Kandidat tehničkih nauka A. OSADCHY
Stotine hiljada bunara izbušene su u zemljinoj kori tokom poslednjih decenija prošlog veka. I to nije iznenađujuće, jer traženje i vađenje minerala u naše vrijeme neizbježno uključuje duboko bušenje. Ali među svim ovim bunarima postoji samo jedan na planeti - legendarni Kola Superdeep (SG), čija dubina i dalje ostaje neprevaziđena - više od dvanaest kilometara. Osim toga, SG je jedan od rijetkih koji je izbušen ne radi istraživanja ili rudarenja, već u čisto naučne svrhe: proučavanje najstarijih stijena naše planete i upoznavanje tajni procesa koji se u njima odvijaju.
Geolozi V. Lanev (lijevo) i Yu Smirnov ispituju uzorke jezgra.
Bušilice. Potpuno ista, ali je bila ona koja je korištena pri bušenju na dubini od 12 km, a koja je postala eksponat na Međunarodnom geološkom kongresu 1984. godine.
Na ovoj udici cijev je spuštena i podignuta. Na lijevoj strani - u korpi - nalaze se cijevi od 33 metra - "svijeće" - pripremljene za spuštanje.
Kola super dubok bunar.
Odabrani uzorci jezgra.
Jedinstveno skladište jezgre, u kojem su jezgra cijele bušotine od dvanaest kilometara raspoređena po policama u kutijama po strogom redoslijedu, numeriranim.
Takve značke su s ponosom nosili svi koji su radili za SG.
Danas nema bušenja na Koli superdubini, ona je zaustavljena 1992. godine. SG nije bio prvi i ne jedini u programu za proučavanje dubinske strukture Zemlje. Tri strane bušotine dostigle su dubinu od 9,1 do 9,6 km. Planirano je da jedan od njih (u Njemačkoj) nadmaši Kolski. Međutim, bušenje na sva tri, kao i na SG, obustavljeno je zbog nesreća i iz tehničkih razloga se još ne može nastaviti.
Očigledno, nije uzalud što se složenost bušenja ultra-dubokih bušotina uspoređuje s letom u svemir, s dugom svemirskom ekspedicijom na drugu planetu. Uzorci stijena izvađeni iz unutrašnjosti Zemlje nisu ništa manje zanimljivi od uzoraka lunarnog tla. Tlo koje je isporučio sovjetski lunarni rover proučavano je na raznim institutima, uključujući Kola naučni centar. Pokazalo se da sastav mjesečevog tla gotovo u potpunosti odgovara stijenama izvađenim iz bunara Kola sa dubine od oko 3 km.
IZBOR MJESTA I PROGNOZAZa bušenje SG stvorena je posebna geološka ekspedicija (Kola Geological Exploration Expedition). Lokacija za bušenje takođe, naravno, nije izabrana slučajno - Baltički štit na području poluostrva Kola. Ovdje na površinu izlaze najstarije magmatske stijene stare oko 3 milijarde godina (a Zemlja je stara samo 4,5 milijardi godina). Zanimljivo je bilo bušiti najstarije magmatske stijene, jer su sedimentne stijene do dubine od 8 km već dobro proučene za proizvodnju nafte. A tokom rudarenja obično prodiru samo 1-2 km u magmatske stijene. Odabir lokacije za SG olakšala je i činjenica da se ovdje nalazi korito Pečeneg - ogromna zdjelasta struktura, kao da je utisnuta u drevne stijene. Njegovo porijeklo je povezano s dubokim rasjedom. I tu se nalaze velika nalazišta bakra i nikla. A zadaci koji su dodijeljeni Geološkoj ekspediciji Kola uključivali su utvrđivanje niza karakteristika geoloških procesa i fenomena, uključujući formiranje rude, utvrđivanje prirode granica koje razdvajaju slojeve u kontinentalnoj kori, prikupljanje podataka o materijalnom sastavu i psihičko stanje stijene.
Prije početka bušenja napravljen je dio zemljine kore na osnovu seizmoloških podataka. Služio je kao prognoza za pojavu onih slojeva zemlje koje je bunar presekao. Pretpostavljalo se da se granitni slojevi prostiru do dubine od 5 km, nakon čega su se očekivale čvršće i drevnije bazaltne stijene.
Dakle, mjesto za bušenje odabrano je na sjeverozapadu poluotoka Kola, 10 km od grada Zapolarny, nedaleko od naše granice sa Norveškom. Zapolarny je mali grad koji je izrastao pedesetih godina pored fabrike nikla. Među brdovitom tundrom na brežuljku, koju su raznijeli svi vjetrovi i snježne mećave, nalazi se „trg“, čija je svaka strana formirana od sedam petospratnica. Unutra se nalaze dvije ulice, na njihovoj raskrsnici je trg na kojem se nalaze Dom kulture i hotel. Kilometar od grada, iza jaruge, vide se zgrade i visoki dimnjaci fabrike nikla, uz obronak planine, tamne su deponije kamena iz obližnjeg kamenoloma. U blizini grada nalazi se autoput do grada Nikel i do malog jezera, na čijoj je drugoj strani Norveška.
Tlo tih mjesta sadrži obilje tragova proteklog rata. Kada idete autobusom od Murmanska do Zapoljarnog, otprilike na pola puta prelazite malu rijeku Zapadnu Licu, na njenoj obali nalazi se spomen-obelisk. Ovo je jedino mjesto u cijeloj Rusiji gdje je front stajao nepomičan tokom rata od 1941. do 1944. godine, okrenut prema Barencovom moru. Iako su se sve vreme vodile žestoke borbe i gubici na obe strane bili su ogromni. Nijemci su bezuspješno pokušali da se probiju do Murmanska - jedine luke bez leda na našem sjeveru. U zimu 1944. sovjetske trupe uspjele su probiti front.
Od Zapolarnog do Superglubokaya - 10 km. Put prolazi pored fabrike, zatim uz rub kamenoloma i potom se penje na planinu. Iz prolaza se otvara mali bazen u koji je ugrađena bušaća oprema. Njegova visina je kao zgrada od dvadeset spratova. “Smjenski radnici” su dolazili ovamo iz Zapolarnog za svaku smjenu. Ukupno je u ekspediciji radilo oko 3.000 ljudi, živeli su u gradu u dve kuće. Sa bušaće opreme danonoćno se čulo gunđanje nekih mehanizama. Tišina je značila da je iz nekog razloga došlo do prekida u bušenju. Zimi, tokom duge polarne noći - a ona tamo traje od 23. novembra do 23. januara - sijala je cela bušaća platforma. Često im je dodavana svjetlost aurore.
Malo o osoblju. Geološko istražna ekspedicija Kola stvorena za bušenje okupila je dobar, visoko kvalifikovan tim radnika. Šef GRE, talentovani vođa koji je birao tim, gotovo je uvijek bio D. Guberman. Glavni inženjer I. Vasilchenko je bio odgovoran za bušenje. Postrojenjem za bušenje je komandovao A. Batishchev, kojeg su svi jednostavno zvali Lekha. Za geologiju je bio zadužen V. Laney, a za geofiziku Yu. Ogroman posao na obradi jezgra i stvaranju skladišta jezgre obavio je geolog Yu Smirnov - isti onaj koji je imao „dragocjeni ormar“, o kojem ćemo vam kasnije reći. Više od 10 istraživačkih instituta učestvovalo je u istraživanju SG. Tim je imao i svoje "Kulibine" i "ljevoruke" (posebno se istakao S. Tserikovsky), koji su izumili i proizvodili razne uređaje koji su ponekad omogućavali izlazak iz najtežih, naizgled beznadežnih situacija. Oni su sami stvorili mnoge od potrebnih mehanizama ovdje u dobro opremljenim radionicama.
ISTORIJA BUŠENJABušenje bunara počelo je 1970. Bušenje do dubine od 7263 m trajalo je 4 godine. Izvedeno je pomoću serijske instalacije, koja se obično koristi u proizvodnji nafte i plina. Zbog stalnih vjetrova i hladnoće, cijeli toranj je morao biti do vrha pokriven drvenim pločama. Inače je jednostavno nemoguće da neko ko mora stajati na vrhu dok podiže cijev cijevi radi.
Zatim je uslijedila jednogodišnja pauza povezana s izgradnjom novog tornja i ugradnjom posebno dizajnirane bušaće opreme - Uralmash-15000. Uz njegovu pomoć izvršena su sva daljnja ultra-duboka bušenja. Nova instalacija ima snažniju automatizovanu opremu. Korišteno je turbinsko bušenje - to je kada se ne okreće cijeli stup, već samo glava za bušenje. Tečnost za bušenje je dovođena kroz kolonu pod pritiskom, rotirajući višestepenu turbinu koja se nalazi ispod. Njegova ukupna dužina je 46 m. Turbina se završava bušotinom prečnika 214 mm (često se naziva krunom), koja ima prstenasti oblik, tako da u sredini ostaje nebušeni stub stijene - jezgro. prečnika 60 mm. Kroz sve sekcije turbine prolazi cijev - prijemnik jezgra, gdje se skupljaju stupovi minirane stijene. Zdrobljena stijena zajedno sa bušaćim fluidom nosi se niz bušotinu na površinu.
Masa stuba uronjenog u bunar sa bušaćim fluidom je oko 200 tona. To je uprkos činjenici da su korištene posebno dizajnirane cijevi od lakih legura. Ako je stup napravljen od običnih čeličnih cijevi, puknut će od vlastite težine.
Mnoge poteškoće, ponekad potpuno neočekivane, nastaju u procesu bušenja na velikim dubinama i kod uzorkovanja jezgre.
Proboj u jednom hodu, određen istrošenošću bušaće glave, obično je 7-10 m (Izlet, ili ciklus, je spuštanje kolone sa turbinom i alatom za bušenje, stvarno bušenje i potpuno podizanje. niz.) Samo bušenje traje 4 sata. A spuštanje i uspon 12-kilometarske kolone traje 18 sati. Kada se podigne, stub se automatski rastavlja na dionice (svijeće) dužine 33 m. U prosjeku je izbušeno 60 m mjesečno za bušenje zadnjih 5 km. Ovo je stepen njihovog trošenja.
Na dubini od oko 7 km, bušotina je presjecala čvrste, relativno homogene stijene, te je stoga bušotina bila glatka, skoro pa je odgovarala prečniku bušotine. Posao je napredovao, moglo bi se reći, mirno. Međutim, na dubini od 7 km pojavile su se manje izdržljive pukotine, protkane malim vrlo tvrdim slojevima - gnajsima, amfibolitima. Bušenje je postalo teže. Deblo je poprimilo ovalni oblik i pojavile su se mnoge šupljine. Nesreće su učestale.
Na slici je prikazana početna prognoza geološkog presjeka i ona sastavljena na osnovu podataka bušenja. Zanimljivo je napomenuti (kolona B) da je ugao nagiba formacija duž bunara oko 50 stepeni. Dakle, jasno je da stijene ispresijecane bunarom izlaze na površinu. Tu se možemo prisjetiti već pomenutog „njegovanog kabineta“ geologa Yu Smirnova. Tamo je sa jedne strane imao uzorke dobijene iz bušotine, a sa druge uzorke uzete na površini na udaljenosti od mesta bušenja na kome izbija odgovarajuća formacija. Meč između pasmina je skoro završen.
1983. godinu obilježio je dosad nenadmašan rekord: dubina bušenja premašila je 12 km. Radovi su obustavljeni.
Bližio se Međunarodni geološki kongres koji je, prema planu, održan u Moskvi. Za to se pripremala izložba Geoexpo. Odlučeno je ne samo da se pročitaju izvještaji o postignutim rezultatima na SG, već i da se učesnicima kongresa pokaže rad na licu mjesta i izvađeni uzorci stijena. Za kongres je objavljena monografija “Kola Superdeep”.
Na izložbi Geoexpo bio je veliki štand posvećen radu SG i najvažnijem - postizanju rekordne dubine. Bilo je impresivnih grafikona koji govore o tehnikama i tehnologiji bušenja, vađenim uzorcima stijena, fotografijama opreme i osoblja na radu. No, najveću pažnju sudionika i gostiju kongresa privukao je jedan detalj koji je bio nekonvencionalan za izložbenu postavu: najobičnija i već pomalo zarđala glava burgije sa istrošenim karbidnim zubima. Na etiketi je pisalo da je to upravo ono što se koristilo prilikom bušenja na dubini većoj od 12 km. Ova glava bušilice zadivila je čak i stručnjake. Vjerovatno su svi nehotice očekivali da će vidjeti nekakvo čudo tehnologije, možda s dijamantskom opremom... A još nisu znali da se na SG pored bušaće platforme nalazi velika gomila potpuno istih već zarđalih glava za bušenje: na kraju krajeva, morali su se zamijeniti novim otprilike svakih 7-8 m.
Mnogi kongresni delegati željeli su vlastitim očima vidjeti jedinstveno postrojenje za bušenje Kola Peninsula i osigurati da je rekordna dubina bušenja zaista postignuta u Uniji. Takav odlazak se desio. Jedan dio kongresa održao je sastanak na licu mjesta. Delegatima je pokazana platforma za bušenje, gde su podigli stub sa bušotine, odvojivši od nje delove od 33 metra. Fotografije i članci o SG kružili su u novinama i časopisima u gotovo svim zemljama svijeta. Izdata je poštanska marka i organizovano posebno poništenje koverata. Neću navoditi imena laureata raznih nagrada i nagrađenih za svoj rad...
Ali praznici su prošli, bilo je potrebno nastaviti bušenje. A počelo je najvećom nesrećom na prvom letu 27. septembra 1984. - "crnim datumom" u istoriji SG-a. Bunar ne prašta kada je dugo bez pažnje. Za vrijeme dok nije izvršeno bušenje, na zidovima su se neminovno dešavale promjene, one koje nisu bile osigurane cementiranom čeličnom cijevi.
U početku je sve išlo opušteno. Bušači su radili svoje normalne operacije: dijelovi bušaće kolone spuštani su jedan za drugim, cijev za dovod bušaćeg fluida spojena je na posljednju, gornju, i pumpe su uključene. Počeli smo da bušimo. Instrumenti na konzoli ispred operatera su pokazivali normalan režim rada (broj obrtaja bušaće glave, njen pritisak na stenu, protok fluida za rotaciju turbine itd.).
Izbušivši još jednu dionicu od 9 metara na dubini većoj od 12 km, što je trajalo 4 sata, došli smo do dubine od 12.066 km. Spremili smo se da podignemo kolonu. Probali smo. Ne radi. Na takvim dubinama više puta je primećeno „slepljivanje“. Tada se čini da se neki dio stuba zalijepi za zidove (možda je nešto otpalo odozgo i malo se zaglavilo). Za pomicanje stupa potrebna je sila koja premašuje njegovu težinu (oko 200 tona). I ovaj put su uradili isto, ali kolona se nije pomjerila. Malo smo povećali silu, a igla instrumenta je naglo smanjila očitanja. Kolona je postala mnogo lakša; takav gubitak težine se nije mogao dogoditi tokom normalnog toka operacije. Počeli smo podizati: odvrtali smo dijelove jedan po jedan. Prilikom posljednjeg dizanja na kuku je visio skraćeni komad cijevi s neravnim donjim rubom. To je značilo da u bušotini nije ostala samo turbo bušotina, već i 5 km bušaćih cijevi...
Sedam mjeseci su pokušavali da ih nabave. Uostalom, izgubili su ne samo 5 km cijevi, već i rezultate petogodišnjeg rada.
Tada su obustavljeni svi pokušaji da se povrati izgubljeno i ponovo je počelo bušenje sa dubine od 7 km. Mora se reći da su upravo nakon sedmog kilometra ovdašnji geološki uslovi posebno teški za rad. Tehnologija bušenja svakog koraka razrađena je pokušajima i greškama. A počevši od dubine od oko 10 km to je još teže. Bušenje, rad opreme i opreme izvode se maksimalnom brzinom.
Stoga se ovdje svakog trenutka mogu očekivati nesreće. Spremaju se za njih. Metode i sredstva za njihovo uklanjanje unaprijed su osmišljeni. Tipična složena nesreća je lom bušaćeg sklopa zajedno sa dijelom kolone bušaće cijevi. Glavni način eliminacije je napraviti klupu neposredno iznad izgubljenog dijela i sa tog mjesta izbušiti novu obilaznu osovinu. U bušotini je izbušeno ukupno 12 ovakvih bajpasa. Četiri od njih se kreću od 2200 do 5000 m dužine. Glavni trošak ovakvih nesreća su godine izgubljenog rada.
Samo u svakodnevnom životu bunar je vertikalna „rupa“ od površine zemlje do dna. U stvarnosti to je daleko od slučaja. Pogotovo ako je bunar super dubok i presijeca nagnute formacije različite gustine. Tada se čini da se migolji, jer burgija stalno odstupa prema manje izdržljivim stijenama. Nakon svakog mjerenja koje pokazuje da nagib bunara prelazi dozvoljeni, mora se pokušati "vratiti na mjesto". Da biste to učinili, zajedno s alatom za bušenje spuštaju se posebni „deflektori“, koji pomažu u smanjenju kuta nagiba bušotine tijekom bušenja. Nesreće se često dešavaju gubitkom alata za bušenje i dijelova cijevi. Nakon ovoga, novi prtljažnik treba napraviti, kao što smo već rekli, povlačenjem u stranu. Zato zamislite kako bunar izgleda u zemlji: nešto poput korijena džinovske biljke koja se grana u dubini.
To je razlog posebnog trajanja posljednje faze bušenja.
Nakon najveće nesreće - "crnog datuma" 1984. godine - ponovo su se približili dubini od 12 km tek nakon 6 godina. Godine 1990. dostignut je maksimum - 12.262 km. Nakon još nekoliko nesreća, uvjerili smo se da dublje ne možemo. Sve mogućnosti moderne tehnologije su iscrpljene. Činilo se kao da Zemlja više ne želi da otkriva svoje tajne. Bušenje je prekinuto 1992.
ISTRAŽIVAČKI RAD. CILJEVI I METODEJedan od vrlo važnih ciljeva bušenja bio je da se dobije jezgro uzoraka stijena duž cijele dužine bušotine. I ovaj zadatak je završen. Najduža jezgra na svijetu označena je kao ravnalo u metrima i postavljena odgovarajućim redoslijedom u kutije. Broj kutije i brojevi uzoraka navedeni su na vrhu. Na zalihama ima skoro 900 takvih kutija.
Sada ostaje samo proučiti jezgro, koje je zaista neophodno u određivanju strukture stijene, njenog sastava, svojstava i starosti.
Ali uzorak stijene podignut na površinu ima drugačija svojstva nego u masivu. Ovdje, na vrhu, on je oslobođen ogromnih mehaničkih naprezanja koji postoje na dubini. Tokom bušenja je napukao i postao zasićen tekućinom za bušenje. Čak i ako ponovo kreirate duboke uslove u posebnoj komori, parametri izmereni na uzorku i dalje se razlikuju od onih u nizu. I još jedna mala „štucanja“: na svakih 100 m izbušenog bunara ne dobije se 100 m jezgra. U SG, sa dubina većih od 5 km, prosječan izdašnost jezgre iznosio je samo oko 30%, a sa dubina većih od 9 km to su ponekad bile samo pojedinačne ploče debljine 2-3 cm, koje odgovaraju najtrajnijim slojevima.
Dakle, jezgro podignuto iz bunara pomoću SG ne daje potpune informacije o dubokim stenama.
Bušotine su bušene u naučne svrhe, tako da je korišćen ceo kompleks savremenim metodama istraživanja. Osim vađenja jezgra, nužno su se provodila i istraživanja svojstava stijena u njihovoj prirodnoj pojavi. Tehničko stanje bunara je stalno praćeno. Mjerili smo temperaturu duž cijele bušotine, prirodnu radioaktivnost – gama zračenje, indukovanu radioaktivnost nakon pulsnog neutronskog zračenja, električna i magnetska svojstva stijena, brzinu širenja elastičnih valova, te proučavali sastav gasova u bušotinskom fluidu.
Do dubine od 7 km korišteni su serijski uređaji. Rad na većim dubinama i na višim temperaturama zahtijevao je izradu posebnih uređaja otpornih na toplinu i pritisak. Posebne poteškoće nastale su tokom posljednje faze bušenja; kada se temperatura u bušotini približila 200 o C, a pritisak prešao 1000 atmosfera, serijski uređaji više nisu mogli raditi. U pomoć su priskočili geofizički projektni biroi i specijalizirane laboratorije nekoliko istraživačkih instituta koji su proizveli pojedinačne primjerke instrumenata otpornih na toplinu i pritisak. Dakle, sve vrijeme smo radili samo na domaćoj opremi.
Ukratko, bunar je dovoljno detaljno istražen do cijele dubine. Istraživanja su vršena u fazama, otprilike jednom godišnje, nakon produbljivanja bunara za 1 km. Svaki put nakon toga je vršena procjena pouzdanosti primljenih materijala. Odgovarajući proračuni omogućili su određivanje parametara određene pasmine. Otkrili su određenu izmjenu slojeva i već su znali s kojim stijenama su povezane pećine i djelomični gubitak informacija povezan s njima. Naučili smo doslovno identificirati stijene od "mrvica" i na osnovu toga stvoriti potpunu sliku onoga što je bunar "sakrio". Ukratko, bilo je moguće konstruirati detaljan litološki stup – da se pokaže izmjenjivanje stijena i njihova svojstva.
IZ VLASTITOG ISKUSTVAOtprilike jednom godišnje, kada je završena sledeća faza bušenja - produbljivanje bunara za 1 km, odlazio sam i u SG da izvršim merenja koja su mi bila poverena. U to vrijeme bunar je obično ispran i stavljen na raspolaganje za istraživanje na mjesec dana. Vrijeme planiranog zaustavljanja uvijek se znalo unaprijed. Unaprijed je stigao i telegram sa pozivom za rad. Oprema je provjerena i upakovana. Formalnosti vezane za zatvoren rad u pograničnom pojasu su završene. Konačno je sve sređeno. Idemo.
Naša grupa je mali, prijateljski tim: programer alata za bušotine, programer nove zemaljske opreme i ja, metodolog. Stižemo 10 dana prije mjerenja. Upoznajemo se sa podacima o tehničkom stanju bunara. Izrađujemo i odobravamo detaljan mjerni program. Montiramo i kalibriramo opremu. Čekamo poziv - poziv iz bunara. Na nas je red da "zaronimo" treći, ali ako naši prethodnici odbiju, bunar će nam biti obezbeđen. Ovaj put im je sve u redu, kažu da će završiti do sutra ujutro. Sa nama u istom timu su geofizičari - operateri koji snimaju signale primljene sa opreme u bušotini i komanduju svim operacijama spuštanja i podizanja opreme u bušotini, kao i mehaničari na dizalici, kontrolišu odmotavanje tih istih 12 km kabla od bubanj i na njega, na koji se uređaj spušta u bunar. Dežuraju i bušači.
Radovi su počeli. Uređaj se spušta u bunar nekoliko metara. Poslednja provera. Idi. Spuštanje je sporo - oko 1 km/h, uz kontinuirano praćenje signala koji dolazi odozdo. Zasada je dobro. Ali na osmom kilometru signal se trznuo i nestao. To znači da nešto nije u redu. Full lift. (Za svaki slučaj, pripremili smo drugi set opreme.) Počinjemo provjeravati sve detalje. Ovaj put se pokazalo da je kabl neispravan. On je smijenjen. Ovo traje više od jednog dana. Novo spuštanje je trajalo 10 sati. Na kraju, osoba koja je posmatrala signal je rekla: "Stigli smo na jedanaesti kilometar." Naredba operaterima: "Počni snimanje." Šta i kako se planira unaprijed prema programu. Sada morate nekoliko puta spustiti i podići alat u zadatom intervalu da biste izvršili mjerenja. Ovog puta oprema je dobro radila. Sada je pun uspon. Podigli su ga na 3 km, i odjednom je vitlo (on je čovjek sa humorom): "Uže je gotovo." Kako?! Šta?! Jao, sajla je pukla... Alat za bušotinu i 8 km kabla ostali su ležati na dnu... Na sreću, dan kasnije, bušači su uspjeli sve to pokupiti, koristeći metode i uređaje koje su razvili domaći majstori za uklanjanje takvih hitne slučajeve.
REZULTATICiljevi postavljeni u projektu ultra-dubokog bušenja su ispunjeni. Razvijena je i kreirana posebna oprema i tehnologija za ultraduboko bušenje, kao i za proučavanje bušotina izbušenih do velikih dubina. Dobili smo informacije, reklo bi se, „iz prve ruke“ o fizičkom stanju, svojstvima i sastavu stijena u njihovoj prirodnoj pojavi i od uzoraka jezgra do dubine od 12.262 m.
Bunar je dao izvrstan poklon domovini na malim dubinama - u rasponu od 1,6-1,8 km. Tu su otvorene industrijske rude bakra i nikla - otkriven je novi rudni horizont. I dobro dođe, jer lokalnoj fabrici nikla već nedostaje rude.
Kao što je gore navedeno, geološka prognoza dionice bunara nije se ostvarila (vidi sliku na strani 39.). Slika koja se očekivala tokom prvih 5 km u bušotini produžila se za 7 km, a onda su se pojavile potpuno neočekivane stijene. Bazalti predviđeni na dubini od 7 km nisu pronađeni, čak ni kada su pali na 12 km.
Očekivalo se da je granica koja daje najveću refleksiju tokom seizmičkog sondiranja nivo na kojem se graniti pretvaraju u trajniji bazaltni sloj. U stvarnosti se pokazalo da se tamo nalaze manje jake i manje guste pukotine - arhejski gnajsi. Ovo se nikada nije očekivalo. A ovo su fundamentalno nove geološke i geofizičke informacije, koje nam omogućavaju da drugačije tumačimo podatke dubokih geofizičkih istraživanja.
Podaci o procesu formiranja rude u dubokim slojevima zemljine kore također su se pokazali neočekivanim i suštinski novim. Tako su na dubinama od 9-12 km naišle visoko porozne lomljene stijene, zasićene visoko mineraliziranim podzemnim vodama. Ove vode su jedan od izvora stvaranja rude. Ranije se vjerovalo da je to moguće samo na mnogo manjim dubinama. U tom intervalu je pronađen povećan sadržaj zlata u jezgri - do 1 g po 1 toni stijene (koncentracija koja se smatra pogodnom za industrijski razvoj). Ali hoće li ikada biti isplativo kopati zlato iz takvih dubina?
Ideje o toplotnom režimu zemljine unutrašnjosti i dubokoj distribuciji temperatura u oblastima bazaltnih štitova takođe su se promenile. Na dubini većoj od 6 km dobijen je temperaturni gradijent od 20 o C po 1 km umjesto očekivanih (kao u gornjem dijelu) 16 o C po 1 km. Otkriveno je da je polovina toplotnog toka radiogenog porijekla.
Izbušivši jedinstvenu superduboku Kolu, naučili smo mnogo, a istovremeno shvatili koliko još malo znamo o strukturi naše planete.
Kandidat tehničkih nauka A. OSADCHY.LITERATURA
Kola superdeep. M.: Nedra, 1984.
Kola superdeep. Naučni rezultati i istraživačka iskustva. M., 1998.
Kozlovsky E. A. Svjetski forum geologa."Nauka i život" br. 10, 1984.
Kozlovsky E. A. Kola superdeep."Nauka i život" br. 11, 1985.
50-70-ih godina prošlog vijeka svijet se mijenjao nevjerovatnom brzinom. Pojavile su se stvari bez kojih je današnji svijet teško zamisliti: internet, kompjuteri, mobilne komunikacije, osvajanje svemira i morskih dubina. Čovjek je ubrzano širio sfere svog prisustva u Univerzumu, ali je i dalje imao prilično grube ideje o strukturi svog "doma" - planete Zemlje. Iako ni tada ideja o ultradubokom bušenju nije bila nova: Amerikanci su još 1958. pokrenuli projekat "mohol". Njegovo ime je formirano od dvije riječi:
Moho– površina nazvana po Andrija Mohorovičić– hrvatski geofizičar i seizmolog, koji je 1909. identificirao donju granicu zemljine kore, na kojoj dolazi do naglog povećanja brzine seizmičkih valova;
Rupa- pa, rupa, otvor. Na osnovu pretpostavki da je debljina zemljine kore ispod okeana mnogo manja nego na kopnu, u blizini ostrva Guadelupe izbušeno je 5 bušotina sa dubinom od oko 180 metara (sa dubinom okeana do 3,5 km). Tokom pet godina, istraživači su izbušili pet bušotina, prikupili mnogo uzoraka iz bazaltnog sloja, ali nisu stigli do plašta. Kao rezultat toga, projekat je proglašen neuspjelim i radovi su zaustavljeni.
Brod CUSS, koji je izveo projekat Mohole
Jedan od glavnih ciljeva ekspedicije "Na putevima Arktika" bio je superduboki bunar Kola (ili objekat SG-3) - najdublji na svijetu. Prvi put sam o tome saznao daleke 2004. godine, na prvoj godini studija na Geološkom fakultetu Ruskog državnog univerziteta za naftu i gas, na predavanju iz opšte geologije. I od tada sam se nadao da ću sve vidjeti svojim očima.
Vremena su se promenila i, nekada nedostupna, teritorija objekta SG-3 sada je u neposrednoj blizini rudarsko-prerađivačkog pogona Rudarsko-metalurškog preduzeća Kola. A put do bunara ide tehnološkim putevima.
Ako slijedite navigator, onda će nakon grada Zapolarny dovesti do kontrolnog punkta rudarsko-prerađivačkog pogona. Obezbeđenje vas, naravno, neće pustiti na teritoriju, a ja navodno nisam čuo ništa o Kola Superdeep.
Uprava fabrike je, očekivano, bila umorna od stalnog hodočašća u superdubinu Kola raznih vrsta neo-stalkera, ljubitelja geologije i lovaca na metal, pa je put do bunara raskopan bagerima i zauvek posut kaldrmom. mjera.
Pa se vraćamo na mjesto gdje zadnji put Mobilni internet je radio i tražimo dobro uhodan alternativni put preko satelita. Nakon što smo pronašli dragocenu rupu, podižemo hidropneumatski ovjes našeg Toyota Land Cruisera 200 Executive na najvišu poziciju i puzimo uzbrdo prema bunaru.
Put je, kako i priliči pravoj avanturi, bio prepun raznih vrsta prepreka - brodova, kamenja, čak i jezera.
Nakon što sam se već vratio u Murmansk i analizirao GPS stazu (cijelu rutu smo napisali pomoću usluge locme.ru, o tome ću kasnije), primijetio sam da se do bunara ne vozimo optimalnom rutom i negdje smo izgubili put, ali nazad Već smo otišli onoliko daleko koliko smo trebali. Zbog čega ni malo ne žalim.
Pjesma je snimljena pomoću usluge LocMe
A sada, popevši se na još jedno brdo, imamo pogled na nekada veličanstveni istraživačko-proizvodni kompleks superdubokog bunara Kola.
U nastojanju da zauzme vodeću poziciju u svim industrijama odjednom, SSSR je 1962. pokrenuo svoj program ultra-dubokog bušenja.
Za pripremu projekta bilo je potrebno 4 godine: glavna poteškoća je bila što prema geotermalnom gradijentu ( fizička količina, koji opisuje povećanje temperature stijena sa dubinom), temperatura na dubini od 10 km trebala bi biti oko 300°C, a na 15 km - skoro 500°C. Ni alat za bušenje niti mjerna oprema nisu dizajnirani za takvu temperaturu. Do 1970. godine, baš na vrijeme za 100. godišnjicu Lenjinovog rođenja, pronađeno je mjesto bušenja - drevni kristalni štit poluotoka Kola. Prema izvještaju Instituta za fiziku Zemlje, tokom milijardi godina Kola se hladila, temperatura na dubini od 15 km nije trebala preći 150°C. Prema okvirnom presjeku, prvih 7 kilometara bi trebalo da čine granitni slojevi gornjeg dijela zemljine kore, a ispod počinju bazalti. Lokacija za bušenje odabrana je na sjevernom dijelu poluostrva Kola u blizini jezera Vilgiskoddeoaivinjärvi (na finskom znači „Pod planinom Vuka“). Bušenje bušotine, čija je projektna dubina bila 15 kilometara, počelo je u maju 1970. godine.
Unatoč netrivijalnom zadatku, za rad nije razvijena posebna oprema - radili smo s onim što smo imali. U prvim fazama korištena je platforma za bušenje Uralmash 4E nosivosti 200 tona i cijevi od lake legure aluminija. Skuplji aluminij je korišten iz više razloga: cijevi od "krilatog metala" imaju mnogo manju težinu, a na temperaturama iznad 150-160 stepeni, čelik serijskih cijevi omekšava i manje je sposoban izdržati višetonska opterećenja - zbog time se povećava vjerojatnost opasnih deformacija i loma stupova. Kada je bunar dostigao dubinu 7000 metara, na gradilištu je postavljena nova oprema za bušenje "Uralmash 15000"- jedan od najmodernijih u to vreme. Snažan, pouzdan, sa automatskim mehanizmom za podizanje, mogao je izdržati cijev dužine do 15 km. Postrojenje za bušenje pretvorilo se u potpuno obloženi toranj visok 68 metara, prkoseći snažnim vjetrovima koji bjesne na Arktiku. Težina same bušaće kolone na dubini od 15 kilometara dostigla bi 200 tona. A sama instalacija mogla bi podići teret do 400 tona. U blizini su izrasli pogon za mehaničku popravku, naučne laboratorije i skladište jezgra. : 70-ih godina najrasprostranjenije je bilo rotaciono bušenje, kada se čitav niz cijevi okretao rotorom koji se nalazio na površini. Ova metoda je bila odlična za relativno plitke bušotine, ali kada se dužina bušotine približi 7.000 ili čak 10.000 metara, rotaciono bušenje postaje nemoćno. Na SG-3 bušenje je izvedeno pomoću turbobušilice - hidrauličnog motora, čija je rotacija bila omogućena energijom cirkulirajuće tekućine za bušenje. Dijelovi od 46 metara postavljeni na donjem kraju stuba rotirali su burgiju. Ni u SSSR-u ni u svijetu u to vrijeme nije bilo iskustva u bušenju kristalnih podrumskih stijena na takvim dubinama, a pored čisto tehnoloških problema, posao je bio kompliciran i 100% uzorkovanjem jezgre. Proboj u jednom izletu, određen istrošenošću bušaće glave, obično je 7-10 m (izlet ili ciklus je spuštanje žice turbinom i alatom za bušenje, stvarno bušenje i potpuno podizanje niz.) Samo bušenje traje 4 sata, a spuštanje traje oko 18 sati. Kada se podigne, stub se automatski rastavlja na dionice (svijeće) dužine 33 m. U prosjeku je izbušeno 60 m mjesečno za bušenje zadnjih 5 km. Ovo je stepen njihovog trošenja.
Približavajući se teritoriji SG-3, videli smo „veknu“ i ljude kako nemirno stavljaju komade gvožđa unutra. Ova slika je odavno postala poznata nekada naprednom naučnom centru - pretpostavljalo se da će superduboka Kola, nakon završetka iskopavanja, biti pretvorena u jedinstvenu prirodnu laboratoriju za proučavanje dubokih procesa koji se dešavaju u zemljinoj kori uz pomoć posebnih instrumenata. Međutim, 2008. godine objekat je konačno napušten, a sva manje-više vredna oprema je demontirana. Od tog trenutka počinje period pljačke svega što je imalo bilo kakvu vrijednost - prvenstveno metala.
Lopovi metala su se, međutim, ispostavili kao prilično druželjubivi momci, bili su iskreno iznenađeni zašto smo došli ovamo iz Moskve - "tamo nije ostalo ništa!" i pokazao legendarni dobro. Sada je zatvoren, a usta su mu zatvorena čeličnom pločom. Niko ne zna šta se dešava u samom prtljažniku.
Na bazi SG-3, pored samog mesta bušenja, postojalo je nekoliko istraživačkih instituta, sopstveni projektni biro, tokarnica i kovačnica. Najhrabrija tehnička rješenja nastala su na licu mjesta, implementirana sami, a nakon nekoliko dana već su testirana u radu. Sve je to zahtijevalo energiju, a Kola Superdeep je opsluživala vlastita trafostanica. Sada agregat izgleda ovako, jedno vrijeme ovdje je radilo 48 ljudi.
Na ulazu su nagomilane kutije sa unikatnom opremom. Sve vredno se iščupa "sa mesom":
A malo dalje su oslonci dalekovoda. Sve žice su, naravno, odavno prekinute.
Prema direktivi „odozgo“, na SG-3 je korišćena samo domaća oprema, a drugačije nije ni moglo: u početku je bunar bio strogo tajni objekat obezbeđenja. Do dubine od 7 km korišteni su serijski uređaji. Rad na većim dubinama i na višim temperaturama zahtijevao je izradu posebnih uređaja otpornih na toplinu i pritisak. Posebne poteškoće nastale su tokom posljednje faze bušenja; kada se temperatura u bušotini približila 200 o C, a pritisak prešao 1000 atmosfera, serijski uređaji više nisu mogli raditi. U pomoć su priskočili geofizički projektni biroi i specijalizirane laboratorije nekoliko istraživačkih instituta, koji su proizveli pojedinačne primjerke opreme otporne na toplinu i pritisak. Konkurs za zapošljavanje se sastojao od desetina ljudi po poziciji, a oni koji su prošli rigoroznu selekciju odmah su dobijali stan. U vrijeme kada je običan sovjetski inženjer primao 120 rubalja mjesečno, inženjer u Kola Superdeep Well zaradio je nevjerovatnih 850 rubalja - tri plate i možete kupiti automobil. Ukupno je u Kola Superdeep radilo oko 300 ljudi.
Dubina od 7000 metara pokazala se kobnom za superdubinu Kola
Dubina u 7000 metara ispostavilo se izuzetno kobno za Kolu. Naviše, bušenje je teklo relativno mirno; Ali nakon ove dubine, glava bušotine je ušla u manje izdržljive slojevite stijene, a cijev se nije mogla držati okomito. Kada je bunar prvi put prešao oznaku od 12 km, okno je odstupilo od vertikale za 21°. Iako su bušilice već naučile da rade sa neverovatnom zakrivljenošću cevi, dalje je bilo nemoguće ići. Bušotina je morala biti izbušena od 7 km. Da biste dobili vertikalnu osovinu u tvrdim stijenama, potrebno vam je vrlo kruto dno bušaće žice tako da ide u podzemnu površinu kao nož u puter. Ali javlja se još jedan problem - bunar se postupno širi, bušilica visi u njemu, kao u čaši, zidovi cijevi počinju se rušiti i mogu zgnječiti alat. Rješenje ovog problema pokazalo se originalnim - korištena je tehnologija klatna. Bušilica je umjetno ljuljana u bušotini i potiskivala jake vibracije. Zbog toga je deblo ispalo okomito. 6. juna 1979 desio se prvi istorijski događaj. Bušači su prijavili da su dostigli oznaku u 9584 metara. Kolski bunar je postao najviše dubok bunar u svijetu, nadmašivši američku naftnu rekorderku Berthu Rogers (9583 metra).
Dana 6. juna 1979. predradnik bušenja Fedor Atarščikov je trijumfalno upisao u dnevnik: „Dno rupa - 9584 metra. „Bertha Rogers, ćao, zbogom.”
Početkom 1980-ih dogodio se i drugi istorijski događaj. Prošla je superdubina Kola 11.022 metara, zaobilazeći Marijanski rov. Čovječanstvo nikada nije doseglo takvu dubinu u vlastitoj kolevci. Jedna od najčešćih nesreća pri bušenju je zaglavljivanje alata za bušenje, situacija kada zidovi bunara blokiraju niz i sprečavaju rotaciju alata. Često se pokušaji izvlačenja zaglavljenog stupa završavaju njegovim lomom. Beskorisno je tražiti alat u bunaru od 10 kilometara; Puknuće i gubici cijevi na SG-3 dešavali su se mnogo puta. Kao rezultat toga, u svom donjem dijelu bunar izgleda kao korijenski sistem džinovske biljke. Grananje bunara uznemirilo je bušaće, ali se pokazalo kao blagoslov za geologe, koji su neočekivano dobili trodimenzionalnu sliku impresivnog dijela drevnih arhejskih stijena nastalih prije više od 2,5 milijarde godina.
Šetajući pustim hodnicima kompleksa, uprkos opštoj monstruoznoj devastaciji, osećate nekadašnju veličinu onoga što se ovde dešavalo. U jednoj od kancelarija pod je posut rijetkom naučnom literaturom - višegodišnjim brojevima časopisa "Defektoskopija" i priručnikom za proračun bušaćih traka za ultra-duboke bušotine - jedinstvenost naučni rad otprilike uporedivo sa "uputstvima za letenje na Mjesec za lutke", ako je postojala.
U drugom - čudesno očuvan radno mjesto predradnik za bušenje. Prva bušotina u Rusiji izbušena je 1864. na Kubanu. Od tada do sada, predradnik skoro uvek radi direktno na mestu bušenja da vidi i kontroliše sve što se dešava. Ali nije bilo tako na Kola Superdeep! Operater je sjedio čak 250 metara od ušća i daljinski pratio sve, uključujući i parametre bušenja. Prostor!
Zidovi su otrcani, stakla su razbijena od oštrog sjevernog vjetra, ali ne možete ostaviti osjećaj da će laboratorijski asistent ući u kancelariju i istjerati nezvane goste.
IN septembra 1984 dubina je dostignuta po prvi put 12.066 metara, a zatim se dogodio još jedan prekid bušaće kolone. Ovo je postala prava tragedija za posadu za bušenje, jer su morali početi gotovo iznova, sve sa istih 7 kilometara, iznova i iznova prolazeći kroz pukotine i kaverne donjeg sloja zemljine kore. Istovremeno, u okviru Svjetskog geološkog kongresa, skinuta je tajnost s radova na Arktiku. U naučnom svetu, bunar SG-3 je napravio pravu senzaciju. Velika delegacija geologa i novinara otišla je u selo Zapolarny. Posjetiocima je prikazana bušaća platforma u akciji; Unaokolo je bilo na desetine burgija potpuno istih kao i ono koje je ležalo na postolju u Moskvi. SSSR je potvrdio svoj status vodeće sile u oblasti dubokog bušenja.
IN juna 1990 kada je SG-3 dostigao dubinu 12.262 m, su počeli pripremni rad do iskopa do 14 km, ponovo se dogodila nesreća. Na 8.550 m pukao je cijev. Za nastavak radova bilo je potrebno dugo i skupo ažuriranje opreme, pa je 1994. obustavljeno bušenje superdubine Kola. Sve mogućnosti moderne tehnologije su iscrpljene. Nakon 3 godine ušla je u Ginisovu knjigu rekorda i ostala neprevaziđena do danas.
Šta je ultraduboko bušenje na poluostrvu Kola dalo čovečanstvu?
Prije svega, opovrgnula je jednostavnu dvoslojnu strukturu Zemlje. Geološki presek sastavljen na osnovu jezgra SG-3 pokazao se upravo suprotnim od onoga što su naučnici ranije zamišljali. Prvih 7 kilometara bilo je sastavljeno od vulkanskih i sedimentnih stijena: tufova, bazalta, breča, pješčenjaka, dolomita. Dublje je ležao takozvani Conradov odsjek, nakon čega je naglo porasla brzina seizmičkih valova u stijenama, što je protumačeno kao granica između granita i bazalta. Ova dionica je prošla davno, ali bazalti donjeg sloja zemljine kore nikada se nigdje nisu pojavili. Naprotiv, počeli su se pojavljivati graniti i gnajsovi. 
Jedan od najvažnijih ciljeva bušenja bio je da se dobije jezgra (cilindrični stub stijene) duž cijele dužine bušotine. Najduža jezgra na svijetu označena je kao ravnalo u metrima i postavljena odgovarajućim redoslijedom u kutije. Broj kutije i brojevi uzoraka navedeni su na vrhu. Na zalihama ima skoro 900 takvih kutija.
Seizmički dijelovi u podzemnoj površini, kako se pokazalo, nisu granice slojeva stijena drugačiji sastav. Umjesto toga, oni ukazuju na promjene u petrofizičkim svojstvima stijena s dubinom. Pri visokom pritisku i temperaturi svojstva se toliko mijenjaju da graniti po svojim fizičkim karakteristikama postaju slični bazaltima, i obrnuto. Vjerovalo se da se s dubinom i povećanjem pritiska smanjuje poroznost i lomljenost stijena. Međutim, počevši od oznake od 9 kilometara, slojevi su se ispostavili kao abnormalno porozni i napukli. Vodeni rastvori su cirkulisali kroz gust sistem pukotina. Ovu činjenicu kasnije su potvrdile i druge ultra-duboke bušotine na kontinentima. Ispostavilo se da je na dubini mnogo toplije nego što se očekivalo: čak 80°! Na 7 km je temperatura u licu bila 120°C, na 12 km je već dostigla 230°C. Naučnici su otkrili mineralizaciju zlata u uzorcima iz bunara Kola. Umetak plemenitog metala pronađen je u drevnim stijenama na dubini od 9,5-10,5 km. Međutim, koncentracija zlata bila je preniska za proglašenje ležišta - u prosjeku 37,7 mg po toni stijene, ali dovoljna da se to očekuje na drugim sličnim mjestima. Superduboko Kola je dobro ostarilo Zemlju za čak 1,5 milijardi godina: život se na planeti pojavio ranije nego što se očekivalo. Na dubinama gdje se vjerovalo da nema organske tvari, otkriveno je više od 17 vrsta fosiliziranih mikroorganizama - mikrofosila, a starost ovih dubokih slojeva premašila je 2,8 milijardi godina. I više od desetak usko fokusiranih otkrića.
Ukupno je na teritoriji SSSR-a izbušeno oko 30 ultra-dubokih bušotina
Malo ljudi zna, ali na teritoriji bivši SSSR izbušeno je više od 30 ultra-dubokih bušotina (danas su sve ili skoro sve uništene). Povezani su jedni s drugima pomoću posebnih transekata (mjernih linija), dobijajući regionalne geološke profile duge više hiljada kilometara. Uz transekte je postavljena specijalna geofizička oprema koja je istovremeno snimala sve procese koji se odvijaju u podzemlju. Do 1991. godine podzemne nuklearne eksplozije korištene su kao izvori pobude (puls koji je zabilježen u bušotinama).
Ovaj fundamentalno novi tehnički i metodološki pristup rješavanju regionalne dubinske strukture zemljine kore i gornjeg omotača bio je zasnovan na integraciji podataka ultra-dubokih i dubokih bušotina, kao i seizmičkih dubinskih sondiranja i drugih geofizičkih i geohemijskih metoda. Za teritoriju SSSR-a razvijen je sistem međusobne korelacije podataka geofizičkog profila na osnovu referentnih ultra-dubokih bušotina. Sve je to omogućilo da se izvrši prilično detaljno zoniranje, prvenstveno perspektivnih zona sa stanovišta nalazišta nafte, gasa i rude, na nacionalnom nivou. 
Cijena obnove je 100 miliona rubalja?
U svojim intervjuima, direktor Geološkog instituta Kolskog naučnog centra Ruske akademije nauka tvrdi da je za 100 miliona rubalja i sada moguće obnoviti kompleks superdubokog bunara Kola, otvoriti naučno-tehnički centar na njegovom baziraju i obučavaju stručnjake za bušenje na moru. Sasvim je očigledno da to nije slučaj. A pitanje, nažalost, nije u novcu. Izgubljen je jedinstveni objekt, koji se po veličini i značaju za čovječanstvo može uporediti samo sa ljudskim svemirskim letom. I zauvek izgubljen.
Nakon SG-3, u cijelom svijetu je bilo i čini se mnogo pokušaja da se sagledaju duboki horizonti Zemljine unutrašnjosti, ali nažalost, niti jedan projekat se po važnosti nije približio radovima na Arktiku.
- Šta je najvažnije pokazao bunar Kola?
- Gospodo! Glavna stvar je da je pokazalo da ne znamo ništa o kontinentalnoj kori
Kako doći do superdubokog bunara Kola? Tačke, koordinate itd.
- Iz Murmanska cestom A138 kretanje prema gradu Nikel;
- U tački 69.479533, 31.824395 postojat će kontrolni punkt na kojem će se provjeravati dokumenti;
- Idemo dalje 69.440422, 30.594060 gdje skrećemo lijevo;
- Tehnološkim putem nastavljamo do 69.416088, 30.684387 ;
- Napunjena cesta treba biti s desne strane na tački 69.408826, 30.661051 ;
- Idemo dalje i pažljivo gledamo rever na lijevoj ruci. išao sam ovdje: 69.414850, 30.613894 ;
- Dalje se krećemo uhodanom stazom, ali na tački 69.411232, 30.608956 morate ostati desno.
- Koordinate samog bunara 69.396326, 30.609513 .
U drugoj polovini 20. vijeka svijet se razbolio od ultra-dubokog bušenja. U Sjedinjenim Državama su pripremali novi program za proučavanje okeanskog dna (Deep Sea Drilling Project). Glomar Challenger, napravljen specijalno za ovaj projekat, proveo je nekoliko godina u vodama raznih okeana i mora, izbušivši skoro 800 bušotina na njihovom dnu, dostižući maksimalnu dubinu od 760 m. Do sredine 1980-ih, potvrdili su se rezultati bušenja na moru teorija tektonike ploča. Geologija kao nauka je ponovo rođena. U međuvremenu, Rusija je krenula svojim putem. Interes za problem, probuđen uspjesima Sjedinjenih Država, rezultirao je programom „Proučavanje unutrašnjosti Zemlje i ultra-duboko bušenje“, ali ne u okeanu, već na kontinentu. Unatoč svojoj stoljetnoj povijesti, kontinentalno bušenje je izgledalo kao potpuno nova stvar. Na kraju krajeva, govorili smo o ranije nedostižnim dubinama - više od 7 kilometara. Nikita Hruščov je 1962. odobrio ovaj program, iako se više rukovodio političkim nego naučnim motivima. Nije želio zaostati za Sjedinjenim Državama.
Novostvorenu laboratoriju u Institutu za tehnologiju bušenja vodio je poznati naftaš, doktor tehničkih nauka Nikolaj Timofejev. Imao je zadatak da opravda mogućnost ultradubokog bušenja u kristalnim stijenama - granitu i gnajsu. Istraživanja su trajala 4 godine, a 1966. godine stručnjaci su donijeli presudu - bušiti je moguće, a ne nužno uz tehnologiju sutrašnjice, dovoljna je oprema koja već postoji. Glavni problem je vrućina na dubini. Prema proračunima, kako prodire u stijene koje čine zemljinu koru, temperatura bi se trebala povećati za 1 stepen na svaka 33 metra. To znači da na dubini od 10 km treba očekivati oko 300°C, a na 15 km - skoro 500°C. Alati i instrumenti za bušenje neće izdržati takvu toplinu. Trebalo je tražiti mjesto gdje dubine nisu tako vruće...
Pronađeno je takvo mjesto - drevni kristalni štit poluostrva Kola. U izvještaju pripremljenom na Institutu za fiziku Zemlje navedeno je: tokom milijardi godina svog postojanja, Kola Štit se ohladio, temperatura na dubini od 15 km ne prelazi 150 ° C. A geofizičari su pripremili približni dio podzemlja poluostrva Kola. Prema njima, prvih 7 kilometara su granitni slojevi gornjeg dijela zemljine kore, zatim počinje bazaltni sloj. U to vrijeme je općenito prihvaćena ideja o dvoslojnoj strukturi zemljine kore. Ali kako se kasnije pokazalo, i fizičari i geofizičari su pogriješili. Lokacija za bušenje odabrana je na sjevernom dijelu poluotoka Kola u blizini jezera Vilgiskoddeoaivinjärvi. Na finskom to znači „ispod vučje planine“, iako na tom mestu nema ni planina ni vukova. Bušenje bušotine, čija je projektna dubina bila 15 kilometara, počelo je u maju 1970. godine.
Ali
Ovdje možete slušati paklene zvuke iz bunara.
Film: Kola Superdeep: Poslednji vatromet
Pokušaj proučavanja geološkog presjeka i debljine vulkanskih stijena izloženih na površini zemlje podstakao je naučne centre i, poput njih, istraživačke organizacije da identifikuju porijeklo dubokih rasjeda. Činjenica je da su strukturni uzorci stijena prethodno izvađenih iz utrobe Zemlje i Mjeseca tada bili podjednako interesantni za proučavanje. A izbor lokacije ušća pao je na postojeće ogromno korito u obliku zdjele, čije je porijeklo povezano s prisutnošću dubokog rasjeda na području poluotoka Kola.
Vjerovalo se da je Zemlja svojevrsni sendvič koji se sastoji od kore, plašta i jezgra. Do tada su sedimentne stijene blizu površine bile dovoljno proučene tokom razvoja naftnih polja. Istraživanja obojenih metala rijetko su bila praćena bušenjem ispod granice od 2000 metara.
Očekuje se da će Kola SG (superdeep), ispod dubine od 5000 metara, otkriti razdvajanje slojeva granita i bazalta. Ovo se nije desilo. Bušotina je probijala tvrde granitne stijene do 7000 metara. Nadalje, iskop se odvijao kroz relativno meka tla, što je uzrokovalo urušavanje zidova okna i stvaranje šupljina. Smrvljena zemlja je toliko zaglavila glavu alata da je prilikom podizanja cijev pukla, što je dovelo do nesreće. Kolski bunar je trebao potvrditi ili opovrgnuti ova davno utvrđena učenja. Osim toga, naučnici nisu riskirali da naznače intervale gdje tačno leže granice između ova tri sloja. Kolski bunar je bio namijenjen za istraživanje i proučavanje ležišta mineralnih sirovina, utvrđivanje obrazaca i postepeno formiranje polja pojavljivanja sirovinskih rezervi. Osnova je bila, prije svega, naučna valjanost teorije fizičkih, hidrogeoloških i drugih parametara dubina Zemlje. I samo ultra-duboko iskopavanje okna moglo bi pružiti pouzdane informacije o geološkoj strukturi podzemlja.
U međuvremenu, višegodišnje pripreme za početak radova bušenja predviđale su: mogućnost povećanja temperature sa produbljivanjem, povećanje hidrostatskog pritiska formacija, nepredvidivost ponašanja stijena, njihovu stabilnost zbog prisustva pritisci stijena i formacije.
Sa tehničke tačke gledišta, sve je uzeto u obzir moguće poteškoće i prepreke koje bi mogle dovesti do usporavanja procesa produbljivanja zbog gubitka vremena za spuštanje i podizanje projektila, smanjenja brzine bušenja zbog promjene kategorije stijena i povećanja troškova energije za pokretače bušotina.
Najtežim faktorom smatralo se stalno povećanje težine kućišta i bušaće cijevi kako su se produbljivali.
Tehnički razvoj u ovoj oblasti je postao uspješan:
- povećanje nosivosti, snage i drugih karakteristika bušaćih uređaja i opreme;
- otpornost na toplotu alata za rezanje kamena;
- automatizacija upravljanja svim fazama procesa bušenja;
- obrada informacija koje dolaze iz zone dna;
- upozorenja o hitnim situacijama sa bušaćom cijevi ili kućištem.
Bušenje ultra-duboke osovine trebalo je da otkrije ispravnost ili zabludu naučne hipoteze o dubokoj strukturi planete.
Svrha ove veoma skupe konstrukcije uključivala je istraživanje:
1.
Duboka struktura ležišta nikla Pechenga i kristalna baza Baltičkog štita poluotoka. Dešifrovanje konture polimetalnog ležišta u Pečengi, zajedno sa manifestacijama rudnih tela.
2.
Proučavanje prirode i sila koje uzrokuju odvajanje granica slojeva kontinentalne kore. Identifikacija zona formiranja, motiva i prirode formiranja visoke temperature. Određivanje fizičkog i hemijskog sastava vode, gasova nastalih u pukotinama i porama stena.
3.
Dobijanje sveobuhvatnog materijala o materijalnom sastavu stijena i informacija o intervalima između granitnih i bazaltnih „brtvila“ kore. Sveobuhvatna studija fizičko-hemijskih svojstava ekstrahovanog jezgra.
4.
Razvoj naprednih tehnička sredstva i nove tehnologije za potapanje ultra-dubokih okna. Mogućnost korištenja geofizičkih metoda istraživanja u zoni rudnih pojava.
5.
Razvoj i izrada najnovije opreme za praćenje, ispitivanje, istraživanje i praćenje toka procesa bušenja.
Kolski bunar je uglavnom služio u naučne svrhe. Zadatak je bio da učim drevne pasmine, od kojih se planeta sastoji i poznavanje tajni procesa koji se u njima odvijaju.
Geološka opravdanost bušenja na poluostrvu Kola
Istraživanje i vađenje korisnih ležišta rude uvijek je unaprijed određeno bušenjem dubokih bušotina. I zašto na poluostrvu Kola, a posebno u Murmanskoj regiji, a svakako u Pechengi. Preduslov za to bila je činjenica da je ovo područje važilo za pravo skladište mineralnih sirovina, sa bogatim rezervama najrazličitijih rudnih sirovina (nikl, magnetiti, apatiti, liskun, titan, bakar).
Međutim, geološki proračun napravljen na osnovu jezgra iz bunara otkrio je apsurdnost svjetskog naučnog mišljenja. Ispostavilo se da je dubina od sedam kilometara sastavljena od vulkanskih i sedimentnih stijena (tufovi, pješčara, dolomiti, breče). Ispod ovog intervala, pretpostavljalo se, trebale su biti stijene koje razdvajaju granitne i bazaltne strukture. Ali, nažalost, bazalti se nikada nisu pojavili.
U geološkom smislu, Baltički štit poluotoka, koji djelomično pokriva teritorije Norveške, Švedske, Finske i Karelije, bio je podložan eroziji i evoluciji milionima stoljeća. Prirodni izlivi, destruktivni procesi vulkanizma, fenomeni magmatizma, metamorfne modifikacije stijena i sedimentacija najjasnije su utisnuti u geološki zapis Pechenga. To je onaj dio baltičkog naboranog štita, gdje su se geološka istorija formiranja i manifestacija rude oblikovala milijardama godina.
Naročito su sjeverni i istočni dijelovi površine štita bili izloženi višestoljetnoj koroziji. Kao rezultat toga, glečeri, vjetar, voda i druge prirodne katastrofe kao da su otkinule (strugale) gornje slojeve stijena.
Osnova za odabir lokacije za bunar bila je ozbiljna erozija gornjih slojeva i izlaganje drevnih arhejskih formacija Zemlje. Ovi izdanci su značajno približili i olakšali pristup podzemnim skladištima prirode.
Dizajn ultra-dubokog bunara
Ultra-duboke strukture imaju obavezan teleskopski dizajn. U našem slučaju, početni prečnik usta je bio 92 cm, a konačni prečnik 21,5.
Konstrukcijski vodeći stub ili tzv. provodnik prečnika 720 mm predviđao je prodor do dubine od 39 linearnih metara. Prvi tehnički stub (stacionarna kućišta), prečnika 324 mm i dužine 2000 metara; uklonjivo kućište 245 mm, sa metrikom od 8770 metara. Planirano je da se dalje bušenje izvede sa otvorenom rupom do projektovanog nivoa. Kristalne stijene su omogućile da se računa na dugoročnu stabilnost neobloženog dijela zidova. Druga kolona koja se može ukloniti, označena magnetnim markerima, omogućila bi kontinuirano uzorkovanje jezgra duž cijele dužine cijevi. Radioaktivne oznake na cijevi ispod bušotine su konfigurirane da bilježe temperaturu okruženja za bušenje.
Tehnička oprema bušaće opreme za bušenje ultraduboke bušotine
Bušenje od nule izvedeno je pomoću instalacije Uralmash-4E, odnosno serijske opreme koja se koristi za bušenje dubokih naftnih i plinskih bušotina. Do 2000 metara deblo je probijano kroz čelične bušaće cijevi sa turbo bušilicom na kraju. Ova 46 metara duga turbina sa nastavkom na kraju pokrenuta je u rotaciju djelovanjem glinene otopine koja je upumpana u cijev pod pritiskom od 40 atmosfera.
Nadalje, iskop je izveden u intervalu od 7264 metra koristeći domaću instalaciju Uralmash-15000, sa inovativnog gledišta, snažniju konstrukciju s kapacitetom dizanja od 400 tona. Kompleks je opremljen mnogim tehničkim, tehnološkim, elektronskim i drugim naprednim razvojem.
Kola bunar je opremljen visokotehnološkom i automatizovanom strukturom:
1.
Istraživanje, sa moćnom podlogom na kojoj je montiran i sam toranj, visok 68 metara. Namijenjen za implementaciju:
- potapanje osovine, operacije spuštanja i podizanja projektila i druge pomoćne radnje;
- držanje vodećeg i čitavog niza cijevi, kako u težini tako i tokom procesa bušenja;
- postavljanje sekcija (svijeća) bušaćih cijevi, uključujući ponderisane bušaće cijevi (bušaće kragne), i pokretnog sistema.
U unutrašnjem prostoru tornja bila je smještena i SP (spuštanje-uspon) oprema i alati. Ovdje je bila smještena i sigurnosna oprema i moguća hitna evakuacija konjanika (pomoćnika bušilice).
2. Energetska i tehnološka oprema, energetske i pumpne jedinice.
3. Sistem za kontrolu cirkulacije i izbacivanja, oprema za cementiranje.
4. Automatizacija, upravljanje, sistem kontrole procesa.
5. Elektro oprema, oprema za mehanizaciju.
6. Komplet mjerne opreme, laboratorijske opreme i još mnogo toga.
2008. godine superduboka Kola je potpuno napuštena, sva vrijedna oprema je demontirana i uklonjena (veći dio je prodat u otpad).
Do 2012. glavni toranj bušaće platforme je demontiran.
Sada radi samo Kolski naučni centar Ruske akademije nauka, gde do danas proučavaju jezgro izvučeno iz ultra-duboke bušotine.
Sama jezgra je uklonjena u grad Jaroslavlj, gde se sada čuva.
Dokumentarni video o superdubokom bunaru Kola
Novi rekordi za ultra duboke bunare
Superduboka Kola je do 2008. godine smatrana najdubljom bušotinom na svetu.
U naftnom basenu Al Shaheen 2008. godine izbušena je naftna bušotina Maersk Oil BD-04A, čija je dužina 12.290 metara, pod oštrim uglom prema površini zemlje.
U januaru 2011. ovaj rekord je oboren, a oboren je naftnom bušotinom izbušenom u Severnoj kupoli (Odoptu-sea - gasno-naftno polje u Rusiji), i ova bušotina je izbušena pod oštrim uglom u odnosu na površinu zemlje, dužina je bila 12.345 metara.
U junu 2013. bušotina Z-42 Čajvinskog polja ponovo je oborila dubinski rekord, sa dužinom od 12.700 metara.
Davne 1990. godine, u južnom dijelu Njemačke, grupa naučnika odlučila je da zaviri u dubinu naše planete na spoju dvije tektonske ploče koje su se sudarile prije više od 300 miliona godina, kada je nastao kontinent. Konačni cilj naučnika bio je izbušiti jednu od najdubljih bušotina na svijetu, do 10 km.
U početku se pretpostavljalo da će bunar postati svojevrsni "teleskop", koji će omogućiti da se sazna više o dubinama naše planete i pokuša saznati o Zemljinoj jezgri. Proces bušenja se odvijao u sklopu programa Continental Deep Drilling i trajao je do oktobra 1994. godine, kada je program morao biti prekinut zbog finansijskih problema.
Bušotina je dobila naziv Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik, skraćeno KTB, a do zatvaranja programa bila je izbušena na više od 9 km, što naučnicima nije dodalo entuzijazam. Sam proces bušenja nije bio lak. Tokom 4 godine, naučnici, inženjeri i radnici morali su se suočiti sa gomilom teških situacija i prilično složenih zadataka. Na primjer, bušilica je morala proći kroz stijene zagrijane na temperaturu od oko 300 stepeni Celzijusa, ali čak i pod takvim uslovima, bušaći su ipak uspjeli da ohlade rupu tečnim vodonikom.
Međutim, i pored toga što je program bio skraćen, naučni eksperimenti nisu prestajali i izvođeni su do kraja 1995. godine, a valja napomenuti da nisu bili uzaludni. Za to vrijeme bilo je moguće otkriti nove, prilično neočekivane činjenice o strukturi naše planete, sastavljene su nove karte raspodjele temperature i dobijeni podaci o raspodjeli seizmičkog tlaka, što je omogućilo izradu modela slojevite strukture gornji deo Zemljine površine.
Ipak, naučnici su najzanimljivije sačuvali za kraj. Holandski naučnik Lott Given, koji je zajedno sa inžinjerima akustike i naučnicima iz Geofizičkog istraživačkog centra (Nemačka) uradio ono o čemu su mnogi sanjali - skoro u doslovnom smislu te reči, "čuo je otkucaje srca" Zemlje. Da bi to uradili, on i njegov tim trebali su izvršiti akustična mjerenja, pomoću kojih je istraživački tim rekreirao zvukove koje smo mogli čuti na dubini od 9 kilometara. Međutim, sada možete čuti i ove zvukove.
Uprkos činjenici da se KTB trenutno smatra najdubljom bušotinom na svijetu, postoji nekoliko sličnih bušotina, koje su, međutim, već zapečaćene. A među njima se ističe bunar, koji je tokom svog postojanja stekao legende, ovo je super-duboki bunar Kola, poznatiji kao „Put u pakao“. Za razliku od ostalih konkurenata KTB-a, bunar Kola je dostigao dubinu od 12,2 km i smatran je najdubljom bušotinom na svetu.
Njegovo bušenje počelo je 1970. godine u regiji Murmansk (Sovjetski Savez, sada Ruska Federacija), 10 kilometara zapadno od grada Zapolarny. Tokom bušenja bušotina je doživjela nekoliko nesreća, uslijed kojih su radnici morali da betoniraju bunar i počnu bušiti sa mnogo manje dubine i pod drugim uglom. Zanimljivo je da se uz niz nesreća i promašaja koji opsjedaju grupu vezuje i razlog nastanka legende da je bunar izbušen sve do pravog pakla.
Kako kaže tekst legende, nakon što su prešli oznaku od 12 km, naučnici su uz pomoć mikrofona mogli čuti zvukove vriska. Međutim, odlučili su nastaviti bušenje i prilikom prelaska sljedeće oznake (14 km) iznenada su naišli na praznine. Nakon što su naučnici spustili mikrofone, čuli su vrisak i jauke muškaraca i žena. I nakon nekog vremena dogodila se nesreća, nakon čega je odlučeno da se obustave radovi na bušenju
I, uprkos činjenici da se nesreća zaista dogodila, naučnici nisu čuli nikakav vrisak ljudi, a sva priča o demonima nije bila ništa drugo do fikcija, rekao je David Mironovič Guberman, jedan od autora projekta, pod čijim rukovodstvom je bunar je izbušena.
Nakon još jedne nesreće 1990. godine, na dubini od 12.262 metra, bušenje je završeno, a 2008. godine projekat je napušten i oprema je demontirana. Dvije godine kasnije, 2010. godine, bunar je zatvoren.
Napomenimo da su projekti poput bušenja bušotina poput KTV i Kola trenutno jedini način i prilika da geolozi proučavaju unutrašnjost planete.
