора подвижна колона, маркирана с магнитни маркери, би позволила непрекъснато вземане на проби от сърцевината по цялата дължина на цевта. Радиоактивните етикети на тръбата в сондажа бяха конфигурирани да записват температурата на околната среда при сондиране.
Техническо оборудване на сондажно съоръжение за пробиване на свръхдълбок кладенец
Сондирането от нулата беше извършено с помощта на инсталация Uralmash-4E, тоест серийно оборудване, използвано за пробиване на дълбоки нефтени и газови кладенци. До 2000 метра багажникът беше прокаран през стоманени сондажни тръби с турбо бормашина в края. Тази 46-метрова турбина с накрайник в края се върти от действието на глинен разтвор, който се изпомпва в тръбата при налягане от 40 атмосфери.
Освен това разкопките са извършени на интервал от 7264 метра с помощта на домашната инсталация Uralmash-15000, от новаторска гледна точка, по-мощна конструкция с товароподемност от 400 тона. Комплексът е оборудван с много технически, технологични, електронни и други съвременни разработки.
Кола кладенецът е оборудван с високотехнологична и автоматизирана структура:
1.
Проучване, с мощна основа, върху която е монтирана самата секционна кула, висока 68 метра. Предназначен за изпълнение:
- операции по потапяне на шахти, спускане и повдигане на снаряди и други спомагателни действия;
- задържане на водещата и цялата тръбна колона, както по тегло, така и по време на процеса на сондиране;
- поставяне на секции (свещи) от сондажни тръби, включително претеглени сондажни тръби (пробивни маншети), и подвижната система.
Във вътрешното пространство на кулата също се помещаваше SP (спускане-изкачване) оборудване и инструменти. Тук бяха разположени и предпазни средства и евентуална аварийна евакуация на конника (помощник сондаж).
2. Силово и технологично оборудване, силови и помпени агрегати.
3. Система за контрол на циркулация и продухване, оборудване за циментиране.
4. Автоматизация, управление, система за управление на процеси.
5. Електрообзавеждане, оборудване за механизация.
6. Комплект измервателна техника, лабораторно оборудване и много други.
През 2008 г. свръхдълбокият кладенец Кола беше напълно изоставен, цялото ценно оборудване беше демонтирано и премахнато (по-голямата част от него беше продадена за скрап).
До 2012 г. основната кула на сондажната платформа беше демонтирана.
Сега работи само Колският научен център на Руската академия на науките, където и до днес изучават ядрото, извлечено от свръхдълбок кладенец.
Самото ядро е премахнато до град Ярославъл, където сега се съхранява.
Документално видео за свръхдълбокия кладенец Кола
Нови рекорди за свръхдълбоки кладенци
Свръхдълбокият кладенец Кола се смяташе за най-дълбокия кладенец в света до 2008 г.
През 2008 г. петролният кладенец Maersk Oil BD-04A, чиято дължина е 12 290 метра, беше пробит под остър ъгъл спрямо повърхността на земята в нефтения басейн Al Shaheen.
През януари 2011 г. този рекорд беше счупен и беше счупен от петролен кладенец, пробит в Северния купол (Одоптско море - газово-нефтено поле в Русия), този кладенец също беше пробит под остър ъгъл спрямо повърхността на земя, дължината е 12 345 метра.
През юни 2013 г. кладенец Z-42 на находището Чайвинское отново счупи рекорда за дълбочина с дължина 12 700 метра.
Още през 1990 г. в южната част на Германия група учени решават да надникнат в дълбините на нашата планета на кръстопътя на две тектонични плочи, които са се сблъскали преди повече от 300 милиона години, когато е бил формиран континентът. Крайната цел на учените беше да пробият един от най-дълбоките кладенци в света, до 10 км.
Първоначално се предполагаше, че кладенецът ще се превърне в нещо като „телескоп“, който ще позволи да научим повече за дълбините на нашата планета и да се опитаме да научим за ядрото на Земята. Процесът на сондиране се проведе като част от програмата Continental Deep Drilling и продължи до октомври 1994 г., когато програмата трябваше да бъде съкратена поради финансови проблеми.
Сондажът е наречен Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik, съкратено КТБ, и до момента на затваряне на програмата е бил прокаран до повече от 9 км, което не е добавило ентусиазъм на учените. Самият процес на пробиване не беше лесен. В продължение на 4 години учени, инженери и работници трябваше да се изправят пред цял куп трудни ситуации и доста сложни задачи. Например сондажът трябваше да премине през скали, нагряти до температура от около 300 градуса по Целзий, но дори и при такива условия сондажите успяха да охладят дупката с течен водород.
Въпреки факта, че програмата беше съкратена, научните експерименти не спряха и бяха проведени до края на 1995 г. и заслужава да се отбележи, че те не бяха проведени напразно. През това време беше възможно да се открият нови, доста неочаквани факти за структурата на нашата планета, бяха съставени нови карти за разпределение на температурата и бяха получени данни за разпределението на сеизмичното налягане, което направи възможно създаването на модели на слоеста структура на горната част на земната повърхност.
Учените обаче запазиха най-интересното за накрая. Холандският учен Лот Гивен, който заедно с акустични инженери и учени от Геофизичния изследователски център (Германия) направи това, за което мнозина мечтаха - почти в буквалния смисъл на думата, той „чу ритъма на сърцето“ на Земята. За целта той и екипът му трябваше да извършат акустични измервания, с които изследователският екип пресъздаде звуците, които можехме да чуем на дълбочина от 9 километра. Сега обаче можете да чуете и тези звуци.
Въпреки факта, че КТБ в момента се смята за най-дълбокия кладенец в света, има няколко подобни кладенци, които обаче вече са запечатани. И сред тях се откроява кладенец, който по време на своето съществуване успя да придобие легенди; това е супер дълбокият кладенец Кола, по-известен като „Пътят към ада“. За разлика от други конкуренти на КТБ, Колският кладенец достига 12,2 км дълбочина и се счита за най-дълбокия кладенец в света.
Сондажите му започват през 1970 г. в Мурманска област (Съветски съюз, сега Руска федерация), на 10 километра западно от град Заполярни. По време на сондирането кладенецът претърпя няколко аварии, в резултат на които работниците трябваше да бетонират кладенеца и да започнат да пробиват от много по-малка дълбочина и под различен ъгъл. Интересното е, че именно с поредица от инциденти и провали, преследващи групата, се свързва причината за възникването на легендата, че кладенецът е пробит чак до истинския Ад.
Както се казва в текста на легендата, след като преминаха 12-километровата граница, учените успяха да чуят звуците на писъци с помощта на микрофони. Те обаче решили да продължат сондажите и докато минавали следващата маркировка (14 км), изведнъж се натъкнали на празнини. След като учените спуснали микрофоните, те чули писъците и стенанията на мъже и жени. И след известно време се случи инцидент, след който беше решено да се спре сондажната работа
И въпреки факта, че инцидентът наистина се е случил, учените не са чули никакви писъци на хора и всички приказки за демони не са нищо повече от измислица, каза Дейвид Миронович Губерман, един от авторите на проекта, под чието ръководство кладенецът беше пробит.
След поредната авария през 1990 г., при достигане на дълбочина от 12 262 метра, сондажът е завършен, а през 2008 г. проектът е изоставен и оборудването е демонтирано. Две години по-късно, през 2010 г., кладенецът е консервиран.
Нека отбележим, че проекти като сондажни кладенци като KTV и Kola засега са единственият начин и възможност за геолозите да изследват вътрешността на планетата.
