Kola dabar labai gili. Itin gilus šulinys Kolos pusiasalyje: istorija ir paslaptys

Bandymas ištirti žemės paviršiuje atsirandančių vulkaninių uolienų geologinį pjūvį ir storį paskatino mokslo centrus ir, kaip ir juos, tyrimų organizacijas nustatyti giliųjų lūžių kilmę. Faktas yra tai, kad struktūriniai uolienų pavyzdžiai, anksčiau išgauti iš Žemės ir Mėnulio žarnų, tada buvo vienodai svarbūs tyrimams. O burnos klojimo taško pasirinkimas krito ant esamo didžiulio dubenį primenančio lovio, kurio kilmė siejama su giliu gedimu Kolos pusiasalio teritorijoje.

Buvo tikima, kad Žemė yra savotiškas sumuštinis, susidedantis iš plutos, mantijos ir šerdies. Iki to laiko nuosėdinės uolienos, esančios arti paviršiaus, buvo pakankamai ištirtos plėtojant naftos telkinius. Spalvotųjų metalų žvalgyba retai buvo lydima gręžimo žemiau 2000 metrų žymos.

Kola SG (supergilus), žemiau 5000 metrų gylyje, turėjo rasti granito ir bazalto sluoksnių atkarpą. Taip neatsitiko. Gręžimo sviedinys kietas granito uolienas pramušė iki 7000 metrų žymos. Toliau grimzta per gana minkštus dirvožemius, dėl kurių sugriuvo šachtos sienelės ir susidarė ertmės. Ištrupėjęs gruntas taip užstrigo įrankio galvutę, kad keliant nutrūko vamzdžio styga, dėl kurios įvyko avarija. Kolos šulinys turėjo patvirtinti arba paneigti šiuos seniai nusistovėjusius mokymus. Be to, mokslininkai nedrįso nurodyti intervalų, kuriais tiksliai eina ribos tarp šių trijų sluoksnių. Kolos šulinys buvo skirtas naudingųjų iškasenų telkinių žvalgymui ir tyrinėjimui, dėsningumams nustatyti ir laipsniškam žaliavų atsargų atsiradimo laukams formuoti. Pagrindas pirmiausia buvo fizinių, hidrogeologinių ir kitų Žemės gelmių parametrų teorijos mokslinis pagrįstumas. O patikimos informacijos apie geologinę podirvio sandarą galėjo gauti tik itin giliai nuskandinus šachtą.

Tuo tarpu ilgalaikis pasiruošimas gręžimo darbų pradžiai apėmė: temperatūros padidėjimo galimybę jai gilėjant, padidėjusį formacijų hidrostatinį slėgį, uolienų elgesio nenuspėjamumą, jų stabilumą dėl buvimo. uolienų ir rezervuaro slėgio.

Techniniu požiūriu buvo atsižvelgta į visus galimus sunkumus ir kliūtis, dėl kurių gali sulėtėti gilinimo procesas dėl sugaišto laiko sviediniui užkliūti, gręžimo greičio sumažėjimas dėl uolienų kategorijos pasikeitimo. , ir gręžtinių privairavimo įrenginių energijos sąnaudų padidėjimas.
Sunkiausiu veiksniu buvo laikomas nuolatinis korpuso ir gręžimo vamzdžio svorio didėjimas jam gilinant.

Techninė pažanga šioje srityje:
- gręžimo įrangos ir įrangos keliamosios galios, galios ir kitų charakteristikų didinimas;
- uolienų pjovimo įrankio terminis stabilumas;
- visų gręžimo proceso etapų valdymo automatizavimas;
- iš dugno duobės zonos gaunamos informacijos apdorojimas;
- įspėjimai apie avarines situacijas su gręžimo vamzdžiu arba korpuso styga.

Itin gilios šachtos nuskendimas turėjo atskleisti mokslinės hipotezės apie giluminę planetos sandarą teisingumą arba klaidingumą.

Šios labai brangios statybos tikslas buvo ištirti:
1. Pečengos nikelio telkinio giluminė struktūra ir pusiasalio Baltijos skydo kristalinis pagrindas. Polimetalo telkinio Pečengoje kontūro iššifravimas kartu su rūdos kūnų apraiškomis.
2. Gamtos ir jėgų, sukeliančių žemyninės plutos lakštų ribų atskyrimą, tyrimas. Rezervuaro zonų nustatymas, aukštos temperatūros susidarymo motyvai ir pobūdis. Vandens fizinės ir cheminės sudėties, įtrūkimuose susidariusių dujų, uolienų porų nustatymas.
3. Išsamios medžiagos apie uolienų medžiaginę sudėtį gavimas ir informacijos apie tarpus tarp granito ir bazalto plutos „tarpiklių“. Išsamus išgautos šerdies fizikinių ir cheminių savybių tyrimas.
4. Pažangių techninių priemonių ir naujų itin gilių šachtų nuskendusių technologijų kūrimas. Geofizinių tyrimų metodų taikymo rūdos apraiškų zonoje galimybė.
5. Naujausios įrangos kūrimas ir kūrimas gręžimo proceso stebėjimui, bandymams, tyrimams, kontrolei.

Kolos šulinys didžiąja dalimi atitiko mokslinius tikslus. Užduotis apėmė seniausių uolienų, iš kurių susideda planeta, tyrimą ir jose vykstančių procesų paslapčių pažinimą.

Geologinis gręžimo Kolos pusiasalyje pagrindimas

Naudingos rūdos telkinių tyrinėjimą ir gavybą visada lemia giluminių gręžinių gręžimas. Ir kodėl Kolos pusiasalyje ir konkrečiai Murmansko srityje, ir būtinai Pečengoje. Būtina sąlyga buvo tai, kad šis regionas buvo laikomas tikru naudingųjų iškasenų sandėliu, kuriame yra turtingiausių įvairiausių rūdos žaliavų (nikelio, magnetitų, apatitų, žėručio, titano, vario) atsargų.

Tačiau geologinis skaičiavimas, atliktas remiantis šulinio šerdimi, atskleidė pasaulinės mokslinės nuomonės absurdiškumą. Paaiškėjo, kad septynių kilometrų gylis yra sudarytas iš vulkaninių ir nuosėdinių uolienų (tufai, smiltainiai, dolomitai, brekčiai). Žemiau šio intervalo, kaip ir tikėtasi, turėjo būti uolienos, atskiriančios granito ir bazalto struktūras. Bet, deja, bazaltai niekada nepasirodė.

Geologine prasme pusiasalio Baltijos skydas, iš dalies apimantis Norvegijos, Švedijos, Suomijos ir Karelijos teritorijas, buvo ardomas ir vystėsi milijonus amžių. Natūralūs protrūkiai, destruktyvūs vulkanizmo procesai, magmatizmo reiškiniai, metamorfinės uolienų modifikacijos, sedimentacija ryškiausiai įspausti Pečengos geologiniuose įrašuose. Tai ta Baltijos sulankstytojo skydo dalis, kurioje per milijardus metų susiklostė geologinė sluoksnių ir rūdos apraiškų istorija.

Ypač šiaurinė ir rytinė skydo paviršiaus dalys buvo veikiamos šimtmečių senumo korozijos. Dėl to ledynai, vėjas, vanduo ir kitos stichinės nelaimės tarytum nuplėšė (skabytojus) viršutinius uolienų sluoksnius.

Šulinio vietos pasirinkimas buvo pagrįstas rimta viršutinių sluoksnių erozija ir senovės archeaninių Žemės darinių atodanga. Šios atodangos gerokai priartino ir palengvino priėjimą prie požeminių gamtos saugyklų.

Supergilus šulinio dizainas

Itin gilios konstrukcijos turi privalomą teleskopinį dizainą. Mūsų atveju pradinis burnos skersmuo buvo 92 cm, o galutinis - 21,5.

Projektinė kreipiamoji kolona arba vadinamasis laidininkas, kurio skersmuo 720 mm, numatė prasiskverbimą į 39 tiesinių metrų gylį. Pirmoji techninė styga (stacionarus korpusas), kurios skersmuo 324 mm ir ilgis 2000 metrų; nuimamas korpusas 245 mm, o filmuota 8770 metrų. Tolesnis gręžimas buvo numatytas su atvira skyle iki projektinės žymos. Kristalinės uolienos leido tikėtis ilgalaikio neuždengtos sienų dalies stabilumo. Antroji nuimama kolonėlė, pažymėta magnetiniais ženklais, leistų nepertraukiamai imti šerdies mėginius per visą gręžinio ilgį. Radioaktyvieji žymekliai ant gręžinio vamzdžio buvo sureguliuoti taip, kad fiksuotų gręžimo aplinkos temperatūrą.

Gręžimo įrenginio techninė įranga, skirta gręžti itin gilų gręžinį

Gręžimą nuo nulio atliko Uralmash-4E įrenginys, tai yra serijinė įranga, naudojama giliems naftos ir dujų gręžiniams gręžti. Iki 2000 metrų šachta buvo gręžiama plieniniais gręžimo vamzdžiais, su turbogręžtuvu gale. Ši 46 metrų ilgio turbina su kaltu gale buvo sukama veikiant molio tirpalui, kuris buvo pumpuojamas į vamzdį esant 40 atmosferų slėgiui.

Be to, 7264 metrų atstumu nuskendo buitinė instaliacija „Uralmash-15000“, naujovišku požiūriu – galingesnė konstrukcija, kurios keliamoji galia – 400 tonų. Komplekse buvo įrengta daug techninių, technologinių, elektroninių ir kitų pažangių naujovių.

Kolos šulinyje buvo įrengta aukštųjų technologijų ir automatizuota struktūra:
1. Žvalgymas, su galingu pagrindu, ant kurio sumontuotas pats sekcinis bokštas, 68 metrų aukščio. Sukurta įgyvendinti:

vamzdžio nuskandinimas, nusileidimo operacijos - sviedinio pakėlimas ir kiti pagalbiniai veiksmai;
įvadinės ir visos vamzdžio stygos išlaikymas tiek dėl svorio, tiek gręžimo metu;
gręžimo vamzdžių sekcijų (stovų) išdėstymas, įskaitant apkabas, važiuojamąją sistemą.

Bokšto vidinėje erdvėje taip pat buvo bendros veiklos priemonės (nusileidimas – pakilimas), įrankiai. Jame taip pat buvo saugomos priemonės ir galimas avarinis motociklininko (gręžėjo padėjėjas) evakuacija.

2. Galios ir technologinė įranga, galios ir siurblių agregatai.

3. Cirkuliacijos ir prapūtimo valdymo sistema, cementavimo įranga.

4. Automatika, valdymas, procesų valdymo sistema.

5. Elektros tiekimas, mechanizacijos priemonės.

6. Matavimo įrangos kompleksas, laboratorinė įranga ir daug daugiau.

2008 metais Kolos supergili šulinys buvo visiškai apleistas, visa vertinga įranga išmontuota ir išvežta (didžioji dalis parduota į metalo laužą).

Iki 2012 m. buvo demontuotas pagrindinis gręžimo įrenginio bokštas.

Dabar veikia tik Rusijos mokslų akademijos Kolos mokslo centras, kuris iki šiol tiria iš itin gilaus gręžinio išgaunamą šerdį.

Pati šerdis buvo išimta į Jaroslavlio miestą, kur dabar saugomas.

Dokumentinis vaizdo įrašas apie Kolos giluminį šulinį

Nauji itin gilių šulinių rekordai

Kolos supergilus šulinys buvo laikomas giliausiu pasaulyje iki 2008 m.

2008 metais Al Shaheen naftos baseine smailiu kampu buvo išgręžtas 12 290 metrų ilgio naftos gręžinys Maersk Oil BD-04A.

2011 metų sausį buvo sumuštas ir šis rekordas, jį sumušė Šiaurės kupole (Odoptu-Sea – naftos ir dujų telkinys Rusijoje) išgręžtas naftos gręžinys, šis gręžinys taip pat buvo išgręžtas smailiu kampu į žemės paviršių. , ilgis buvo 12 345 metrai.

2013 m. birželio mėn. Chayvinskoye lauko šulinys Z-42 vėl sumušė gylio rekordą, kurio ilgis siekė 12 700 metrų.

Nepaisant to, kad XXI amžius yra kieme, apie mūsų planetos vidinę sandarą buvo ištirta labai mažai. Neblogai žinome, kas vyksta gilioje erdvėje, tuo pačiu skverbimosi į Žemės paslaptis laipsnį galima palyginti su lengvu smeigtuko dūriu arbūzo žievelės paviršiuje.
Penktojo dešimtmečio viduryje, kai gręžėjai išmoko daryti daugiau nei 7 km gylio gręžinius, žmonija priartėjo prie labai ambicingo uždavinio įgyvendinimo – prasiskverbti į žemės plutą ir pamatyti, kas po ja slypi. Arčiausiai šio tikslo priartėjo mūsų tautiečiai, išgręžę Kolos supergilį gręžinį.
Kietasis Žemės apvalkalas yra stebėtinai plonas, palyginti su savo dydžiu – plutos storis svyruoja tarp 20–65 km sausumoje ir 3–8 km po vandenynu, užimantis mažiau nei 1% planetos tūrio. Už jo yra didžiulis sluoksnis - mantija, kuri sudaro didžiąją Žemės dalį. Dar žemesnė yra tanki šerdis, kurią daugiausia sudaro geležis, taip pat nikelis, švinas, uranas ir kiti metalai. Tarp plutos ir mantijos išsiskiria ribinė zona, pavadinta ją atradusio Jugoslavijos mokslininko vardu, Mohorovičiaus paviršius (riba), arba trumpiau – Moho. Šioje zonoje seisminių bangų sklidimo greitis smarkiai padidėja. Yra keletas hipotezių, skirtų šiam reiškiniui paaiškinti, tačiau apskritai ji lieka neišspręsta.

Svarbiausias rimčiausių XX amžiaus antroje pusėje pradėtų giluminio gręžimo projektų taikinys buvo būtent šis paslaptingas sluoksnis. Mokslininkams nepavyko to pasiekti, tačiau duomenys apie žemės plutos struktūrą, gauti gręžiant itin gilius gręžinius, pasirodė tokie netikėti, kad Mokhorovičiaus riba tarsi nublanko į antrą planą. Pirmiausia reikėjo įminti aukštesniuose sluoksniuose randamas mįsles.
Amerikiečiai pirmieji pradėjo giluminius žemės plutos gręžimus mokslo tikslais. 1960-aisiais jie pradėjo Mohole mokslinį projektą, kurio metu buvo sukurti povandeniniai gręžimo laivai, naudojant specialius gręžimo laivus. Per ateinančius trisdešimt metų jūrose ir vandenynuose atsirado daugiau nei 800 šulinių, iš kurių daugelis yra daugiau nei 4 km gylyje. Ilgiausias gręžinys galėjo prasiskverbti į jūros dugną tik 800 m, tačiau gauti duomenys turėjo didžiulę reikšmę geologijai. Visų pirma, jie pasitarnavo kaip svarus vadinamųjų patvirtinimų. tektoninė teorija, pagal kurią žemynai yra pagrįsti kietomis litosferos plokštėmis, lėtai plūduriuojančiomis, panardintomis į skystą mantiją.

Žinoma, SSRS negalėjo atsilikti nuo savo užjūrio konkurento, todėl septintojo dešimtmečio viduryje pradėjome daugybę žemės plutos tyrimų projektų. Sovietų mokslininkai pasuko kiek kitu keliu, nusprendę gręžinius gręžti ne jūroje, o sausumoje. Garsiausias ir sėkmingiausias tokio pobūdžio projektas yra Kola Superdeep Well, giliausia kada nors žmogaus padaryta „skylė žemėje“. Šulinys yra šiauriniame Kolos pusiasalio gale. Ši vieta pasirinkta neatsitiktinai – šimtus milijonų metų natūrali erozija ardė Kolos kristalinio skydo paviršių, nuplėšdama nuo jo viršutinius uolienų sluoksnius. Dėl to paviršiuje atsirado senovės archėjų sluoksniai, atitinkantys 5–10 km gylį vidutinei žemyninio tipo žemės plutos atkarpai. 15 kilometrų projektinis šulinio gylis leido mokslininkams tikėtis pasiekti paslaptingą Mohorovičiaus paviršių.
Kolos gręžinys pradėtas gręžti 1970 m., o baigtas po daugiau nei 20 metų - 1994 m. Iš pradžių gręžėjai dirbo gana tradiciniais metodais: į šulinį buvo nuleista šviesaus lydinio vamzdžių virtinė, kurios pabaigoje buvo pritvirtintas cilindrinis metalinis grąžtas su deimantiniais dantimis ir jutikliais. Koloną suko ant paviršiaus esantis variklis. Didėjant gręžinio gyliui, vamzdžiai buvo papildyti naujomis atkarpomis. Periodiškai visą koloną reikėdavo pakelti į paviršių, kad būtų ištraukta nupjauta uolos šerdis ir pakeista bukas antgalis. Deja, ši patikrinta technologija tampa neveiksminga, kai šulinio gylis viršija tam tikrą tašką: vamzdžių trintis į šulinio sieneles tampa per didelė, kad būtų galima pasukti visą šį didžiulį šachtą. Norėdami įveikti šį sunkumą, inžinieriai sukūrė schemą, pagal kurią sukasi tik gręžimo įrenginio galvutė. Kolonos gale buvo sutvirtintos turbinos, per kurias buvo leidžiamas gręžimo skystis – specialus skystis, kuris veikia kaip tepalas ir cirkuliuoja vamzdžiais. Šios turbinos privertė gręžtuvą suktis.

Gręžimo proceso metu į paviršių iškelti pavyzdžiai pakeitė geologiją. Esamos idėjos apie žemės plutos sandarą pasirodė toli nuo tikrovės. Pirmasis netikėtumas buvo perėjimo nuo granito prie bazalto nebuvimas, kurį mokslininkai tikėjosi pamatyti maždaug 6 km gylyje. Seismologiniai tyrimai rodo, kad šioje srityje akustinių bangų sklidimo greitis smarkiai kinta, o tai buvo interpretuojama kaip žemės plutos bazalto pagrindo pradžia. Tačiau net ir po pereinamosios zonos granitai ir gneisai toliau kilo į paviršių. Nuo to momento tapo aišku, kad vyraujantis dvisluoksnės žemės plutos modelis buvo klaidingas. Dabar seisminio perėjimo buvimas paaiškinamas uolienų savybių pasikeitimu padidėjusio slėgio ir temperatūros sąlygomis.
Dar labiau stebinantis atradimas buvo tai, kad daugiau nei 9 km gylyje išsidėsčiusios uolos pasirodė itin porėtos. Prieš tai buvo manoma, kad didėjant gyliui ir slėgiui, jie, priešingai, turėtų tapti vis tankesni. Miniatiūriniai įtrūkimai buvo užpildyti vandeniniu tirpalu, kurio kilmė ilgą laiką liko visiškai neaiški. Vėliau buvo iškelta teorija, pagal kurią atrastas vanduo susidaro iš vandenilio ir deguonies atomų, kurie, veikiami didžiulių slėgių, „išspaudžiami“ iš aplinkinių uolienų.
Kitas netikėtumas: gyvybė Žemės planetoje atsirado, pasirodo, 1,5 milijardo metų anksčiau nei tikėtasi. 6,7 km gylyje, kur buvo manoma, kad organinių medžiagų nėra, rasta 14 rūšių suakmenėjusių mikroorganizmų. Jie buvo rasti labai nebūdinguose anglies-azoto telkiniuose (vietoj įprasto kalkakmenio ar silicio dioksido), kurių amžius viršija 2,8 mlrd. Dar didesniame gylyje, kur nebėra nuosėdinių uolienų, metanas atsirado didžiulėmis koncentracijomis. Tai visiškai ir visiškai sugriovė angliavandenilių, tokių kaip nafta ir dujos, biologinės kilmės teoriją.
Mokslininkus taip pat nepaprastai nustebino temperatūros kilimo greitis gilėjant šuliniui. Ties 7 km atžyma ji siekė 120 °C, o 12 km gylyje - jau 230 °C, o tai buvo trečdaliu daugiau nei planuota: plutos temperatūros gradientas siekė beveik 20 laipsnių 1 km. iš laukiamų 16. Taip pat nustatyta, kad pusė šilumos srauto yra radiogeninės kilmės. Aukšta temperatūra neigiamai paveikė grąžto darbą, todėl prieš pumpuojant į gręžinį gręžimo skystis buvo atvėsinamas. Ši priemonė pasirodė gana efektyvi, tačiau įveikus 12 km ženklą nebepajėgė užtikrinti pakankamo šilumos pašalinimo. Be to, suspausta ir įkaitinta uoliena įgavo tam tikras skysčio savybes, dėl to gręžinys pradėjo plaukti kitą kartą ištraukiant grąžtą. Tolimesnė pažanga pasirodė neįmanoma be naujų technologinių sprendimų ir didelių finansinių išlaidų, todėl 1994 metais gręžimas buvo sustabdytas. Iki to laiko šulinys buvo pagilintas iki 12 262 m.

Itin gilus Kolos gręžinys yra giliausias pasaulyje (1979–2008 m.) Jis yra Murmansko srityje, 10 kilometrų į vakarus nuo Zapolyarny miesto, geologinio Baltijos skydo teritorijoje. Jo gylis – 12 262 metrai. Skirtingai nuo kitų itin gilių gręžinių, skirtų naftos gavybai ar žvalgybai, SG-3 buvo gręžiamas tik litosferai tirti toje vietoje, kur yra Mohorovičiaus riba. (sutrumpintai Moho riba) – žemutinė žemės plutos riba, ant kurios staigiai padidėja išilginių seisminių bangų greičiai.

Kolos supergilus šulinys buvo padėtas 100-osioms Lenino gimimo metinėms, 1970 m. Nuosėdinių uolienų sluoksniai tuo metu buvo gerai ištirti naftos gavybos metu. Įdomiau buvo gręžti ten, kur į paviršių iškyla maždaug 3 milijardų metų senumo vulkaninės uolienos (palyginimui: Žemės amžius vertinamas 4,5 milijardo metų). Kasybai tokios uolienos retai gręžiamos giliau nei 1–2 km. Buvo manoma, kad jau 5 km gylyje granito sluoksnį pakeis bazaltas.1979 metų birželio 6 dieną gręžinys sumušė 9583 metrų rekordą, anksčiau priklausiusį Bert-Rogers gręžiniui (naftos gręžinys Oklahomoje) . Geriausiais metais prie Kolos supergiliaus gręžinio dirbo 16 tyrimų laboratorijų, jas asmeniškai prižiūrėjo SSRS geologijos ministras.

Nors buvo tikimasi, kad bus rasta ryški riba tarp granitų ir bazaltų, šerdyje visame gylyje buvo rasta tik granitų. Tačiau dėl didelio slėgio presuoti granitai labai pakeitė savo fizines ir akustines savybes.Pakilusi šerdis paprastai nuo aktyvaus dujų išsiskyrimo subyrėjo į dumblą, nes neatlaikė staigių slėgio pokyčių. Išgauti vientisą šerdies gabalą pavyko tik labai lėtai kylant grąžto stygai, kai „perteklinės“ dujos, dar būdamas aukšto slėgio būsenos, spėjo palikti uolieną. Plyšių tankis didelis. gyliai, priešingai nei tikėtasi, padidėjo. Gylyje taip pat buvo vandens, užpildančio plyšius.

Įdomu tai, kad kai 1984 m. Maskvoje vyko Tarptautinis geologijos kongresas, kuriame buvo pristatyti pirmieji gręžinio tyrimų rezultatai, daugelis mokslininkų juokais pasiūlė jį nedelsiant palaidoti, nes tai griauna visas idėjas apie žemės plutos sandarą. Iš tiesų, keistenybės prasidėjo net pirmaisiais skverbimosi etapais. Taigi, pavyzdžiui, teoretikai dar prieš gręžimo pradžią žadėjo, kad Baltijos skydo temperatūra išliks santykinai žema bent iki 5 kilometrų gylio, aplinkos temperatūra viršys 70 laipsnių šilumos, septyniuose – per 120 laipsnių, o š. 12 gylyje kepė stipresnėje nei 220 laipsnių temperatūroje – 100 laipsnių aukščiau nei prognozuota. Kolos gręžėjai suabejojo sluoksniuotos žemės plutos sandaros teorija – bent jau diapazone iki 12 262 metrų.

„Turime giliausią skylę pasaulyje – štai kaip tu turėtum ja pasinaudoti! – karčiai sušunka nuolatinis tyrimų ir gamybos centro „Kola Superdeep“ direktorius Davidas Gubermanas. Per pirmuosius 30 Kolos supergiliaus egzistavimo metų sovietų, o vėliau Rusijos mokslininkai įsiveržė į 12 262 metrų gylį. Tačiau nuo 1995 metų gręžimas buvo sustabdytas: nebuvo kam finansuoti projekto. To, kas skiriama pagal UNESCO mokslines programas, užtenka tik gręžimo stoties veikimui palaikyti ir anksčiau išgautiems uolienų pavyzdžiams tirti.

Hubermanas su apgailestavimu prisimena, kiek daug mokslinių atradimų įvyko Kolos gilumoje. Žodžiu, kiekvienas metras buvo apreiškimas. Šulinys parodė, kad beveik visos mūsų ankstesnės žinios apie žemės plutos sandarą yra neteisingos. Paaiškėjo, kad Žemė visai nepanaši į sluoksniuotą pyragą.

Kitas netikėtumas: gyvybė Žemės planetoje atsirado, pasirodo, 1,5 milijardo metų anksčiau nei tikėtasi. Gylyje, kur buvo manoma, kad organinių medžiagų nėra, rasta 14 rūšių suakmenėjusių mikroorganizmų – giluminių sluoksnių amžius viršijo 2,8 mlrd. Dar didesniame gylyje, kur nebėra nuosėdinių uolienų, metanas atsirado didžiulėmis koncentracijomis. Tai visiškai ir visiškai sugriovė angliavandenilių, tokių kaip nafta ir dujos, biologinės kilmės teoriją.Taip pat buvo beveik fantastinių pojūčių. Kai aštuntojo dešimtmečio pabaigoje sovietinė automatinė kosminė stotis į Žemę atnešė 124 gramus Mėnulio dirvožemio, Kolos mokslo centro tyrėjai išsiaiškino, kad tai buvo tarsi du vandens lašai, panašūs į mėginius iš 3 kilometrų gylio. Ir iškilo hipotezė: mėnulis atitrūko nuo Kolos pusiasalio. Dabar jie ieško, kur tiksliai. Beje, pusę tonos žemės iš Mėnulio atgabenę amerikiečiai nieko protingo su tuo nepadarė. Dedama į sandarius konteinerius ir paliekama tyrimams ateities kartoms.

Visiems visai netikėtai pasitvirtino Aleksejaus Tolstojaus prognozės iš romano „Inžinieriaus Garino hiperboloidas“. Daugiau nei 9,5 kilometro gylyje jie atrado tikrą visų rūšių mineralų, ypač aukso, sandėlį. Tikras olivino sluoksnis, puikiai išpranašautas rašytojo. Aukso jame – 78 gramai tonoje.Beje, pramoninė gamyba galima esant 34 gramų tonoje koncentracijai.Tačiau, kas labiausiai stebina, dar didesniame gylyje, kur nėra nuosėdinių uolienų, didžiuliuose gamtinių dujų metano buvo rasta. koncentracijos. Tai visiškai ir visiškai sugriovė angliavandenilių, tokių kaip nafta ir dujos, biologinės kilmės teoriją.

Su Kolos šuliniu buvo siejami ne tik moksliniai pojūčiai, bet ir paslaptingos legendos, kurių dauguma patikrinimo metu pasirodė esąs žurnalistų pramanas. Pasak vieno iš jų, pirminis informacijos šaltinis (1989 m.) buvo Amerikos televizijos kompanija „Trinity Broadcasting Network“, kuri savo ruožtu paėmė istoriją iš Suomijos laikraščio pranešimo. Neva gręžiant šulinį 12 tūkstančių metrų gylyje mokslininkų mikrofonai fiksavo riksmus ir dejones.) Žurnalistai, net nesusimąstę, kad į tokį gylį mikrofono įkišti tiesiog neįmanoma (koks garso įrašymo įrenginys gali dirbti aukštesnėje nei dviejų šimtų laipsnių temperatūroje?) rašė apie tai, kad gręžėjai išgirdo „balsą iš požemio“.

Po šių publikacijų Kolos supergilus gręžinys pradėtas vadinti „keliu į pragarą“, argumentuojant, kad kiekvienas naujas išgręžtas kilometras atneša šaliai nelaimę, esą kai gręžėjai gręžė tryliktą tūkstantį metrų, SSRS žlugo. Na, o kai šulinys buvo išgręžtas iki 14,5 km gylio (to tikrai neįvyko), netikėtai užkliuvo neįprastos tuštumos. Susidomėję šiuo netikėtu atradimu, gręžėjai į jį nuleido itin aukštoje temperatūroje galintį veikti mikrofoną ir kitus jutiklius. Temperatūra viduje tariamai siekė 1100 °C – tvyrojo ugningų kamerų karštis, kuriose neva girdėjosi žmonių riksmai.

Ši legenda iki šiol klaidžioja po plačias interneto platybes, išgyvenusi patį šių paskalų kaltininką – Kolos šulinį. Jo darbai buvo sustabdyti dar 1992 metais dėl finansavimo trūkumo. Iki 2008 m. jis buvo niūrios būklės. O po metų buvo priimtas galutinis sprendimas atsisakyti tyrimų tęsimo ir išardyti visą tyrimų kompleksą, o šulinį „palaidoti“. Galutinis gręžinio apleidimas įvyko 2011 metų vasarą.
Taigi, kaip matote, šį kartą mokslininkams nepavyko prieiti prie mantijos ir jos ištirti. Tačiau tai nereiškia, kad Kolos šulinys nieko nedavė mokslui – atvirkščiai, apvertė aukštyn kojomis visas jų idėjas apie žemės plutos sandarą.

REZULTATAI

Itin gilaus gręžimo projekte iškeltos užduotys įvykdytos. Sukurta ir sukurta speciali įranga ir technologija, skirta itin giliai gręžti, taip pat dideliame gylyje išgręžtiems gręžiniams tirti. Informaciją, galima sakyti, „iš pirmų lūpų“ gavome apie uolienų fizinę būseną, savybes ir sudėtį natūralaus atsiradimo metu ir iš šerdies mėginių iki 12 262 m gylio, 8 kilometrų. Ten buvo aptiktos pramoninės vario-nikelio rūdos – atrastas naujas rūdos horizontas. Ir labai patogu, nes vietinėje nikelio gamykloje jau baigiasi rūda.

Kaip minėta aukščiau, geologinė gręžinio ruožo prognozė nepasitvirtino. Vaizdas, kurio buvo tikimasi per pirmuosius 5 km šulinyje, nusidriekė 7 km, o tada pasirodė visiškai netikėtos uolos. 7 km gylyje prognozuotų bazaltų nepavyko rasti net nukritus iki 12 km. Buvo tikimasi, kad daugiausiai seisminio zondavimo ribos yra lygis, kuriame granitai pereina į patvaresnį bazalto sluoksnį. Realybėje paaiškėjo, kad ten stūkso mažiau patvarios ir mažiau tankios skilusios uolienos – archeaniniai gneisai. To visai nesitikėta. O tai iš esmės nauja geologinė ir geofizinė informacija, leidžianti kitaip interpretuoti giluminių geofizinių tyrimų duomenis.

Duomenys apie rūdos susidarymo procesą giliuose žemės plutos sluoksniuose taip pat pasirodė netikėti ir iš esmės nauji. Taigi 9-12 km gylyje buvo aptiktos labai porėtos skilusios uolienos, prisotintos požeminių labai mineralizuotų vandenų. Šie vandenys yra vienas iš rūdos susidarymo šaltinių. Anksčiau buvo manoma, kad tai įmanoma tik daug mažesniame gylyje. Būtent šiuo intervalu buvo nustatytas padidėjęs aukso kiekis šerdyje - iki 1 g 1 tonai uolienų (koncentracija, kuri laikoma tinkama pramonės plėtrai). Bet ar kada nors bus pelninga kasti auksą iš tokio gylio?

Pasikeitė ir idėjos apie žemės vidų šiluminį režimą, apie gilų temperatūrų pasiskirstymą bazalto skydų srityse. Daugiau nei 6 km gylyje gautas 20°C temperatūros gradientas 1 km, o ne lauktas (kaip viršutinėje dalyje) 16°C per 1 km. Paaiškėjo, kad pusė šilumos srauto yra radiogeninės kilmės.

Žemės gelmėse slypi tiek paslapčių, kiek ir didžiulėse visatos platybėse. Būtent taip mano kai kurie mokslininkai ir iš dalies yra teisūs, nes žmonės vis dar tiksliai nežino, kas tiksliai yra po mūsų kojomis giliai po žeme.. Visą žemiškosios civilizacijos gyvavimo laiką galėjome gilintis į planeta šiek tiek daugiau nei 10 kilometrų. Šis rekordas buvo pasiektas dar 1990 metais ir išsilaikė iki 2008 m., po to buvo kelis kartus atnaujintas. 2008 m. buvo išgręžtas nukrypęs naftos gręžinys Maersk Oil BD-04A, kurio ilgis 12 290 metrų (Al-Shaheen naftos baseinas Katare). 2011 m. sausį Odoptu-more telkinyje (projektas Sachalinas-1) buvo išgręžtas 12 345 metrų gylio nuožulnus naftos gręžinys. Gręžimo gylio rekordas šiuo metu priklauso Chayvinskoye lauko gręžiniui Z-42, kurio gylis yra 12 700 metrų.

Technikos mokslų kandidatas A. OSADCHI

Per paskutinius praėjusio amžiaus dešimtmečius žemės plutoje buvo išgręžta šimtai tūkstančių gręžinių. Ir tai nenuostabu, nes mineralų paieška ir gavyba mūsų laikais neišvengiamai siejama su giluminiu gręžimu. Tačiau tarp visų šių šulinių planetoje yra tik vienas – legendinis Kola Superdeep (SG), kurio gylis vis dar nepralenkiamas – daugiau nei dvylika kilometrų. Be to, SG yra vienas iš nedaugelio, kuris buvo gręžiamas ne žvalgybos ar kasybos, o grynai moksliniais tikslais: ištirti seniausias mūsų planetos uolienas ir sužinoti jose vykstančių procesų paslaptis.

Geologai V. Lanev (kairėje) ir Yu. Smirnov tiria kernų pavyzdžius.

Grąžtai. Lygiai toks pat, bet būtent toks, kuris buvo naudojamas gręžiant 12 km gylyje, 1984 metais tapo tarptautinio geologijos kongreso eksponatu.

Ant šio kabliuko buvo nuleista ir pakelta vamzdžių virtinė. Kairėje – krepšyje – nusileidimui paruošti 33 metrų vamzdžiai – „žvakės“.

Kola supergilus šulinys.

Atskiri šerdies pavyzdžiai.

Unikali šerdies saugykla, kur viso dvylikos kilometrų šulinio gyslos išdėliotos griežta tvarka, sunumeruotos, lentynose dėžėmis.

Tokius ženkliukus išdidžiai nešiojo visi, dirbę SG.

Šiandien Kola Superdeep gręžiniai nevykdomi, jie buvo sustabdyti 1992 m. SG nebuvo pirmasis ir ne vienintelis Žemės giluminės sandaros tyrimo programoje. Iš užsienio gręžinių trys siekė 9,1–9,6 km gylį. Buvo planuota, kad vienas iš jų (Vokietijoje) pralenks Kolą. Tačiau visų trijų, kaip ir SG, gręžimas buvo sustabdytas dėl avarijų ir dėl techninių priežasčių kol kas negali būti tęsiamas.

Matyti, kad ne veltui itin gilių gręžinių gręžimo užduotys savo sudėtingumu lyginamos su skrydžiu į kosmosą, su ilgalaike kosmine ekspedicija į kitą planetą. Uolienų pavyzdžiai, išgauti iš žemės vidaus, yra ne mažiau įdomūs nei Mėnulio dirvožemio pavyzdžiai. Sovietinio Mėnulio roverio pristatytas dirvožemis buvo tiriamas įvairiuose institutuose, įskaitant Kolos mokslo centrą. Paaiškėjo, kad Mėnulio dirvožemio sudėtis beveik visiškai atitinka uolienas, išgautas iš Kolos šulinio iš maždaug 3 km gylio.

VIETOS PASIRINKIMAS IR PROGNOZĖ

SG gręžimui buvo sukurta speciali žvalgymo ekspedicija (Kola GRE). Gręžimo vieta, žinoma, taip pat pasirinkta neatsitiktinai – Baltijos skydas Kolos pusiasalio teritorijoje. Čia į paviršių iškyla seniausios magminės uolienos, kurių amžius yra apie 3 milijardus metų (o Žemei tik 4,5 milijardo metų). Buvo įdomu gręžti pačias seniausias magmines uolienas, nes nuosėdinės uolienos iki 8 km gylio jau gerai ištirtos naftos gavybose. O magminėse uolienose kasybos metu jie dažniausiai patenka tik 1-2 km. SG vietos pasirinkimą palengvino ir tai, kad čia yra Pečenego latakas – didžiulis dubenį primenantis statinys, tarsi įspaustas į senovines uolas. Jo kilmė siejama su gilia klaida. Ir čia yra dideli vario-nikelio telkiniai. O Kolos geologinei ekspedicijai pavestos užduotys apėmė daugelio geologinių procesų ir reiškinių ypatybių, įskaitant rūdos susidarymą, nustatymą, žemyninės plutos sluoksnius skiriančių ribų pobūdį ir duomenų apie uolienų medžiagų sudėtį ir fizinę būklę rinkimą. .

Prieš gręžimą žemės plutos atkarpa buvo pastatyta remiantis seismologiniais duomenimis. Tai buvo tų žemės sluoksnių, kuriuos šulinys kirto, atsiradimo prognozė. Buvo manoma, kad granito seka tęsiasi iki 5 km gylio, po kurio buvo tikimasi stipresnių ir senesnių bazalto uolienų.

Taigi, gręžimo vieta buvo pasirinkta Kolos pusiasalio šiaurės vakaruose, 10 km nuo Zapolyarny miesto, netoli nuo mūsų sienos su Norvegija. Zapolyarny yra nedidelis miestelis, išaugęs šeštajame dešimtmetyje šalia nikelio gamyklos. Tarp kalvotos tundros ant kalvos, kurią pučia visi vėjai ir sniego audros, yra „kvadratas“, kurio kiekviena pusė suformuota iš septynių penkiaaukščių namų. Viduje yra dvi gatvės, jų sankirtoje yra aikštė, kurioje stovi kultūros namai ir viešbutis. Kilometras nuo miestelio, už daubos, matyti nikelio gamyklos pastatai ir aukšti kaminai, už jos, palei kalno šlaitą, tamsėja artimiausio karjero atliekų sąvartynai. Netoli miestelio yra greitkelis į Nikelio miestą ir prie ežerėlio, kurio kitoje pusėje jau yra Norvegija.

Tų vietovių žemė gausybėje saugo praėjusio karo pėdsakus. Kai keliaujate autobusu iš Murmansko į Zapolyarny, maždaug pusiaukelėje kertate nedidelę Zapadnaja Litsa upę, jos krante stovi memorialinis obeliskas. Tai vienintelė vieta visoje Rusijoje, kur 1941–1944 m. karo metu frontas stovėjo nejudėdamas, atsirėmęs į Barenco jūrą. Nors visą laiką vyko įnirtingos kovos ir abiejų pusių nuostoliai buvo didžiuliai. Vokiečiai nesėkmingai bandė prasibrauti į Murmanską – vienintelį neužšąlantį uostą mūsų šiaurėje. 1944 m. žiemą sovietų kariuomenei pavyko prasiveržti pro frontą.

Nuo Zapolyarny iki Superdeep - 10 km. Kelias eina pro gamyklą, tada palei karjero kraštą ir kyla įkalnėn. Iš praėjimo atsiveria nedidelis baseinas, kuriame įrengtas gręžimo įrenginys. Jo aukštis – nuo dvidešimties aukštų pastato. „Pamaininiai darbuotojai“ čia atvykdavo iš Zapoliarno į kiekvieną pamainą. Iš viso ekspedicijoje dirbo apie 3000 žmonių, jie gyveno mieste dviejuose namuose. Iš gręžimo įrenginio visą parą girdėjosi kai kurių mechanizmų ūžesys. Tyla reiškė, kad kažkodėl gręžiant buvo pertrauka. Žiemą, per ilgą poliarinę naktį – ir ji ten trunka nuo lapkričio 23 iki sausio 23 d. – visas gręžimo įrenginys buvo apšviestas šviesomis. Dažnai prie jų būdavo pridedama auroros šviesa.

Šiek tiek apie personalą. Į Kolos geologinių tyrinėjimų ekspediciją, sukurtą gręžimui, susibūrė gera, aukštos kvalifikacijos darbininkų komanda. D. Hubermanas beveik visada buvo GRE vadovas, talentingas lyderis, rinkęs komandą. Už gręžimą buvo atsakingas vyriausiasis inžinierius I. Vasilčenka. Įrenginiui vadovavo A. Batiščevas, kurį visi vadino tiesiog Lekha. V. Laney vadovavo geologijai, o Ju. Kuznecovas – geofizikai. Didžiulį šerdies apdorojimo ir šerdies saugyklos sukūrimo darbą atliko geologas Yu. Smirnovas – tas, kuris turėjo „brangiąją spintelę“, apie kurią papasakosime vėliau. SG tyrimuose dalyvavo daugiau nei 10 mokslinių tyrimų institutų. Komanda turėjo ir savo „kulibinus“ bei „kairiarankius“ (ypač pasižymėjo S. Cerikovskis), kurie išrasdavo ir gamindavo įvairius prietaisus, kartais leisdami išsisukti iš pačių kebliausių, beviltiškai atrodančių situacijų. Daugelį reikalingų mechanizmų jie čia patys sukūrė gerai įrengtose dirbtuvėse.

GRĖŽIMO ISTORIJA

Šulinys pradėtas gręžti 1970 m. Nugrimzdimas į 7263 m gylį užtruko 4 metus. Jis buvo varomas serijiniu įrenginiu, kuris paprastai naudojamas naftos ir dujų gavybai. Dėl nuolatinio vėjo ir šalčio visą bokštą iki viršaus teko apdengti mediniais skydais. Priešingu atveju tiesiog neįmanoma dirbti tam, kuris turi stovėti viršuje keldamas vamzdžio eilutę.

Tada įvyko vienerių metų pertrauka, susijusi su naujo statinio statyba ir specialiai suprojektuoto gręžimo įrenginio „Uralmash-15000“ įrengimu. Būtent su jos pagalba buvo atlikti visi tolesni itin gilūs gręžimai. Naujoji instaliacija turi galingesnę automatizuotą įrangą. Naudotas turbininis gręžimas – tai kai sukasi ne visa styga, o tik gręžimo galvutė. Gręžimo skystis buvo tiekiamas per kolonėlę esant slėgiui, kuri suko žemiau esančią daugiapakopę turbiną. Bendras jos ilgis – 46 m. Turbina baigiasi 214 mm skersmens gręžimo galvute (dažnai vadinama karūna), kuri yra žiedinės formos, todėl viduryje lieka neišgręžta uolienų kolona – šerdis kurių skersmuo 60 mm. Per visas turbinos dalis praeina vamzdis – šerdies imtuvas, kuriame surenkamos iškastos uolienos kolonos. Susmulkinta uoliena kartu su gręžimo skysčiu išnešama išilgai šulinio į paviršių.

Į gręžinį su gręžimo skysčiu panardintos stygos masė – apie 200 tonų. Tai nepaisant to, kad buvo naudojami specialiai sukurti vamzdžiai iš lengvųjų lydinių. Jei kolona pagaminta iš įprastų plieninių vamzdžių, ji sulūžs nuo savo svorio.

Gręžiant dideliame gylyje ir pasirenkant šerdis, kyla daug sunkumų, kartais visiškai netikėtų.

Įsiskverbimas per vieną važiavimą, nustatomas pagal gręžimo galvutės nusidėvėjimą, paprastai yra 7-10 m. (Kryžis, arba ciklas, yra stygos nusileidimas su turbina ir gręžimo įrankiu, tikrasis gręžimas ir visiškas pakilimas stygos.) Pats gręžimas trunka 4 valandas. O 12 kilometrų kolonos nusileidimas ir pakilimas trunka 18 valandų. Keliant virvelė automatiškai išardoma į sekcijas (žvakes) 33 m ilgio.Per mėnesį vidutiniškai buvo išgręžta 60 m. Paskutinius 5 km gręžinio sunaudota 50 km vamzdžių. Taip jie ir susidėvėję.

Iki maždaug 7 km gylio šulinys kirto stiprias, gana vienalytes uolienas, todėl šulinys buvo plokščias, beveik atitinkantis gręžimo galvutės skersmenį. Darbai vyko, galima sakyti, ramiai. Tačiau 7 km gylyje nuėjo ne tokie stiprūs įtrūkę, susipynę su mažais labai kietais uolienų tarpsluoksniais – gneisais, amfibolitais. Gręžimas tapo sunkesnis. Kamienas įgavo ovalo formą, atsirado daug ertmių. Nelaimingi atsitikimai tapo dažnesni.

Paveiksle parodyta pradinė geologinio pjūvio prognozė ir gręžimo duomenų pagrindu padaryta prognozė. Įdomu pastebėti (B stulpelis), kad formavimo nuolydis išilgai šulinio yra apie 50 laipsnių. Taigi akivaizdu, kad šulinio susikertančios uolos iškyla į paviršių. Būtent čia galima prisiminti jau minėtą geologo Y. Smirnovo „brangiąją spintelę“. Ten iš vienos pusės jis turėjo mėginius, paimtus iš šulinio, o kitoje paimtus ant paviršiaus tokiu atstumu nuo gręžimo įrenginio, kur atitinkamas sluoksnis kyla aukštyn. Veislių sutapimas beveik baigtas.

1983-ieji buvo pažymėti iki šiol nepralenktu rekordu: gręžimo gylis viršijo 12 km. Darbai sustabdyti.

Artėjo tarptautinis geologų kongresas, kuris pagal planą vyko Maskvoje. Jai buvo ruošiama Geoexpo paroda. Nuspręsta ne tik perskaityti pranešimus apie SG pasiektus rezultatus, bet ir suvažiavimo dalyviams parodyti natūrinius darbus bei išgautus uolienų pavyzdžius. Kongresui išleista monografija „Kola Superdeep“.

Geoexpo parodoje buvo didelis stendas, skirtas SG darbui ir svarbiausiai – rekordinio gylio pasiekimui. Buvo įspūdingi grafikai, pasakojantys apie gręžimo techniką ir technologijas, iškasami uolienų pavyzdžiai, įrangos ir komandos darbo nuotraukos. Tačiau didžiausią kongreso dalyvių ir svečių dėmesį patraukė viena netradicinė parodos šou detalė: labiausiai paplitusi ir jau šiek tiek aprūdijusi gręžimo galvutė su susidėvėjusiais karbido dantimis. Ant etiketės buvo rašoma, kad būtent ji buvo naudojama gręžiant daugiau nei 12 km gylyje. Ši gręžimo galvutė nustebino net specialistus. Tikriausiai visi nevalingai tikėjosi išvysti kokį nors technikos stebuklą, gal su deimantine įranga... Ir dar nežinojo, kad ant SG šalia gręžimo įrenginio buvo surinkta didelė krūva lygiai tokių pat jau surūdijusių grąžtų galvučių: juk juos reikėdavo keisti naujais maždaug kas 7-8 pragręžtus metrus.

Daugelis kongreso delegatų norėjo savo akimis pamatyti unikalų gręžimo įrenginį Kolos pusiasalyje ir įsitikinti, kad Sąjungoje iš tiesų buvo pasiektas rekordinis gręžimo gylis. Toks išvykimas įvyko. Ten vietoje vyko kongreso sekcijos posėdis. Delegatams buvo parodytas gręžimo įrenginys, kai jie kėlė iš šulinio virvę, atjungdami nuo jos 33 metrų atkarpas. Nuotraukos ir straipsniai apie SG buvo publikuojami laikraščiuose ir žurnaluose beveik visose pasaulio šalyse. Išleistas pašto ženklas, organizuotas specialus vokų anuliavimas. Įvairių apdovanojimų laureatų ir apdovanotųjų už darbus pavardžių neišvardinsiu...

Bet atostogos baigėsi, teko toliau gręžti. Ir tai prasidėjo nuo didžiausios avarijos per patį pirmąjį skrydį 1984 m. rugsėjo 27 d. – „juodą datą“ SG istorijoje. Šulinys neatleidžia, kai ilgą laiką paliekamas be priežiūros. Per laiką, kol buvo atliktas gręžimas, jo sienose neišvengiamai įvykdavo pakitimų, tų, kurie nebuvo tvirtinami cementuotu plieniniu vamzdžiu.

Iš pradžių viskas klostėsi sklandžiai. Gręžėjai atliko įprastus darbus: po vieną buvo nuleidžiamos gręžimo stygos sekcijos, prie paskutinio, viršutinio, prijungtas gręžimo skysčio tiekimo vamzdis, įjungti siurbliai. Pradėjome gręžti. Prietaisai ant pulto priešais operatorių rodė įprastą darbo režimą (gręžimo galvutės apsisukimų skaičių, jos slėgį uolienoje, skysčio srauto greitį turbinos sukimuisi ir kt.).

Išgręžę dar vieną 9 metrų atkarpą daugiau nei 12 km gylyje, užtrukę 4 valandas, jie pasiekė 12,066 km gylį. Pasiruoškite kolonos kilimui. Mes bandėme. Neeina. Tokiame gylyje „klijavimas“ buvo pastebėtas ne kartą. Taip atrodo, kad kuri nors kolonos atkarpa prilipo prie sienų (gal kažkas sutrupėjo iš viršaus ir truputį užstrigo). Norint pajudinti koloną iš vietos, reikia jėgos, viršijančios jos svorį (apie 200 tonų). Taip ir šį kartą, bet kolona nepajudėjo. Pridėjome šiek tiek pastangų, o prietaiso rodyklė smarkiai sulėtino rodmenis. Kolonėlė tapo daug lengvesnė, normalios operacijos metu negalėjo būti tokio svorio kritimo. Pradėjome kilti: viena po kitos sekcijos buvo atsukamos. Paskutinio pakilimo metu ant kabliuko pakibo sutrumpintas vamzdžio gabalas nelygiu apatiniu kraštu. Tai reiškė, kad gręžinyje liko ne tik turbogrąžtas, bet ir 5 km gręžimo vamzdžių...

Septyni mėnesiai bando juos gauti. Juk netekome ne tik 5 km vamzdžių, bet penkerių metų darbo rezultatų.

Tada visi bandymai grąžinti pasiklydusį buvo sustabdyti ir vėl pradėti gręžti iš 7 km gylio. Turiu pasakyti, kad būtent po septintojo kilometro geologinės sąlygos čia ypač sunkios darbui. Kiekvieno žingsnio gręžimo technologija parengiama bandymų ir klaidų būdu. O pradedant nuo maždaug 10 km gylio – dar sunkiau. Gręžimas, įrangos ir įrangos eksploatavimas yra ribose.

Todėl nelaimingų atsitikimų čia tenka laukti bet kurią akimirką. Jiems ruošiasi. Jų pašalinimo būdai ir priemonės yra apgalvoti iš anksto. Tipiškas sudėtingas nelaimingas atsitikimas yra gręžimo mazgo lūžimas kartu su gręžimo stygos dalimi. Pagrindinis būdas jį pašalinti – sukurti atbrailą tiesiai virš prarastos dalies ir iš šios vietos išgręžti naują aplinkkelio angą. Iš viso šulinyje buvo išgręžta 12 tokių aplinkkelių skylių. Keturios iš jų yra nuo 2200 iki 5000 m ilgio.Pagrindinė tokių nelaimingų atsitikimų kaina – metai prarasto darbo.

Tik kasdieniame vaizde šulinys yra vertikali „skylė“ nuo žemės paviršiaus iki dugno. Realybėje taip toli gražu. Ypač jei šulinys itin gilus ir kerta įvairaus tankio pasvirusias siūles. Tada atrodo, kad vingiuoja, nes grąžtas nuolat nukrypsta link mažiau patvarių uolienų. Po kiekvieno matavimo, parodant, kad šulinio nuolydis viršija leistiną, reikia bandyti „grįžti į savo vietą“. Tam kartu su gręžimo įrankiu nuleidžiami specialūs „deflektoriai“, kurie padeda sumažinti gręžinio pasvirimo kampą gręžimo metu. Nelaimingi atsitikimai dažnai įvyksta pametus gręžimo įrankius ir vamzdžių dalis. Po to reikia padaryti naują bagažinę, kaip jau sakėme, atsitraukus į šalį. Taigi įsivaizduokite, kaip atrodo šulinys žemėje: kažkas panašaus į milžiniško augalo šaknis, išsišakojusias giliai.

Dėl šios priežasties paskutinė paskutinio gręžimo etapo trukmė yra ypatinga.

Po didžiausios avarijos – 1984-ųjų „juodosios datos“ – jie vėl priartėjo prie 12 km gylio tik po 6 metų. 1990 metais buvo pasiektas maksimumas – 12 262 km. Dar po kelių nelaimingų atsitikimų buvome įsitikinę, kad gilintis negalime. Visos šiuolaikinių technologijų galimybės išnaudotos. Atrodė, kad Žemė nebenori atskleisti savo paslapčių. Gręžimas buvo sustabdytas 1992 m.

TYRIMAI. TIKSLAI IR METODAI

Vienas iš labai svarbių gręžimo tikslų buvo gauti pagrindinę uolienų mėginių koloną per visą gręžinio ilgį. Ir ši užduotis buvo atlikta. Ilgiausia pasaulyje šerdis buvo pažymėta kaip liniuote metrais ir atitinkama tvarka įdėta į dėžutes. Dėžutės numeris ir pavyzdžių numeriai nurodyti viršuje. Sandėlyje yra beveik 900 tokių dėžių.

Dabar belieka tik ištirti šerdį, kuri yra tikrai būtina nustatant uolienų struktūrą, sudėtį, savybes ir amžių.

Tačiau į paviršių iškeltas uolienų pavyzdys turi kitokias savybes nei masyve. Čia, viršuje, jis yra išlaisvintas nuo didžiulių mechaninių įtempių, esančių gylyje. Gręžimo metu jis įtrūko ir prisisotino gręžimo purvu. Net jei gilios sąlygos atkuriamos specialioje kameroje, mėginyje išmatuoti parametrai vis tiek skiriasi nuo masyvo. Ir dar vienas mažas „įsilaužimas“: už kiekvieną 100 m išgręžto gręžinio negaunama 100 m gyslos. SG iš daugiau nei 5 km gylio vidutinis šerdies atsistatymas buvo tik apie 30%, o iš daugiau nei 9 km gylio kartais tai buvo tik atskiros 2–3 cm storio apnašos, atitinkančios patvariausius tarpsluoksnius.

Taigi, šerdis, paimta iš SG šulinio, nepateikia visos informacijos apie gilias uolienas.

Šuliniai buvo gręžiami mokslo tikslais, todėl buvo panaudota visa eilė šiuolaikinių tyrimo metodų. Be šerdies išgavimo, būtinai buvo atlikti uolienų savybių jų natūralaus atsiradimo tyrimai. Šulinio techninė būklė buvo nuolat stebima. Temperatūra matuota visame gręžinyje, natūralus radioaktyvumas – gama spinduliuotė, indukuotas radioaktyvumas po impulsinio neutronų apšvitinimo, elektrinės ir magnetinės uolienų savybės, elastinės bangos sklidimo greitis, dujų sudėtis šulinio skystyje.

Iki 7 km gylio buvo naudojami serijiniai instrumentai. Dirbant didesniame gylyje ir aukštesnėje temperatūroje reikėjo sukurti specialius karščiui ir slėgiui atsparius instrumentus. Ypatingi sunkumai iškilo paskutiniame gręžimo etape; temperatūrai šulinyje priartėjus prie 200 °C, o slėgiui viršijus 1000 atmosferų, serijiniai įrenginiai nebegalėjo veikti. Į pagalbą atskubėjo kelių tyrimų institutų geofizinio projektavimo biurai ir specializuotos laboratorijos, gaminančios termiškai slėgiui atsparių instrumentų pavienes kopijas. Taigi visą laiką jie dirbo tik su buitine įranga.

Žodžiu, šulinys buvo pakankamai detaliai ištirtas iki viso jo gylio. Tyrimai buvo atliekami etapais, maždaug kartą per metus, įgilinus gręžinį 1 km. Kiekvieną kartą po to buvo vertinamas gautų medžiagų patikimumas. Atitinkami skaičiavimai leido nustatyti konkrečios veislės parametrus. Mes atradome tam tikrą sluoksnių kaitą ir jau žinojome, su kokiomis uolomis yra apriboti urvai, ir dalinį su jais susijusios informacijos praradimą. Išmokome atpažinti uolas pažodžiui pagal „trupinius“ ir tuo remiantis atkurti pilną vaizdą apie tai, ką šulinys „paslėpė“. Trumpai tariant, pavyko pastatyti detalią litologinę koloną – parodyti uolienų kaitą ir jų savybes.

IŠ SAVO PATIRTIES

Maždaug kartą per metus, kai buvo baigtas kitas gręžimo etapas - pagilinti gręžinį 1 km, taip pat važiavau į SG atlikti man patikėtus matavimus. Šulinys šiuo metu dažniausiai buvo išplautas ir mėnesiui teikiamas tyrimams. Planuojamos sustojimo laikas visada buvo žinomas iš anksto. Telegrama-kvietimas į darbą taip pat atėjo iš anksto. Įranga buvo patikrinta ir supakuota. Su uždarytu darbu pasienio zonoje susiję formalumai atlikti. Pagaliau viskas sutvarkyta. Eime.

Mūsų grupė – nedidelė draugiška komanda: gręžinių įrankių kūrėjas, naujos antžeminės įrangos kūrėjas, aš – metodininkė. Atvykstame likus 10 dienų iki matavimų. Susipažįstame su duomenimis apie gręžinio techninę būklę. Sudarome ir tvirtiname detalią matavimo programą. Surenkame ir kalibruojame įrangą. Laukiame skambučio – skambučio iš šulinio. Mūsų eilė „nerti“ – trečia, bet jei atsisako pirmtakai, šulinys bus suteiktas mums. Šį kartą jiems viskas gerai, sako, kad rytoj ryte baigs. Su mumis toje pačioje geofizikų komandoje – operatoriai, kurie registruoja iš šulinio įrangos gaunamus signalus ir vadovauja visoms gręžinio įrankio nuleidimo ir pakėlimo operacijoms, taip pat lifto mechanikai, jie valdo apviją iš būgno ir apviją. ant jo tie patys 12 km kabelio, ant kurio įrankis nuleistas į šulinį. Taip pat budi gręžėjai.

Darbas prasidėjo. Prietaisas kelis metrus nuleidžiamas į šulinį. Paskutinis patikrinimas. Eik. Nusileidimas yra lėtas – apie 1 km/h, nuolat stebint iš apačios sklindantį signalą. Kol kas viskas gerai. Tačiau aštuntame kilometre signalas trūktelėjo ir dingo. Taigi kažkas negerai. Pilnas pakėlimas. (Tik tuo atveju, mes paruošėme antrą įrangos komplektą.) Pradedame tikrinti visas detales. Šį kartą laidas buvo sugedęs. Jis pakeičiamas. Tai užtrunka daugiau nei dieną. Naujas nusileidimas truko 10 valandų. Galiausiai signalo stebėtojas pasakė: „Atvyko į vienuoliktą kilometrą“. Komanda operatoriams: „Pradėti įrašymą“. Kas ir kaip numatyta iš anksto pagal programą. Dabar reikia kelis kartus nuleisti ir pakelti gręžimo įrankį tam tikru intervalu, kad galėtumėte atlikti matavimus. Šį kartą įranga veikė gerai. Dabar visas pakėlimas. Pakilome iki 3 km, ir staiga suskamba gervė (jis – mūsų žmogus su humoru): „Lyvas baigėsi“. Kaip?! Ką?! Deja, kabelis nutrūko... Dugne liko gulėti gręžimo įrankis ir 8 km kabelio... Laimei, po paros gręžėjams pavyko visa tai surinkti, pasitelkus vietinių meistrų sukurtą metodiką ir prietaisus. pašalinti tokias ekstremalias situacijas.

REZULTATAI

Šulinys davė puikią dovaną tėvynei sekliame gylyje - 1,6–1,8 km gylyje. Ten buvo aptiktos pramoninės vario-nikelio rūdos – atrastas naujas rūdos horizontas. Ir labai patogu, nes vietinėje nikelio gamykloje jau baigiasi rūda.

Kaip minėta aukščiau, gręžinio ruožo geologinė prognozė nepasitvirtino (žr. pav. 39 psl.). Vaizdas, kurio buvo tikimasi per pirmuosius 5 km šulinyje, nusidriekė 7 km, o tada pasirodė visiškai netikėtos uolos. 7 km gylyje prognozuotų bazaltų nepavyko rasti net nukritus iki 12 km.

Buvo tikimasi, kad daugiausiai seisminio zondavimo ribos yra lygis, kuriame granitai pereina į patvaresnį bazalto sluoksnį. Realybėje paaiškėjo, kad ten stūkso mažiau patvarios ir mažiau tankios skilusios uolienos – archeaniniai gneisai. To visai nesitikėta. O tai iš esmės nauja geologinė ir geofizinė informacija, leidžianti kitaip interpretuoti giluminių geofizinių tyrimų duomenis.

Pasikeitė ir idėjos apie žemės vidų šiluminį režimą, apie gilų temperatūrų pasiskirstymą bazalto skydų srityse. Daugiau nei 6 km gylyje buvo gautas 20 ° C temperatūros gradientas 1 km, o ne tikėtas (kaip viršutinėje dalyje) 16 ° C 1 km. Paaiškėjo, kad pusė šilumos srauto yra radiogeninės kilmės.

Išgręžę unikalų Kolos itin gilų gręžinį, daug išmokome ir tuo pačiu supratome, kiek mažai vis dar žinome apie savo planetos sandarą.

Technikos mokslų kandidatas A. OSADCHI.

LITERATŪRA

Kola supergili. Maskva: Nedra, 1984 m.

Kola supergili. Mokslo rezultatai ir tyrimų patirtis. M., 1998 m.

Kozlovskis E. A. Pasaulio geologų forumas.„Mokslas ir gyvenimas“ 1984 m.10 Nr.

Kozlovskis E. A. Kola supergili.„Mokslas ir gyvenimas“ 1985 Nr.11.

SSRS jie mėgo mastą, bet labiau, ir tai galiojo pažodžiui viskam. Taigi Sąjungoje buvo iškastas vienas šulinys, kuris šiandien turi giliausio žemėje titulą. Pastebėtina, kad gręžinys buvo gręžiamas ne naftos gavybai ar geologiniams tyrimams, o grynai moksliniams tyrimams.

Antgaliai, naudojami gręžiant šulinį.

Kolos itin gilus šulinys arba SG-3 yra giliausias žmogaus sukurtas šulinys žemėje. Jis yra Murmansko srityje, 10 kilometrų nuo Zapolyarny miesto, vakarų kryptimi. Skylės gylis – 12 262 metrai. Jo skersmuo viršuje – 92 centimetrai. Apačioje – 21,5 centimetro. Svarbi SG-3 ypatybė yra ta, kad, skirtingai nei kiti naftos gavybos ar geologiniams darbams skirti gręžiniai, šis buvo gręžiamas išimtinai mokslo tikslais.

Šulinys buvo padėtas 1970 m., minint Vladimiro Lenino 100-ąsias gimimo metines. Pasirinkta vieta nuostabi tuo, kad šulinys buvo išgręžtas daugiau nei 3 milijardų metų senumo vulkaninėse uolienose. Beje, Žemės amžius yra apie 4,5 milijardo metų. Kasant gręžinius retai kada gręžiami gilesni nei du tūkstančiai metrų.

Darbas tęsėsi kelias dienas.

Gręžimas prasidėjo 1970 m. gegužės 24 d. Iki 7000 metrų žymos gręžimas vyko lengvai ir ramiai, tačiau galvai atsitrenkus į ne tokias tankias uolas, prasidėjo problemos. Procesas gerokai sulėtėjo. Tik 1979 metų birželio 6 dieną buvo pasiektas naujas rekordas – 9583 metrai. Anksčiau jį JAV įrengė naftos gamintojai. 12 066 metrų žyma buvo įveikta 1983 m. Rezultatas buvo pasiektas Tarptautiniame geologijos kongrese, kuris vyko Maskvoje. Vėliau komplekse įvyko dvi avarijos.

Dabar kompleksas atrodo taip.

1997 metais žiniasklaidoje vienu metu pasklido kelios legendos, kad Kolos supergilus šulinys yra tikrasis kelias į pragarą. Viena iš šių legendų pasakojo, kad komandai nuleidus mikrofoną į kelių tūkstančių metrų gylį, ten pasigirdo žmonių riksmai, dejonės ir riksmai.

Žinoma, nieko panašaus nebuvo. Jau vien dėl to, kad tokiame gylyje garsui įrašyti naudojama speciali įranga – bet ir ji nieko neužfiksavo. Iš tiesų komplekse įvyko keletas nelaimingų atsitikimų, įskaitant požeminį sprogimą gręžimo metu, tačiau geologai tikrai nesutrukdė jokių požeminių „demonų“.

Pats šulinys apdaužytas.

Tikrai svarbu, kad SG-3 dirbo 16 tyrimų laboratorijų. Sovietų Sąjungos laikais vietiniai geologai sugebėjo padaryti daug vertingų atradimų ir geriau suprasti, kaip veikia mūsų planeta. Darbas aikštelėje leido gerokai patobulinti gręžimo technologiją. Mokslininkai taip pat galėjo suprasti vietinius geologinius procesus, gauti išsamių duomenų apie žarnų, požeminių dujų ir giluminių vandenų terminį režimą.

Deja, šiandien Kolos supergilus šulinys uždarytas. Komplekso pastatas prastėjo nuo tada, kai 2008 metais čia buvo uždaryta paskutinė laboratorija, išmontuota visa įranga. Priežastis paprasta – trūksta finansavimo. 2010 metais šulinys jau buvo apipiltas. Dabar jis lėtai, bet užtikrintai sunaikinamas dėl natūralių procesų.