Кольская сверхглубокая скважина
Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — самая глубокая буровая скважина в мире. Находится в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярного, на территории геологического Балтийского щита. Её глубина составляет 12 261 метра. В отличие от других сверхглубоких скважин, которые делались для добычи нефти или геологоразведки, СГ-3 была пробурена исключительно для исследования литосферы в том месте, где граница Мохоровичича подходит близко к поверхности Земли.
Была также самой длинной скважиной до 2008 года, когда её обошла пробуренная под острым углом к поверхности земли нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A, длина которой 12 290 метров (находится в нефтяном бассейне Аль-Шахин, Катар), после этого в январе 2011 эту скважину обошла также нефтяная скважина месторождения Одопту-море проекта Сахалин-1, также пробуренная под острым углом к поверхности земли, длиной 12 345 метров.
История
«Самой глубокой дырой в Земле» страна гордилась когда-то не меньше, чем первыми орбитальными станциями, подводными аппаратами «Мир» и «Токамаками». Для ученых был откровением буквально каждый из 12 262 пройденных в глубь планеты метров скважины. А многочисленные аномалии, обнаружившиеся в ходе бурения, и странные происшествия во время работ до сих пор становятся пищей для сенсаций.
Чертовски страшное открытие
«ДОКТОР Губерман, почему вы скрываете, что русские откопали там внизу нечто сверхъестественное?» - эта реплика из зала прервала недавно доклад знаменитого российского ученого на заседании ЮНЕСКО в Австралии. Губерману часто задают вопросы такого рода, обычно он мягко улыбается и ничего не отвечает. Но вопросы остаются, и они имеют под собой немало оснований.
В конце 1970-х гг. устроиться на работу в поселок Заполярный Мурманской обл. было немногим проще, чем слетать в космос. Из сотен претендентов отбирали одного. Зато счастливцы, которым достался «билет» на Кольскую сверхглубокую, получали квартиру в Москве и месячную зарплату, равную годовому окладу университетского профессора. На скважине одновременно работало 16 исследовательских лабораторий, проект курировал лично министр геологии СССР.
В прошлом году Кольская справила юбилей - четверть века началу бурения. Торжества прошли более чем скромно - в 1995 г. проект заморозили. Хотя работы забуксовали гораздо раньше - 12-километровой глубины скважина достигла еще в 1983 г., а чтобы пройти последние 262 м, понадобилось более 10 лет.
Сейчас скважина находится на конечном этапе консервации. На станции осталось пять специалистов, присматривающих за добытыми с глубин образцами пород. За ветшающим хозяйством следит и бессменный научный руководитель - академик Давид Губерман (родной брат известного поэта, автора «гариков»). Официальная причина закрытия - недостаток финансирования. Но у бурильщиков, хорошо знакомых с историей вопроса, на этот счет иное мнение.
«Дело не в деньгах. С начала 1990-х работы финансировали международные научные фонды, недостатка в средствах не было. У нас из-под земли черти полезли», - уверяет буровик, два года проработавший на Кольской сверхглубокой. Черти не черти, а странностей хватает.
Глубинные откровения
ДАЛЕКИЕ галактики изучены человечеством лучше, чем то, что находится под ногами. Добраться до окраин Солнечной системы оказалось проще, чем копнуть на какие-то несколько километров. Почти все проекты сверхглубоких скважин мистическим образом заканчивались на глубине 3 километра. Немцы, американцы и японцы сделали около 600 попыток, но как только стволы добирались до «проклятой» отметки, с бурами происходило что-то странное. То они неожиданно сгорали в пузырях сверхгорячих пород, природа которых до сих пор не установлена. То буры с датчиками как будто «утягивали» вниз, а наверх возвращались только «обкусанные» тросы.
Глубже 3 км прорвались всего 5 скважин, из них 4 - советские. Кольская была первой из 12 сверхглубоких скважин, которые собирались пробурить во всех нефтегазоносных районах СССР - от Восточной Сибири и Туркмении до Республики Коми. Но только Кольской сверхглубокой суждено было преодолеть отметку 7 километров.
Чтобы добыть информацию с таких глубин, приходится ждать несколько дней. Бур с образцами пород поднимается наверх 70 часов. Быстрее нельзя, иначе прочнейший трос, свитый из композитных материалов, оборвется под собственным весом.
Данные о температуре окружающей среды, радиационном фоне, шумы и прочие параметры передаются наверх с запозданием в минуту. Но даже такой контакт с подземельем может испугать не на шутку. Бурильщики рассказывают, что звуки, доносящиеся снизу, похожи на вопли и завывания.
К этому можно добавить длинный список странных аварий, преследовавших Кольскую сверхглубокую начиная с момента, когда она достигла глубины 10 километров. Дважды бур доставали оплавленным, хотя температура, от которой плавится его металл, сравнима с той, что наблюдается на поверхности Солнца. Несколько раз трос как будто дернули снизу - и оборвали. Впоследствии, когда бурили в том же месте, его остатков не обнаружилось. Чем были вызваны эти и многие другие аварии, остается загадкой.
А как же «черти»? В истории Кольской сверхглубокой явно не обошлось без мистики. Совпадение или нет - но в 1994 г., когда закрылась скважина, на шахте случилась самая таинственная авария в ее истории. На подходе к 13-му км приборы зафиксировали странный шум, доносящийся из недр планеты. Те, кто слышал его, в один голос уверяли, что так могут звучать лишь «вопли грешников из преисподней». Затем в глубине раздался мощнейший взрыв неустановленной природы. Мир потрясла история о выбравшемся из недр планеты «демоне».
«Когда меня расспрашивают об этой загадочной истории, я не знаю, что ответить. С одной стороны, рассказы про «демона» - чушь собачья. С другой стороны, как честный ученый, я не могу сказать, что знаю, что же именно у нас произошло. Действительно был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего подобного на той же глубине не обнаружилось», - признается академик Давид Губерман.
Что бы там ни было под землей, Кольская скважина - единственный имеющийся у человечества «телескоп» в загадочные глубины планеты. О фантастических проектах «путешествия» к ядру Земли время от времени заявляют японцы, немцы и американцы. Но все их начинания неизменно оканчиваются крахом.
Самая глубокая германская скважина вдвое короче нашей. Не глубоко зарылись и американцы, бурившие на Гавайях в районе острова Мауи. По данным сейсмических исследований, древние породы в этом месте выходят под океанское дно, и мантия находится примерно на глубине 5 км под 4-километровой толщей воды. Но все что удалось - с пятой попытки добраться до глубины 3 километра.
В сентябре очередную попытку предпримут японцы. Площадкой для эксперимента выбрали очаг землетрясений - границу Филиппинской и Евроазиатской тектонических плит. Японское научное судно с экипажем 150 человек начнет подводное бурение, задействовав самые совершенные технологии. Но что-то подсказывает, что и эта попытка окажется неудачной.
Так что альтернативы российской скважине нет. Ближе нас к загадкам земных глубин не подобрался никто. Если бурить дальше России не по карману, может быть, сдать скважину в аренду тем же японцам? А если без шуток, эксперимент надо продолжать.
«Имеем самую глубокую дыру в мире - так давайте ею пользоваться!» - восклицает Давид Губерман. Сейчас предпринимаются робкие попытки «разморозить» скважину. Весной нынешнего года специалисты Института физики Земли после многолетнего перерыва возобновили геофизические наблюдения на Кольской сверхглубокой. И сразу сделали новое открытие. Оказалось, что на глубине более 3 км хорошо слышны шумы, вызванные человеческой деятельностью. Звуки с поверхности настолько сильны, что забивают геоакустические шумы, связанные с процессами, происходящими в земной коре. Так что «обитатели ада» хорошо осведомлены о том, что происходит наверху.
Балтийский щит
Проекты путешествия в глубь Земли появились в начале 60-х сразу в нескольких странах. Бурить скважины старались в тех местах, где кора должна была быть потоньше – целью было достижение мантии. Например, американцы бурили в районе острова Мауи, на Гавайях, где, по данным сейсмических исследований, древние породы выходят под океанское дно и мантия находится примерно на глубине 5 километров под 4-х километровой толщей воды. Увы, ни одна океанская буровая глубже 3 километров не пробилась. Вообще, почти все проекты сверхглубоких скважин мистическим образом заканчивались на 3-х километровой глубине. Именно в этот момент с бурами начинало происходить что-то странное: то они попадали в неожиданные сверхгорячие области, то их как будто откусывал какой-то невиданный монстр. Глубже 3 километров прорвались всего 5 скважин, из них 4 – советские. И только Кольской сверхглубокой было суждено преодолеть отметку 7 километров.
Первоначальные отечественные проекты также предполагали подводное бурение – в Каспийском море или на Байкале. Но в 1963 году ученый-буровик Николай Тимофеев убедил Государственный комитет по науке и технике СССР в том, что нужно создать скважину на континенте. Хотя бурить придется несравненно дольше, полагал он, скважина будет куда ценнее с научной точки зрения, ведь именно в толще континентальных плит в доисторические времена происходили самые значительные перемещения земных пород. Точку бурения выбрали на Кольском полуострове не случайно. Полуостров расположен на так называемом Балтийском щите, который сложен из самых древних известных человечеству пород.
Многокилометровый срез пластов Балтийского щита – наглядная история планеты за последние 3 миллиарда лет.
История бурения
Бурение скважины началось в 1970 году. Проходка до глубины 7263 м заняла 4 года. Ее вели серийной установкой, которую обычно используют при добыче нефти и газа. Всю вышку из-за постоянных ветров и холода пришлось обшить доверху деревянными щитами. Иначе тому, кто во время подъема колонны труб должен стоять наверху, работать просто невозможно.
Потом был годовой перерыв, связанный со строительством новой вышки и монтажом специально разработанной буровой установки - "Уралмаш-15000". Именно с ее помощью велось все дальнейшее сверхглубокое бурение. В новой установке - более мощное автоматизированное оборудование. Использовалось турбинное бурение - это когда вращается не вся колонна, а только буровая головка. Через колонну под давлением подавался буровой раствор, вращающий стоящую внизу многоступенчатую турбину. Общая ее длина - 46 м. Завершается турбина буровой головкой диаметром 214 мм (ее часто называют коронкой), имеющей кольцевую форму, поэтому в середине остается неразбуренный столбик породы - керн диаметром 60 мм. Через все секции турбины проходит труба - керноприемник, где собираются столбики добытой породы. Измельченная порода вместе с буровым раствором выносится по скважине на поверхность.
Масса колонны, погруженной в скважину с буровым раствором, около 200 тонн. Это при том, что использовались специально разработанные трубы из легких сплавов. Если колонну сделать из обычных стальных труб, она разорвется от собственного веса.
Сложностей, порой совершенно неожиданных, в процессе бурения на больших глубинах и с отбором керна возникает немало.
Проходка за один рейс, определяемая износом буровой головки, составляет обычно 7-10 м. (Рейс, или цикл, - это спуск колонны с турбиной и буровым инструментом, собственно бурение и полный подъем колонны.) Само бурение занимает 4 часа. А на спуск и подъем 12-километровой колонны уходит 18 часов. При подъеме колонна автоматически разбирается на секции (свечи) длиной по 33 м. В среднем за месяц удавалось пробурить 60 м. На проходку последних 5 км скважины было использовано 50 км труб. Такова степень их износа.
Покорительница глубин
Внешний вид Кольской буровой способен разочаровать обывателя. Скважина не похожа на шахту, которую рисует нам воображение. Никаких спусков под землю, в толщу уходит только бур диаметром чуть больше 20 сантиметров. Воображаемый разрез Кольской сверхглубокой скважины выглядит как тонюсенькая иголочка, пронзившая земную толщу. Бур с многочисленными датчиками, находящийся на конце иголочки, поднимают и опускают в течение нескольких дней. Быстрее нельзя: прочнейший композитный трос может оборваться под собственным весом.
Что происходит в глубине, доподлинно неизвестно. Температура окружающей среды, шумы и прочие параметры передаются наверх с минутным запаздыванием. Тем не менее, бурильщики рассказывают, что даже такой контакт с подземельем может не на шутку испугать. Звуки, доносящиеся снизу, и впрямь похожи на вопли и завывания. К этому можно добавить длинный список аварий, преследовавших Кольскую сверхглубокую, когда она достигла глубины 10 километров. Дважды бур доставали оплавленным, хотя температуры, от которых он может расплавиться, сравнимы с температурой поверхности Солнца. Однажды трос как будто дернули снизу – и оборвали. Впоследствии, когда бурили в том же месте, остатков троса не обнаружилось. Чем были вызваны эти и многие другие аварии, до сих пор остается загадкой. Впрочем, вовсе не они стали причиной остановки бурения недр Балтийского щита.
12 000 метров открытий и немного чертовщины
«Имеем самую глубокую дыру в мире – так надо пользоваться!» – горько восклицает бессменный директор научно-производственного центра «Кольская сверхглубокая» Давид Губерман. В первые 30 лет существования Кольской сверхглубокой советские, а затем российские ученые прорвались на глубину 12 262 метра. Но с 1995-го бурение прекращено: стало некому финансировать проект. Того, что выделяется в рамках научных программ ЮНЕСКО, хватает только на поддержание буровой станции в рабочем состоянии и изучение ранее извлеченных образцов пород.
Губерман с сожалением вспоминает, сколько научных открытий состоялось на Кольской сверхглубокой. Буквально каждый метр был откровением. Скважина показала, что почти все наши прежние знания о строении земной коры неверны. Выяснилось, что Земля вовсе не похожа на слоеный пирог. «До 4 километров все шло по теории, а дальше началось светопреставление», – рассказывает Губерман. Теоретики обещали, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до глубины по крайней мере 15 километров. Соответственно, скважину можно будет рыть чуть ли не до 20 километров, как раз до мантии. Но уже на 5 километрах окружающая температура перевалила за 700C, на семи – за 1200C, а на глубине 12-ти жарило сильнее 2200C – на 1000C выше предсказанного. Кольские бурильщики поставили под сомнение теорию послойного строения земной коры – по крайней мере, в интервале до 12 262 метра. В школе нас учили: есть молодые породы, граниты, базальты, мантия и ядро. Но граниты оказались на 3 километра ниже, чем рассчитывали. Дальше должны были быть базальты. Их вообще не нашли. Все бурение прошло в гранитном слое. Это сверхважное открытие, ибо с теорией послойного строения Земли связаны все наши представления о возникновении и размещении полезных ископаемых.
Еще один сюрприз: жизнь на планете Земля возникла, оказывается, на 1,5 миллиарда лет раньше, чем предполагалось. На глубинах, где считалось, что нет органики, обнаружили 14 видов окаменевших микроорганизмов – возраст глубинных слоев превышал 2,8 миллиарда лет. На еще больших глубинах, где уже нет осадочных пород, появился метан в огромных концентрациях. Это полностью и совершенно разрушило теорию биологического происхождения углеводородов, таких как нефть и газ.
Демоны
Были и почти фантастические сенсации. Когда в конце 70х годов советская автоматическая космическая станция привезла на Землю 124 грамма лунного грунта, исследователи Кольского научного центра установили, что он как две капли воды похож на пробы с глубины 3 километров. И возникла гипотеза: Луна оторвалась от Кольского полуострова. Теперь ищут, где именно. Кстати, американцы, которые привезли с Луны полтонны грунта, так ничего толкового с ним и не сделали. Поместили в герметичные контейнеры и оставили для исследований будущим поколениям.
В истории Кольской сверхглубокой не обошлось и без мистики. Официально, как уже упоминалось, скважина остановилась из-за недостатка средств. Совпадение или нет – но именно в том 1995 году в глубине шахты раздался мощнейший взрыв неустановленной природы. К жителям Заполярного прорвались журналисты финской газеты – и мир потрясла история о вылетевшем из недр планеты демоне.
«Когда меня об этой загадочной истории стали расспрашивать в ЮНЕСКО, я не знал, что ответить. С одной стороны, чушь собачья. С другой – я, как честный ученый, не мог сказать, что знаю, что же именно у нас произошло. Был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего такого на той же глубине не обнаружилось», – вспоминает академик Давид Губерман.
Совершенно неожиданно для всех подтвердились прогнозы Алексея Толстого из романа «Гиперболоид инженера Гарина». На глубине свыше 9,5 километров обнаружили настоящий кладезь всевозможных ископаемых, в частности золота.
Настоящий оливиновый слой, гениально предсказанный писателем. Золота в нем 78 граммов на тонну. Кстати, промышленная добыча возможна при концентрации 34 грамма на тонну. Возможно, уже в недалеком будущем человечество сумеет воспользоваться этим богатством.
Фотографии
Смотрите также
- Балтийский щит
- Факты о России : Факт №1262 : Глубочайшая в мире буровая скважина — Кольская сверхглубокая скважина — находится в Мурманской облас...
