Кольская скважина

Кольская Сверхглубокая скважина

В поисках полезных ископаемых и изучения недр Земли геологи все глубже внедряются в земную кору. За последние десятилетия на земле пробурены сотни тысяч глубоких скважин. Однако самой глубокой в мире является Кольская Сверхглубокая скважина, пробуренная в 1992 году на Кольском полуострове России. Ее глубина 12 262 метра. Проектная глубина была 15 км, но ее не удалось достигнуть. Кольская Сверхглубокая скважина была пробурена в научно – исследовательских целях. Эта скважина внесена в Книгу рекордов Гиннеса как «самое глубокое вторжение человека в земную кору».  Она является частью системы сверхглубоких скважин созданной в СССР. До 2008 года она была самой длинной в мире.

Где находится

Кольская скважина

Кольская Сверхглубокая скважина находится на севере Кольского полуострова в Мурманской области в 10 км к западу от города Заполярного, основанного в 1956 году в связи с освоением залежей медно – никелевых руд. Эта скважина заложена в пределах северо – восточной  части Балтийского щита в области сочленения докембрийских структур.

 

Из истории Кольской Сверхглубокой скважины

Первые попытки исследования глубин земной коры предпринимались китайцами в 13 веке. Они  прорыли скважину на глубину 1200 метров. К 20 веку было сделано людьми ряд попыток глубинного бурения.  В 1930 году в Европе была пробурена скважина глубиной 3000 метров. В конце 50 – х  лет 20 века была пробурена скважина на глубину 7 000 метров.

История Кольской Сверхглубокой скважины началась в 60 – е годы 20 века. Американцы удивленные достижениями СССР в освоении космоса, решили доказать свое превосходство  в науке и технике по сверхглубокому бурению. Они решили пробурить скважину  в океане, поскольку океаническая земная кора тоньше, чем на материках. В апреле 1961 года у острова Гваделупа в Карибском море им удалось углубиться на всего на 183 метра. В поднятом на поверхность керне содержался базальт. Дальше вглубь земной коры американцам   не удалось проникнуть, так как буры не выдерживали высокой температуры недр и сгорали.  Для продолжения работ требовалось 100 млн. долларов. Конгресс США не стал больше финансировать этот проект.

Н.С.Хрущев, узнав о неудаче американцев в этом проекте, разрешил финансирование бурения сверхглубокой скважины. Бурение Кольской Сверхглубокой скважины началось в 1970 году в связи с годовщиной 100 – летия со дня рождения В.И.Ленина, а закончилось в 1992 году.

Участники бурения скважины

Кольский полуостров был выбран для Сверхглубокой скважины не случайно, так как он находится на Балтийском щите, где отсутствует осадочный чехол, а возраст пород щита очень древний – 3 млрд. лет (в сравнении возраст Земли 4,7 млрд. лет). В 1968 году было выбрано место для бурения. Для реализации этого проекта  была специально созданная Кольская геологоразведочная экспедиция сверхглубокого бурения (Кольская ГРЭ) под руководством Д.М.Губермана с 1968 по 1991 год. С 1992 года эта экспедиция была преобразована  в научно – производственный центр «Кольская Серхглубокая» под руководством академика Д.М.Губермана.

Бурение  Кольской Сверхглубокой скважины

Сложность бурения скважины на большую глубину состояла в том, что при углублении через каждые 33 метра температура пород возрастала на 1 градус. На глубине 10 км температура могла достигнуть 330 градусов С, на 15 км – 500 градусов. Таких температур не может выдержать ни один бурильный аппарат. Избежать высоких температур можно лишь в том случае, если бурение вглубь осуществлять в местах выхода древних изверженных пород. Удобное место было определено на северо – западе Кольского полуострова, в 10 км от города Заполярного, который возник поблизости с крупными залежами медно – никелевых руд. После долгих геофизических изысканий была определена точка для бурения в 1970 году. Сначала для бурения использовали серийную буровую установку, одну из тех, которые использовались для добычи нефти и газа. Установку со всех сторон обнесли деревянными щитами, защищавшими людей от ветров и морозов. Диаметр Кольской Сверхглубокой скважины в верхней  части   92 см, а  в нижней — 21,5 см. Всего на скважине работало около 3000 человек рабочих, специалистов и ученых.

Проходка до глубины 7000 метров  продолжалась четыре года. Потом потребовалось заменить установку, тогда на заводе «Уралмаш» сделали специальную более мощную бурильную установку «Урал – 15 000» с турбинной коронкой. Теперь стала вращаться не вся установка, а только ее коронка. После каждой проходки на глубину 7 – 10 метров коронки менялись. За один месяц удавалось углубиться на 60 метров. Для скважины были изготовлены специальные  из легких сплавов очень прочные трубы длиной 33 метра, поскольку обычные трубы не выдерживали собственной тяжести и разрывались.  Износ труб был очень сильный, так что на 5 км скважины затрачивалось 50 км труб. Вся колонна весила 200 тонн. В день бурение шло по четыре часа, остальное время шло на спуск и подъем труб. Глубже 7000 метров бурение вести становилось труднее, часто случались аварии, однако работы продолжались.

27 мая 1984 года произошел большой сбой. После прохода на глубину 12 км колонну заклинило, и она не стала подниматься, ее пришлось разорвать. Внизу осталась турбина, несколько км труб и бур. Специалистам и рабочим пришлось все начинать снова с глубины 7 000 метров. Через 6 лет, в 1990 году, удалось подойти снова к отметке 12 000 метров. Вскоре была достигнута максимальная глубина 12 262 метра. Дальше вглубь недр земли пробиться не удалось, в 1992 году все работы на Кольской Сверхглубокой скважине были прекращены.

Особенности скважины

Кольская Сверхглубокая скважина не только самая глубокая в мире, но до 2008 года была и самой длинной. В 2008 году под острым углом была пробурена нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A в нефтяном бассейне Аль  — Шахин страны Катар, длина которой 12 290 метров.

Первоначально бурение осуществлялось буровой установкой «Уралмаш – 4Э», а с глубины 7263 метра «Уралмаш – 15 000».

Буровая колонна глубже 2 000  метров была собрана из труб алюминиевых сплавов, так как стальная могла разорваться от собственного веса,

Вес колонны 200 тонн.

Турбобур длиной 46 метров.

Керноприемник  в виде съемной трубы внутри турбобура.

Буровые коронки из твердого сплава, которые служили 4 часа. За это время удавалось пробурить  недра земли на 7 – 10 метров.

На спуск колонны затрачивалось до 18 часов.

Хроника бурения

Начало бурения 24. 05. 1970 год – до глубины 7000 метров.

06.06.1970 год  — скважина пробурена на глубину 9583 метра, побит американский рекорд  глубокой скважины Берта Роджерс (штат Оклахома).

1983 год — глубина скважины 12 066 метров.

27.09.1984 г. — бурение было продолжено после аварии с глубины 7000 метров.

1990 год —  скважина пробурена на глубину 12 262 метра, бурение приостановлено.

1992 год  — бурение на скважине официально остановлено.

Кольская скважина

1994 год —  работы по бурению скважины прекращены.

1995 год. Финансирование работ прекращено.

1997 год – Кольская Сверхглубокая скважина была внесена в Книгу рекордов Гиннеса

2008 год —  штат уменьшен с 500 человек до 20. Оборудование демонтировано, скважина законсервирована.

Настоящее время – формальный правопреемник научно – производственного центра при Кольской Сверхглубокой скважине является базирующийся в Ярославле АО «НПЦ Недра».

Значение скважины

 1.В ходе бурения был поднят грунт с глубины 1500 метров, где был открыт новый медно – никелевый горизонт, который мог использоваться медно – никелевым комбинатом. Керн с глубины 3000 метров по составу был похож на добытый грунт с Луны. На глубине 10 000 метров появились признаки содержания золота, 1 грамм на тонну грунта. Добывать золото при таких условиях дорого.

2.В настоящее время ученые и специалисты Научно – производственного объединения Кольская Сверхглубокая по накопленным материалам  изучают вопросы сейсмического характера. Данных собрано много, их хватит на много лет.

3.В ходе бурения с 1970 по 1991 год экспедиции удалось достигнуть глубины 12 262 метра. В отличие от других сверхглубоких скважин она бурилась исключительно для научно –исследовательских целей, чтобы выяснить правильность теоретических моделей строения нижних слоев земной коры, границы земной коры и мантии.

4.В ходе бурения не было найдено ярко выраженного чередования слоев литосферы и четко выраженных границ между ними.

5.Было изучено строение архейского кристаллического основания Балтийского щита в районе Кольского полуострова, проявление геологических процессов, в том числе процесс рудообразования.

6.Выяснена геологическая природа сейсмических границ в континентальной земной коре.

7.Получены данные о составе горных пород, их физическом состоянии, определены границы гранитного и базальтового слоя земной коры.

8.Усовершенствована техника и технология сверхглубокого бурения.

9.Усовершенствованы методы комплексных исследований пород и руд на больших глубинах.

Полученные научные данные

В ходе исследований были сделаны уточнения теоретических данных о глубинном строении Балтийского щита.

Схема Скважины

Перед началом бурения Кольской Сверхглубокой скважины было предположение, что удастся обнаружить границу между гранитным и базальтовым слоем. Однако в керне по всей глубине были только граниты, у которых менялись физические свойства. Керн при подъеме рассыпался вследствие выделения газа из – за резкой смены давления. Прочный кусок керна можно было получить только при медленном поднятии бурового снаряда. Было установлено, что на глубине увеличивалась густота трещин, в них была вода.

Были выявлены закономерности изменения с глубиной свойства и состава пород. Впервые удалось выявить вертикальную зональность метаморфизма пород в отличие от существующей теоретической модели.

Исследователями было выделено в скважине 12 уровней, отличающихся по физическим свойствам. Так на глубине 5 000 метров температура пород более 70°C, 7 000 метров — 120°C, 12 000 метров — 220°C. Были выявлены разные режимы поведения свободной и связанной воды. Были получены новые данные о геотермическом режиме древней земной коры, роли мантии и радиации в образовании глубинного тепла.

Кольская Сверхглубокая скважина имеет большое научное значение в познании недр Балтийского щита.

Литература

Кубеев М.Н. Сто чудес света. ООО «Издательский дом «Вече». Москва.

Козловский Е. А. Кольская сверхглубокая // Наука и жизнь. — 1985. № 11.

Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыты исследования. — М.: 1998.

Мисюров Д. Кольская сверхглубокая на рубеже веков // В мире науки. — 2003. — № 12.

 

Вы можете следить за комментариями с помощью RSS 2.0 ленты. Вы можете оставить комментарий, или трекбек с вашего сайта.
Оставить комментарий

XHTML: Вы можете использовать теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>