Глибинне буріння. Найглибша свердловина на землі

Сотні тисяч свердловин було пробурено в земній корі за останні десятиліття минулого століття. І це не дивно, тому що пошук та видобуток корисних копалин у наш час неминуче пов'язані з глибоким бурінням. Але серед усіх цих свердловин є одна-єдина на планеті – легендарна Кольська надглибока (СГ), глибина якої досі залишається неперевершеною – понад дванадцять кілометрів. Крім того, СГ - одна з небагатьох, яку бурили не заради розвідки або видобутку корисних копалин, а з суто науковими цілями: вивчити найдавніші породи нашої планети і пізнати таємниці процесів, що йдуть у них.

Сьогодні на Кольській надглибокій не ведуть буріння, воно припинено 1992 року. СГ була першою і єдиною у програмі вивчення глибинного будови Землі. Із зарубіжних свердловин три дійшли до глибини від 9,1 до 9,6 км. Планувалося, що одна з них (у Німеччині) перевершить Кольську. Однак буріння на всіх трьох, так само як і на СГ, було припинено через аварії та технічних причинпоки що не може бути продовжено.

Видно, не дарма завдання буріння надглибоких свердловин за складністю порівнюють із польотом у космос, із тривалою космічною експедицією до іншої планети. Зразки порід, вилучені з земних надр, представляють не менший інтерес, ніж зразки місячного ґрунту. Доставлений радянським місяцеходом ґрунт досліджували у різних інститутах, у тому числі у Кольському науковому центрі. Виявилося, що місячний ґрунт за складом майже повністю відповідає породам, витягнутим із свердловини з глибини близько 3 км.

ВИБІР МІСЦЯ І ПРОГНОЗ

Для буріння СГ було створено спеціальну геологорозвідувальну експедицію (Кольська ГРЕ). Місце буріння теж звичайно вибрано не випадково - Балтійський щит у районі Кольського півострова. Тут на поверхню виходять найдавніші вивержені породи віком близько 3 млрд. років (а Землі всього 4,5 млрд. років). Бурити саме в найдавніших повернених породах було цікаво, тому що товщі осадових порід до глибини 8 км вже непогано вивчені при видобутку нафти. На вивержені породи при видобутку з корисними копалинами забираються зазвичай лише з 1-2 км. Вибору місця для СГ сприяло і те, що тут знаходиться печенігський прогин - величезна чашоподібна структура, ніби вдавлена в давні породи. Її походження пов'язане із глибинним розломом. І саме тут знаходяться великі мідно-нікелеві родовища. А завдання, поставлені перед Кольською геологічною експедицією, входило виявити ряд особливостей геологічних процесів і явищ, у тому числі - рудоутворення, визначити природу кордонів, що розділяють шари в континентальній корі, зібрати дані про речовинний склад і фізичний стан гірських порід.

До початку буріння був побудований на основі сейсмологічних даних розріз земної кори. Він став прогнозом появи тих земних верств, які перетинала свердловина. Передбачалося, що до глибини 5 км йде гранітна товща, після неї чекали міцніші і давніші базальтові породи.

Отже, місцем буріння обрали північний захід Кольського півострова, за 10 км від міста Заполярний, неподалік нашого кордону з Норвегією. Заполярне - невелике містечко, що виросло в п'ятдесятих роках поряд з нікелевим комбінатом. Серед горбистої тундри на бугрі, що продувається всіма вітрами та хуртовиною, стоїть "квадратик", кожна сторона якого утворена із семи п'ятиповерхових будинків. Усередині - дві вулиці, на їхньому перетині площа, де стоять Будинок культури та готель. За кілометр від містечка, за яром, видно корпуси та високі труби нікелевого комбінату, за ним, по схилу гори, темніють відвали порожньої породи з найближчого кар'єру. Поруч із містечком проходить шосе на місто Нікель і до невеликого озерця, на іншому березі якого – вже Норвегія.

Земля тих місць удосталь зберігає сліди минулої війни. Коли їдеш автобусом від Мурманська до Заполярного, приблизно на півдорозі перетинаєш невелику річечку Західна Особа, на її березі пам'ятний обеліск. Це єдине у всій Росії місце, де фронт під час війни з 1941 по 1944 простояв нерухомо, упираючись у Баренцеве море. Хоча тут весь час точилися жорстокі бої, і втрати з обох боків були величезні. Німці безуспішно прагнули пробитися до Мурманську - єдиному на нашій Півночі порту, що незамерзає. Взимку 1944 року радянським військамвдалося прорвати фронт.

На цьому гаку опускали та піднімали колону труб. Зліва – у кошику – стоять підготовлені до спуску 33-метрові труби – "свічки".

Кольська надглибока свердловина. На малюнку праворуч: А. Прогноз геологічного розрізу. Б. Геологічний розріз, побудований на підставі даних буріння СГ (стрілки від колонки А до колонки Б вказують на якій глибині зустрінуті прогнозовані породи). На цьому розрізі верхня частина(до 7 км) – товща протерозою з шарами вулканічних (діабази) та осадових порід (пісковики, доломіти). Нижче 7 км - товща архея з пачками порід, що повторюються (в основному гнейси і амфіболіти). Її вік – 2,86 млрд. років. В. Стовбур свердловини з багатьма пробуреними і втраченими стовбурами (нижче 7 км) формою нагадує розгалужене коріння гігантської рослини. Свердловина наче звивається, бо бур постійно відхиляється у бік менш міцних порід.

Від Заполярного до Надглибокої – 10 км. Дорога йде повз комбінат, потім по краю кар'єру і далі лізе в гору. З перевалу відкривається невелика улоговина, в якій і встановлена бурова. Її висота – з двадцятиповерховий будинок. До кожної зміни із Заполярного сюди йшли "вахтовики". Загалом в експедиції працювало близько 3000 осіб, мешкали вони у місті у двох будинках. З бурової цілодобово чулося бурчання якихось механізмів. Тиша означала, що у бурінні чомусь настала перерва. Взимку довгої полярної ночі - а вона там триває з 23 листопада по 23 січня - вся бурова світилася вогнями. Нерідко до них додалося світло полярного сяйва.

Трохи про персонал. У Кольській геологорозвідувальній експедиції, створеній для буріння, зібрався добрий, висококваліфікований колектив працівників. Начальником ГРЕ, талановитим керівником, який підібрав команду, майже беззмінно був Д. Губерман. Головний інженер І. Васильченко відповідав за буріння. Командував буровий А. Батищев, якого всі звали просто Льохою. Геологією відав В. Ланею, а геофізикою - Ю. Кузнєцов. Величезну роботу з обробки керна та створення керносховища провів геолог Ю. Смирнов - той самий, у кого була "заповітна шафка", про яку ми ще розповімо. У проведенні досліджень на СД брали участь понад 10 науково-дослідних інститутів. Були в колективі і свої "кулібіни" і "шульги" (особливо відрізнявся С. Цериковський), які вигадували і виготовляли різні пристрої, що іноді дозволяють виходити з найважчих, здавалося б, безвихідних положень. Багато необхідних механізмів вони самі створювали тут же в добре оснащених майстернях.

ІСТОРІЯ БУРІННЯ

Буріння свердловини почалося 1970 року. Прохід до глибини 7263 м зайняв 4 роки. Її вели серійною установкою, яку зазвичай використовують при видобутку нафти та газу. Усю вишку через постійні вітри і холод довелося обшити догори дерев'яними щитами. Інакше тому, хто під час підйому колони труб має стояти нагорі, працювати просто неможливо.

Потім була річна перерва, пов'язана з будівництвом нової вежі та монтажем спеціально розробленої бурової установки - "Уралмаш-15000". Саме з її допомогою велося все подальше надглибоке буріння. У новій установці – потужніше автоматизоване обладнання. Використовувалося турбінне буріння - це коли обертається не вся колона, лише бурова головка. Через колону під тиском подавався буровий розчин, що обертає багатоступінчасту турбіну, що стоїть внизу. Загальна її довжина – 46 м. Завершується турбіна буровою головкою діаметром 214 мм (її часто називають коронкою), що має кільцеву форму, тому в середині залишається нерозбурений стовпчик породи – керн діаметром 60 мм. Через усі секції турбіни проходить труба – керноприймач, де збираються стовпчики видобутої породи. Подрібнена порода разом із буровим розчином виноситься по свердловині на поверхню.

На зразках керна праворуч добре видно косі смужки, що означають, що тут свердловина проходила через пласти, розташовані похило.

Маса колони, зануреної у свердловину із буровим розчином, близько 200 тонн. Це при тому, що використовували спеціально розроблені труби з легких сплавів. Якщо колону зробити зі звичайних сталевих труб, вона розірветься від своєї ваги.

Складнощів, часом несподіваних, у процесі буріння на великих глибинах і з відбором керна виникає чимало.

Проходка за один рейс, що визначається зносом бурової головки, становить зазвичай 7-10 м. (Рейс, або цикл, - це спуск колони з турбіною і буровим інструментом, власне буріння і повний підйом колони.) Саме буріння займає 4 години. А на спуск та підйом 12-кілометрової колони йде 18 годин. При підйомі колона автоматично розбирається на секції (свічки) завдовжки по 33 м. У середньому протягом місяця вдавалося пробурити 60 м. На прохід останніх 5 км свердловини було використано 50 км труб. Такий ступінь їхнього зносу.

До глибини приблизно 7 км свердловина перетинала міцні, порівняно однорідні породи, тому стовбур свердловини був рівний, майже відповідний діаметру бурової головки. Робота просувалася, можна сказати, спокійно. Однак на глибині 7 км пішли менш міцні тріщинуваті, що перешаровуються з невеликими дуже твердими прошарками породи - гнейси, амфіболіти. Буріння ускладнилося. Стовбур набув овальної форми, з'явилося безліч каверн. Почастішали аварії.

На малюнку показано початковий прогноз геологічного розрізу і той, який складений на основі даних буріння. Цікаво відзначити (колонка Б), що кут нахилу пластів по свердловині становить близько 50 градусів. Таким чином, зрозуміло, що породи, що перетинаються свердловиною, виходять на поверхню. Тут-то і можна згадати про вже згадану "заповітну шафку" геолога Ю. Смирнова. Там у нього з одного боку лежали зразки, отримані зі свердловини, а з іншого - взяті на поверхні на тій відстані від бурової, де виходить відповідний пласт. Збіг порід майже повне.

1983 ознаменувався неперевершеним досі рекордом: глибина буріння перевищила 12 км. Роботи припинили.

Наближався Міжнародний геологічний конгрес, який за планом проходив у Москві. До нього готувалася виставка Геоекспо. Було вирішено не лише прочитати доповіді про результати, досягнуті на СГ, а й показати учасникам конгресу роботу в натурі та здобуті зразки породи. До конгресу видали монографію "Кольська надглибока".

На виставці Геоекспо красувався великий стенд, присвячений роботі СГ та найголовнішому – досягненню рекордної глибини. Тут були вражаючі графіки, що розповідали про техніку та технологію буріння, здобуті зразки породи, фотографії техніки та колективу за роботою. Але найбільшу увагу учасників і гостей конгресу привернула одна нетрадиційна для виставкового показу деталь: звичайнісінька бурова головка, що вже трохи поржавіла, зі стертими твердосплавними зубами. На етикетці йшлося про те, що саме вона була використана при бурінні на глибині понад 12 км. Ця бурова голівка вражала навіть спеціалістів. Ймовірно, всі мимоволі очікували побачити якесь диво техніки, може, з алмазним оснащенням... І вони ще не знали, що на СГ поряд з буровою зібрана велика купа таких самих бурових головок, що вже поржавіли: адже їх доводилося міняти на нові приблизно через кожні пробурені 7-8 м-коду.

Багато делегатів конгресу захотіли на власні очі побачити унікальну бурову на Кольському півостровіі переконатися, що справді в Союзі досягнуто рекордної глибини буріння. Такий виїзд відбувся. Там на місці провели засідання секції конгресу. Делегатам показали бурову, при них піднімали свердловину колону, від'єднуючи від неї 33-метрові секції. Фотографії та статті про СГ обійшли газети та журнали майже всіх країн світу. Було випущено поштову марку, організовано спецгасіння конвертів. Не перераховуватиму імена лауреатів різних премій і нагороджених за роботи...

Але свята скінчилися, треба було продовжувати буріння. І воно почалося з найбільшої аваріїна першому ж рейсі 27 вересня 1984 - "чорна дата" в історії СГ. Свердловина не прощає, коли її надовго залишають поза увагою. За час, поки не велося буріння, в її стінках тих, які не були закріплені зацементованою сталевою трубою, неминуче відбувалися зміни.

Спочатку все йшло буденно. Буровики виконували свої звичайні операції: одну за одною опускали секції бурової колони, до останньої верхньої, приєднали трубу подачі бурового розчину, включили насоси. Почали буріння. Прилади на пульті перед оператором показували звичайний режим роботи (кількість обертів бурової головки, її тиск на породу, витрата рідини на обертання турбіни тощо).

Пробуривши черговий 9-метровий відрізок на глибині понад 12 км, що зайняло 4 години, досягли глибини 12,066 км. Приготувалися до підйому колони. Спробували. Не йде. На таких глибинах вже неодноразово спостерігалися "прихвати". Це колись якась секція колони немовби прилипає до стінок (може, зверху щось обсипалося, і її трохи заклинило). Щоб зняти колону з місця, потрібно зусилля, що перевищує її вагу (близько 200 тонн). Так вчинили і цього разу, але колона не зрушила. Трохи додали зусилля, і стрілка приладу різко зменшила свідчення. Колона сильно полегшала, такої втрати ваги при нормальному ході операції не могло бути. Почали підйом: по черзі відкручували одну за одною секції. При останньому підйомі на гаку висів укорочений шмат труби з нерівним нижнім краєм. Це означало, що у свердловині залишилися не тільки турбобур, а й 5 км бурових труб.

Сім місяців намагалися їх дістати. Адже втратили не просто 5 км. труб, а результати п'ятирічної роботи.

Потім усі спроби повернути загублене припинили та почали знову бурити з глибини 7 км. Треба сказати, що після сьомого кілометра геологічні умови тут для роботи особливо складні. Технологія буріння кожного кроку відпрацьовується методом спроб і помилок. А починаючи з глибини приблизно 10 км - ще складніше. Буріння, експлуатація обладнання та апаратури йдуть на граничному режимі.

Тому аварій тут доводиться чекати будь-якої хвилини. До них готуються. Заздалегідь продумують методи та засоби їхньої ліквідації. Типова складна аварія - обрив бурового компонування разом із частиною колони бурових труб. Основний метод її ліквідації - створити уступ трохи вище за втрачену частину і з цього місця вести буріння нового обхідного ствола. Загалом у свердловині було пробурено 12 таких обхідних стволів. Чотири з них – довжиною від 2200 до 5000 м. Основна ціна подібних аварій – роки втраченої праці.

Тільки в побутовому поданні свердловина – вертикальна "дірка" від поверхні землі до вибою. Насправді це далеко не так. Особливо якщо свердловина надглибока і перетинає похилі пласти різної щільності. Тоді вона наче звивається, бо бур постійно відхиляється у бік менш міцних порід. Після кожного виміру, який показує, що нахил свердловини перевищує допустимий, її треба намагатися "повернути на місце". Для цього разом із буровим інструментом опускають спеціальні "відхилячі", які допомагають при бурінні зменшити кут нахилу свердловини. Нерідко трапляються аварії із втратою бурового інструменту та частини труб. Після цього новий ствол доводиться робити, як ми вже говорили, відступивши убік. Ось і уявіть, як виглядає в землі свердловина: щось на кшталт розгалуженого на глибині коріння гігантської рослини.

У цьому вся причина особливої тривалості останньої фази буріння.

Після найбільшої аварії – "чорної дати" 1984 року – знову підійшли до глибини 12 км лише через 6 років. У 1990 році було досягнуто максимум - 12 262 км. Після ще кількох аварій переконалися, що глибше не пробитися. Усі можливості сучасної технікивичерпані. Здавалося, що Земля більше не хоче відкривати свої таємниці. Буріння припинили 1992 року.

ДОСЛІДНИЦЬКА РОБОТА. ЦІЛІ І МЕТОДИ

Однією з важливих цілей буріння було отримати керн-колонку зразків породи на всю довжину свердловини. І це завдання виконане. Найдовший у світі керн розмітили, як лінійку, на метри і поклали у порядку в ящиках. Зверху вказано номер скриньки та номери зразків. Загалом таких ящиків на складі майже 900.

Тепер залишилося лише вивчати керн, який справді незамінний щодо будівництва породи, її складу, властивостей, віку.

Але зразок породи, піднятий поверхню, має інші властивості, ніж у масиві. Тут, нагорі, він звільнений від величезної механічної напруги, що існує на глибині. Під час буріння він потріскався, наситився буровим розчином. Навіть якщо відтворити в спеціальній камері глибинні умови, все одно параметри, виміряні на зразку, відрізняються від тих, що в масиві. І ще одна маленька "заковика": на кожні 100 м пробуреної свердловини не одержують 100 м керна. На СГ із глибин понад 5 км середній вихід керна становив лише близько 30%, і з глибин понад 9 км це були часом лише окремі бляшки товщиною 2-3 див, відповідні найбільш міцним прошаркам.

Отже, керн, піднятий на СГ зі свердловини, не дає повної інформаціїпро глибинні породи.

Свердловини бурили із науковими цілями, тому використовувався весь комплекс сучасних методівдослідження. Крім вилучення керна обов'язково проводилися дослідження властивостей порід у їхньому природному заляганні. Постійно контролювали технічний стан свердловини. Вимірювали температуру по всьому стволу, природну радіоактивність - гамма-випромінювання, наведену радіоактивність після імпульсного нейтронного опромінення, електричні та магнітні властивості порід, швидкість поширення пружних хвиль, досліджували склад газів у рідині свердловини.

До глибини 7 км. використовували серійні прилади. Робота на великих глибинах і при більш високих температурахвимагала створення спеціальних термобаростійких приладів. Особливі труднощі виникли на останньому етапібуріння; коли температура у свердловині підійшла до 200оС, а тиск перевищив 1000 атмосфер, серійні прилади працювати вже не могли. На допомогу прийшли геофізичні ОКБ та профільні лабораторії кількох НДІ, що виготовили поодинокі екземпляри термобаростійких приладів. Таким чином, весь час працювали лише на вітчизняній апаратурі.

Словом, свердловина була детально досліджена на всю її глибину. Дослідження проводили поетапно приблизно раз на рік, після поглиблення свердловини на 1 км. Щоразу після цього давали оцінку достовірності одержаних матеріалів. Відповідні обчислення дозволяли визначити параметри тієї чи іншої породи. Виявили певне чергування пластів і знали, яких породам приурочені каверни і пов'язані з ними часткові втрати інформації. Навчилися буквально по "крихтах" ідентифікувати породи і на цій основі відтворювати повну картину того, що "приховала" свердловина. Коротше кажучи, вдалося побудувати детальну літологічну колонку – показати чергування порід та їх властивості.

ІЗ ВЛАСНОГО ДОСВІДУ

Приблизно раз на рік, коли завершувався черговий етап буріння – поглиблення свердловини на 1 км, я теж виїжджав на СГ, щоб провести вимірювання, які мені доручили. Свердловину в цей час зазвичай промивали та на місяць надавали для досліджень. Час планової зупинки завжди був відомий заздалегідь. Телеграма-виклик на проведення робіт також надходила заздалегідь. Апаратура перевірена та упакована. Формальності, пов'язані із закритими роботами у прикордонній зоні, виконані. Зрештою все залагоджено. Їдемо.

Наша група – маленький дружній колектив: розробник свердловинного снаряда, розробник нової наземної апаратури, і я – методист. Приїжджаємо днів за 10 до вимірів. Знайомимося з даними про технічний стан свердловини. Складаємо та затверджуємо докладну програму вимірювань. Збираємо та калібруємо апаратуру. Чекаємо на дзвінок - виклик зі свердловини. Наша черга "пірнати" третя, але якщо буде відмова у попередників, свердловину нададуть нам. Цього разу у них усе гаразд, кажуть, що завтра до ранку скінчать. З нами в одній бригаді геофізики-оператори, які реєструють сигнали, що отримуються від апаратури в свердловині, і командують усіма операціями зі спуску та підйому свердловинного приладу, а також механіки на підйомнику, вони керують змотуванням з барабана і намотуванням на нього тих самих 12 км. , на якому свердловину опускають прилад. Чергують і буровики.

Роботи розпочалися. Прилад опущений у свердловину на кілька метрів. Остання перевірка. Поїхали. Спуск йде повільно - близько 1 км/год, з безперервним контролем сигналу, що надходить знизу. Поки що все гаразд. Але ось на восьмому кілометрі сигнал засмикався і зник. Значить щось не так. Повне піднесення. (Про всяк випадок у нас підготовлений другий комплект апаратури.) Починаємо перевірку всіх деталей. На цей раз несправним виявився кабель. Його замінюють. На це потрібно більше доби. Новий спускзайняв 10 годин. Нарешті, спостерігач за сигналом повідомив: "Прибули на одинадцятий кілометр". Команда операторам: "Почати запис". Що і як – заздалегідь розписано за програмою. Тепер потрібно кілька разів опустити та підняти свердловинний прилад у заданому інтервалі, щоб провести виміри. На цей раз апаратура відпрацювала нормально. Тепер повне піднесення. Підняли на 3 км, і раптом дзвінок лебідчика (він у нас людина з гумором): "Верьовка скінчилася". Як? Що? На жаль, обрив кабелю... Свердловинний прилад та 8 км кабелю залишилися лежати на вибої... На щастя, за добу буровики зуміли все це підняти, використовуючи методику та пристрої, розроблені місцевими умільцями для ліквідації подібних НП.

ПІДСУМКИ

Завдання, поставлені у проекті надглибокого буріння, виконані. Розроблено та створено особливу апаратуру та технологію надглибокого буріння, а також для дослідження пробурених на велику глибину свердловин. Одержали інформацію, можна сказати, "з перших рук" про фізичний стан, властивості та склад гірських порід у їхньому природному заляганні та по керну до глибини 12 262 м.

Відмінний подарунок батьківщині свердловина видала на малій глибині - в інтервалі 1,6-1,8 км. Там були розкриті промислові мідно-нікелеві руди – виявлено новий рудний обрій. І дуже до речі, бо місцевому нікелевому комбінату вже не вистачає руди.

Як було зазначено вище, геологічний прогноз розрізу свердловини не виправдався (див. малюнок на стор. 39). Картина, яка очікувалася на протязі перших 5 км, у свердловині розтягнулася на 7 км, а далі з'явилися зовсім несподівані породи. Прогнозованих на глибині 7 км базальтів не знайшли навіть коли опустилися до 12 км.

Очікували, що кордон, що дає найбільше відображення при сейсмічному зондуванні, - це той рівень, де граніти переходять у міцніший базальтовий шар. Насправді ж виявилося, що там розташовані менш міцні та менш щільні тріщинуваті породи – архейські гнейси. Такого не припускали. І це принципово нова геолого-геофізична інформація, яка дозволяє інакше інтерпретувати дані глибинних геофізичних досліджень.

Несподіваними, принципово новими виявилися дані про процес рудоутворення в глибинних шарах земної кори. Так, на глибинах 9-12 км зустрілися високопористі тріщинуваті породи, насичені підземними сильно мінералізованими водами. Ці води - одне з джерел рудоутворення. Раніше вважали, що таке можливе лише на значно менших глибинах. Саме в цьому інтервалі у керні виявили підвищений змістзолота – до 1 г на 1 т породи (концентрація, яка вважається придатною для промислової розробки). Але чи буде колись рентабельним видобуток золота з такої глибини?

Змінилися й уявлення про тепловий режим земних надр, про глибинний розподіл температур у районах базальтових щитів. На глибині понад 6 км отримано температурний градієнт 20оС на 1 км замість очікуваного (як і у верхній частині) 16оС на 1 км. Виявлено, що половина теплового потоку має радіогенне походження.

Пробуривши унікальну Кольську надглибоку свердловину, ми дуже багато чого дізналися і одночасно зрозуміли, як мало ми ще знаємо про будову своєї планети.

Кандидат технічних наук А. ОСАДЧИЙ.

ЛІТЕРАТУРА

Кольська надглибока. М.: Надра, 1984.
Кольська надглибока. Наукові результати та досліди дослідження. М., 1998.
Козловський Є. А. Всесвітній форум геологів. "Наука життя" № 10, 1984.
Козловський Є. А. Кольська надглибока. "Наука життя" № 11, 1985.

Sredao.ru котеджні селища від СЕРЕДОВИЩА ПРОЖИВАННЯ

Sredao.ru таунхауси від бюро нерухомості СЕРЕДОВИЩА ПРОЖИВАННЯ

Дослідження ґрунту доводять: Місяць відірвався від Кольського півострова

Кольська надглибока у розрізі

Кольська надглибока

Нібито на підході до 13-го кілометра прилади зафіксували дивний шум, що доносився з надр планети, — жовті газети в один голос запевняли, що так звучати можуть тільки крики грішників з пекла. Через кілька секунд після появи страшного звуку пролунав вибух.

Космос під ногами

Наприкінці 70-х — на початку 80-х влаштуватися працювати на Кольську надглибоку, як запанібратськи називають свердловину жителі селища Заполярний Мурманської області, було складніше, ніж потрапити до загону космонавтів. Із сотень претендентів обирали одного-двох. Разом із наказом про прийом на роботу щасливці отримували окрему квартиру та зарплату, що дорівнює подвійному-потрійному окладу московської професури. На свердловині одночасно працювало 16 дослідницьких лабораторій, кожна – розміром із середній завод. З такою завзятістю землю копали тільки німці, але, як свідчить Книга рекордів Гіннеса, найглибша німецька свердловина чи не вдвічі коротша за нашу.

Віддалені галактики вивчені людством набагато краще, ніж те, що знаходиться під земною корою за кілька кілометрів від нас. Кольська надглибока – своєрідний телескоп у загадковий внутрішній світ планети.

З початку XX століття вважалося, що Земля складається з кори, мантії та ядра. При цьому ніхто до ладу не міг сказати, де закінчується один шар і починається наступний. Вчені не знали навіть, з чого, власне, ці верстви складаються. Ще якихось 40 років тому вони були впевнені, що шар гранітів починається на глибині 50 метрів і продовжується до 3 кілометрів, а потім йдуть базальти. Зустріти мантію очікувалося на глибині 15-18 км. Насправді все виявилося зовсім інакше. І хоча у шкільних підручниках все ще пишуть, що Земля складається з трьох верств, вчені з Кольською надглибокою довели, що це не так.

Балтійський щит

Проекти подорожі в глиб Землі з'явилися на початку 60-х відразу в кількох країнах. Бурити свердловини намагалися в тих місцях, де кора мала бути тоншою - метою було досягнення мантії. Наприклад, американці бурили в районі острова Мауї, на Гаваях, де, за даними сейсмічних досліджень, древні породи виходять під океанське дно і мантія знаходиться приблизно на глибині 5 кілометрів під чотирикілометровою товщею води. На жаль, жодна океанська бурова глибша за 3 кілометри не пробилася. Взагалі майже всі проекти надглибоких свердловин містичним чином закінчувалися на трикілометровій глибині. Саме в цей момент із бурами починало відбуватися щось дивне: то вони потрапляли у несподівані надгарячі області, то їх начебто відкушував якийсь небачений монстр. Глибше за 3 кілометри прорвалися всього 5 свердловин, з них 4 — радянські. І лише Кольській надглибокій судилося подолати позначку 7 кілометрів.

Початкові вітчизняні проекти також передбачали підводне буріння — у Каспійському морі чи Байкалі. Але 1963 року вчений-буровик Микола Тимофєєв переконав Державний комітетз науки і техніки СРСР у цьому, що необхідно створити свердловину на континенті. Хоча бурити доведеться незрівнянно довше, вважав він, свердловина буде набагато цінніша з наукової точкизору, адже саме у товщі континентальних плит у доісторичні часи відбувалися найзначніші переміщення земних порід. Точку буріння обрали на Кольському півострові невипадково. Півострів розташований на так званому Балтійському щиті, який складений із найдавніших відомих людству порід.

Багатокілометровий зріз пластів Балтійського щита – наочна історія планети за останні 3 мільярди років.

Підкорювач глибин

Зовнішній вигляд Кольської бурової здатний розчарувати обивателя. Свердловина не нагадує шахту, яку малює нам уяву. Жодних спусків під землю, в товщу йде тільки бур діаметром трохи більше 20 сантиметрів. Уявний розріз Кольської надглибокої свердловини виглядає як тоненька голочка, що пронизала земну товщу. Бур із численними датчиками, що знаходиться на кінці голочки, піднімають і опускають протягом декількох днів. Швидше не можна: найміцніший композитний трос може обірватися під власною вагою.

Що відбувається в глибині, достеменно невідомо. Температура довкілля, шуми та інші параметри передаються вгору з хвилинним запізненням. Проте бурильники розповідають, що навіть такий контакт із підземеллям може не на жарт злякати. Звуки, що долинають знизу, і справді схожі на крики та завивання. До цього можна додати довгий список аварій, що переслідували надглибоку Кольську, коли вона досягла глибини 10 кілометрів. Двічі бур діставали оплавленим, хоча температури, яких він може розплавитися, можна порівняти з температурою поверхні Сонця. Якось трос наче смикнули знизу — і обірвали. Згодом, коли бурили у тому самому місці, залишків троса не виявилося. Чим були викликані ці та інші аварії, досі залишається загадкою. Втім, зовсім не вони спричинили зупинення буріння надр Балтійського щита.

12 000 метрів відкриттів та трохи чортівниці

«Маємо найглибшу дірку у світі — так треба користуватися!» — гірко вигукує незмінний директор науково-виробничого центру «Кольська надглибока» Давид Губерман. У перші 30 років існування Кольської надглибокої радянські, а потім російські вчені прорвалися на глибину 12 262 метри. Але з 1995-го буріння припинено: не було кому фінансувати проект. Того, що виділяється у межах наукових програмЮНЕСКО вистачає лише на підтримку бурової станції в робочому стані та вивчення раніше вилучених зразків порід.

Губерман із жалем згадує, скільки наукових відкриттіввідбулося на Кольській надглибокій. Буквально кожен метр був одкровенням. Свердловина показала, що майже всі наші попередні знання про будову земної кори невірні. З'ясувалося, що Земля зовсім не схожа на листковий пиріг. «До 4 кілометрів все йшло теоретично, а далі почалося кінець світу», — розповідає Губерман. Теоретики обіцяли, що температура Балтійського щита залишиться порівняно низькою до глибини по Крайній мірі 15 км. Відповідно, свердловину можна буде рити майже до 20 кілометрів, якраз до мантії. Але вже на 5 кілометрах навколишня температураперевалила за 700C, на семи - за 1200C, а на глибині 12 смажило сильніше 2200C - на 1000C вище за передбачене. Кольські бурильники поставили під сумнів теорію пошарової будови земної кори — принаймні в інтервалі до 12 262 метрів. У школі нас навчали: є молоді породи, граніти, базальти, мантія та ядро. Але граніти виявилися на 3 кілометри нижчими, ніж розраховували. Далі мали бути базальти. Їх узагалі не знайшли. Все буріння пройшло у гранітному шарі. Це надважливе відкриття, бо з теорією пошарової будови Землі пов'язані всі наші уявлення про виникнення та розміщення корисних копалин.

Ще один сюрприз: життя на планеті Земля виникло, виявляється, на 1,5 мільярда років раніше, ніж передбачалося. На глибинах, де вважалося, що немає органіки, виявили 14 видів скам'янілих мікроорганізмів — вік глибинних верств перевищував 2,8 мільярда років. На ще більших глибинах, де немає осадових порід, з'явився метан у величезних концентраціях. Це повністю і повністю зруйнувало теорію біологічного походженнявуглеводнів, таких як нафта та газ.

Демони

Були й майже фантастичні сенсації. Коли наприкінці 70-х років радянська автоматична космічна станціяпривезла на Землю 124 грами місячного ґрунту, дослідники Кольського наукового центрувстановили, що він, як дві краплі води, схожий на проби з глибини 3 кілометрів. І виникла гіпотеза: Місяць відірвався від Кольського півострова. Тепер шукають де саме. До речі, американці, які привезли з Місяця півтонни ґрунту, так нічого розумного з ним і не зробили. Помістили в герметичні контейнери та залишили для досліджень майбутнім поколінням.

В історії Кольської надглибокої не обійшлося і без містики. Офіційно, як уже згадувалося, свердловина зупинилася через брак коштів. Збіг чи ні — але саме того 1995 року в глибині шахти пролунав потужний вибух невстановленої природи. До жителів Заполярного прорвалися журналісти фінської газети — і світ потрясла історія про демон, що вилетів з надр планети.

«Коли мене про цю загадкову історію почали розпитувати в ЮНЕСКО, я не знав, що відповісти. З одного боку, нісенітниця собача. З іншого боку, я, як чесний учений, не міг сказати, що знаю, що саме у нас сталося. Був зафіксований дуже дивний гомін, потім був вибух… Через кілька днів нічого такого на тій же глибині не виявилося», — згадує академік Давид Губерман.

Цілком несподівано для всіх підтвердилися прогнози Олексія Толстого з роману «Гіперболоїд інженера Гаріна». На глибині понад 9,5 кілометрів виявили справжню криницю всіляких копалин, зокрема золота. Справжній шар олівіну, геніально передбачений письменником. Золота у ньому 78 грамів на тонну. До речі, промисловий видобуток можливий при концентрації 34 грами на тонну. Можливо, вже в недалекому майбутньому людство зможе скористатися цим багатством.

Найглибша у світі свердловина (Кольська надглибока свердловина) була створена зовсім не для того, щоб знайти нафту.

Ширина цієї свердловини всього 23 сантиметри, зате глибина – 12 226 метра, що робить її основу найглибшою точкою на Землі, яку коли-небудь досягала людина. А з'явилася вона завдяки дуелі між вченими. Американські та радянські дослідники намагалися перевершити один одного у всьому.

Всім відомі космічні перегони: першою людину в космос послав Радянський Союз, зате на Місяць першими висадилися американці.

Але мало хто знає, що подібна гонка була і в підземному просторі: в 1958 році американці заснували свій «Проект Мохоул» біля тихоокеанського узбережжя Мексики, який припинили фінансувати і він закрився в 1966 році, ну а російські бурили з 1979-го до початку х років.

Результатом стала Кольська надглибока свердловина, яка є системою з декількох свердловин, що відходять від основного отвору. Найглибша свердловина називається СГ-3, і вона проходить значний шлях усередині кори Кольського півострова.

Якщо вам складно уявити собі, наскільки ця свердловина є глибокою, нічого страшного. Можна сказати, що вона майже 38 Ейфелевих вежу глибину. Ну або вона має таку ж довжину, як і ланцюжок із 13 000 дорослих борсуків, що йдуть голова до хвоста.

Як і слід було очікувати, завдяки СГ-3 було отримано багато унікальних геологічних даних, але те, що знайшли там палеонтологи, застало всіх зненацька. Смітсонівський інститут розповідає, що, незважаючи на досить-таки екстремальні умовинавколишнього середовища, на глибині близько 6,5 кілометрів було знайдено майже неушкоджені скам'янілості планктону віком 2 мільярди років.

Також було виявлено, що більша частинасейсмічних даних - на тій глибині, де граніт перетворюється на базальт - розумілася вченими невірно, а те, що раніше приймалося за невідомий геологічний шар - лише повільні зміни в температурі і щільності.

Вчені також наші там вільно течучу воду, яка через величезний тиск була вичавлена з каміння.

Такі проекти буріння (як проект Мохоул і кілька інших, пізніших), найчастіше припиняються через брак фінансування. Роботи на Кольській свердловині припинилися, коли виявилося, що температура на такій глибині близько 180°С, а не 100 градусів, як передбачалося.

Взагалі, пробурити понад 12 кілометрів здається неймовірним технічним подвигом, і це так, але вся ця свердловина – не більш ніж невеликий укол поверхні Землі. Екваторіальний радіус Землі – 6378 кілометрів, і така вражаюча нас свердловина пройшла лише 0,19 відсотка шляху до центру планети.

То чи може людина потрапити ще глибше? Чи можна колись досягти розпеченої мантії? Це залежить від того, де ви буритимете.

Товщина океанічної кори в середньому близько 7 кілометрів. Континентальна кора дещо менш щільна, зате набагато товстіша – в середньому близько 35 кілометрів. На таких глибинах температура і тиск занадто високі для будь-якого механізму, то чому б не бурити в океані?

І такі спроби робляться. Наприклад, група вчених намагається пробурити відносно холодну ділянку земної кори на Атлантичній косі в Індійському океані.

Той факт, що ця ділянка дуже щільна і знаходиться під водою, є для інженерів значними проблемами, тому протягом останніх кількох років проект був припинений. Але це все одно не зупинить вчених від спроб дістатися до первозданної внутрішньої мантії, що повільно вирує.

Сьогодні на Кольській надглибокій не ведуть буріння, воно припинено 1992 року. СГ була першою і єдиною у програмі вивчення глибинного будови Землі.

Із зарубіжних свердловин три дійшли до глибини від 9,1 до 9,6 км. Планувалося, що одна з них (у Німеччині) перевершить Кольську. Проте буріння на всіх трьох, так само як і на СГ, було припинено через аварії і з технічних причин поки що не може бути продовжено.

Видно, не дарма завдання буріння надглибоких свердловин за складністю порівнюють із польотом у космос, із тривалою космічною експедицією до іншої планети. Зразки порід, витягнуті із земних надр, становлять не менший інтерес, ніж зразки місячного ґрунту.

Доставлений радянським місяцеходом ґрунт досліджували у різних інститутах, у тому числі у Кольському науковому центрі. Виявилося, що місячний ґрунт за складом майже повністю відповідає породам, витягнутим із свердловини з глибини близько 3 км.

Свердловина показала, що майже всі наші попередні знання про будову земної кори невірні. З'ясувалося, що Земля зовсім не схожа на листковий пиріг. «До 4 кілометрів все йшло теоретично, а далі почалося кінець світу», – розповідає Губерман.

Теоретики обіцяли, що температура Балтійського щита залишиться порівняно низькою до глибини щонайменше 15 кілометрів. Відповідно, свердловину можна буде рити майже до 20 кілометрів, якраз до мантії.

Але вже на 5 кілометрах навколишня температура перевалила за 70 градусів Цельсія, на семи – за 120 градусів, а на глибині 12-ти смажило сильніше 220 градусів – на 100 градусів вище за передбачене. Кольські бурильники поставили під сумнів теорію пошарової будови земної кори – принаймні в інтервалі до 12 262 метрів.

У школі нас навчали: є молоді породи, граніти, базальти, мантія та ядро. Але граніти виявилися на 3 кілометри нижчими, ніж розраховували. Далі мали бути базальти. Їх узагалі не знайшли. Все буріння пройшло у гранітному шарі. Це надважливе відкриття, бо з теорією пошарової будови Землі пов'язані всі наші уявлення про виникнення та розміщення корисних копалин.

Завдання, поставлені у проекті надглибокого буріння, виконані. Розроблено та створено особливу апаратуру та технологію надглибокого буріння, а також для дослідження пробурених на велику глибину свердловин. Одержали інформацію, можна сказати, «з перших рук» про фізичний стан, властивості та склад гірських порід у їхньому природному заляганні та по керну до глибини 12 262 м.

Як було зазначено вище, геологічний прогноз розрізу свердловини не виправдався. Картина, яка очікувалася на протязі перших 5 км, у свердловині розтягнулася на 7 км, а далі з'явилися зовсім несподівані породи. Прогнозованих на глибині 7 км базальтів не знайшли навіть коли опустилися до 12 км.

Саме в цьому інтервалі у керні виявили підвищений вміст золота – до 1 г на 1 т породи (концентрація, яка вважається придатною для промислової розробки). Але чи буде колись рентабельним видобуток золота з такої глибини?

Tags: ,

У 50-70 роках минулого століття світ змінювався із неймовірною швидкістю. З'явилися речі, без яких важко уявити сьогоднішній світ: з'явився інтернет, комп'ютер, стільниковий зв'язок, підкорення космосу та морських глибин. Людина стрімко розширювала сфери своєї присутності у Всесвіті, але про будову свого «будинку» – планети Земля вона все ще мала досить приблизні уявлення. Хоча вже тоді ідея надглибокого буріння була не нова: ще 1958 року американці запустили проект "Mohole". Його назва утворена від двох слів:

Moho- Поверхня, названа на честь Андрія Мохоровичича– хорватського геофізика та сейсмолога, який виділив у 1909 році нижню межу земної кори, на якій відбувається стрибкоподібне збільшення швидкості сейсмічних хвиль;
Hole- свердловина, дірка, отвір. З припущень, що товщина земної кори під океанами набагато менше, ніж суші, неподалік острова Гуаделупе було пробурено 5 свердловин глибиною близько 180 метрів (при глибині океану до 3,5 км). За п'ять років дослідники пробурили п'ять свердловин, зібрали безліч зразків із базальтового шару, але до мантії не дійшли. У результаті проект був визнаний невдалим і роботи згорнули.

Судно CUSS, силами якого здійснювався проект Mohole

Однією з головних цілей експедиції «Дорогами Заполяр'я» стала Кольська надглибока свердловина (або об'єкт СГ-3) – найглибша у світі.Вперше я дізнався про неї ще у 2004 році, навчаючись на першому курсі геологічного факультету РГУ нафти та газу, на лекції із загальної геології. І з того часу сподівався побачити все на власні очі.

Часи змінилися і, колись важкодоступна, територія об'єкта СГ-3 знаходиться зараз у безпосередній близькості до гірничо-збагачувального комбінату Кольської гірничо-металургійної компанії. А проїзд до свердловини проходить через технологічні дороги.

Якщо їхати навігатором, то після м. Заполярний він приведе до КПП гірничо-збагачувального комбінату. На територію охорона, зрозуміло, не пустить, а про Кольську надглибоку нібито нічого не чула.

Керівництву комбінату очікувано набридла постійна проща до Кольської надглибокої різного роду нео-сталкерів, любителів геології та мисливців за металом, тому дорогу до свердловини перекопали екскаваторами та для вірності пересипали каменями.

Тому ми повертаємось на місце, де востаннє працював мобільний інтернет та шукаємо по супутнику накатану альтернативну дорогу. Знайшовши заповітну виворітку, піднімаємо гідропневматичну підвіску нашого Toyota Land Cruiser 200 Executive у верхнє положення, і повземо пагорбами у бік свердловини.

Дорога, як і належить справжній пригоді, рясніла різними перешкодами – броди, каміння, навіть озера.

Вже повернувшись до Мурманська та аналізуючи gps-трек (ми писали весь маршрут за допомогою сервісу locme.ru, про нього я розповім пізніше), я помітив, що на свердловину ми їхали не оптимальним маршрутом і десь збилися зі шляху, а ось назад проїхали вже як слід. Про що я ні краплі шкодую.

Трек записано за допомогою сервісу LocMe

І ось, піднявшись на черговий пагорб, нам відкривається вид на колись величний науково-виробничий комплекс Кольської надглибокої свердловини.

Прагнучи зайняти лідируючу позицію в усіх галузях відразу, в 1962 році СРСР запустив свою програму надглибокого буріння.

На підготовку проекту пішло 4 роки: головна складність полягала в тому, що згідно з геотермічним градієнтом ( фізичної величини, Що описує збільшення температури гірських порід з глибиною), температура на глибині 10 км повинна становити близько 300 ° С, а на 15 км - майже 500 ° С. На таку температуру були розраховані ні буровий інструмент, ні вимірювальна апаратура. До 1970 року, якраз до 100-річчя від дня народження Леніна, майданчик під буріння було знайдено – стародавній кристалічний щит Кольського півострова. За даними звіту Інституту фізики Землі, за мільярди років Кольський щит остиг, температура на глибині 15 км не повинна була перевищувати 150°С. Згідно з приблизним розрізом, перші 7 кілометрів повинні бути складені гранітними товщами верхньої частини земної кори, а нижче починатися базальти. Майданчик для бурової вибрали на північному краю Кольського півострова поблизу озера Вільгіскоддеоайвін'ярві (фінською це означає «Під вовчою горою»). Буріння свердловини, проектна глибина якої становила 15 кілометрів, розпочали у травні 1970 року.

Незважаючи на нетривіальне завдання, жодне спеціальне обладнання для робіт не розроблялося – працювало тим, що є. На перших етапах застосовувалася бурова установка «Уралмаш 4Е» вантажопідйомністю 200 тонн та легкосплавні алюмінієві труби. Дорогий алюміній використовувався з низки причин: труби з «крилатого металу» мають набагато меншу вагу, а при температурах понад 150-160 градусів сталь серійних труб розм'якшується і гірше тримає багатотонні навантаження - через це зростає ймовірність небезпечних деформацій та обриву колон. Коли свердловина досягла глибини 7000 метрів, на майданчику змонтували нову бурову установку "Уралмаш 15000"- одну з найсучасніших на той момент. Потужна, надійна, з автоматичним механізмом спуску, вона могла витримати колону труб довжиною до 15 км. Бурова перетворилася на повністю обшите вишку заввишки 68 м, непокірну сильним вітрам, що вирують у Заполяр'ї. Одна тільки вага бурової колони при 15-кілометровій глибині досягала б 200 тонн. А сама установка могла піднімати вантаж до 400 тонн. Поруч виросли ремонтно-механічний завод, наукові лабораторії та керносховище. : у 70-ті роки найбільшим поширенням користувалося роторне буріння, коли вся колона труб проверталася ротором, що знаходиться на поверхні. Такий метод відмінно підходив для відносно неглибоких свердловин, але коли довжина стовбура наближається до 7000, а то і 10000 метрів, роторне буріння стає безсило. На СГ-3 буріння велося за допомогою турбобура - гідравлічного двигуна, обертання якого забезпечувалося енергією бурового циркулюючого розчину. Встановлені нижньому кінці колони 46 метрові секції обертали бурове долото. Ні в СРСР, ні в світі на той момент не було досвіду буріння в породах кристалічного фундаменту на подібних глибинах і, крім суто технологічних проблем, робота ускладнювалася 100% відбором керна. Проходження за один рейс, що визначається зносом бурової головки, становить зазвичай 7-10 м (рейс, або цикл, - це спуск колони з турбіною і буровим інструментом, власне буріння і повний підйом колони.) Саме буріння займає 4 години, а на спуск і підйом 12-кілометрової колони йде близько 18 години. При підйомі колона автоматично розбирається на секції (свічки) завдовжки по 33 м. У середньому протягом місяця вдавалося пробурити 60 м. На прохід останніх 5 км свердловини було використано 50 км труб. Такий ступінь їхнього зносу.

Під'їжджаючи до території СГ-3, ми побачили «Буханку» та людей, які метушливо складають усередину шматки заліза. Ця картина давно стала звичною для колись передового наукового центру – передбачалося, що Кольська надглибока свердловина після завершення її проходки буде перетворена на унікальну природну лабораторію для дослідження за допомогою спеціальних приладівглибинних процесів, що протікають у земній корі. Однак у 2008 році об'єкт був остаточно покинутий, а дедалі більш-менш цінне обладнання демонтовано. З цього моменту розпочався період розкрадання всього, що становило хоч якусь цінність – насамперед металу.

Розкрадачі металу, втім, виявилися досить хлопцями, щиро здивувалися, навіщо ми приїхали сюди з Москви – «тут же нічого не залишилося!» і показали легендарну свердловину. Наразі вона законсервована, а її гирло закриває сталева плита. Що відбувається у самому стволі – не знає ніхто.

На основі СГ-3, крім безпосередньо бурової, працювало кілька НДІ, власне конструкторське бюро, токарський цех, кузня. Найсміливіші технічні рішення народжувалися прямо на майданчику, реалізовувалися самотужки і за кілька днів уже випробувалися в роботі. Все це вимагало енергії і надглибоку Кольську обслуговувала власна підстанція. Наразі енергоблок виглядає ось так, колись тут працювало 48 осіб.

Біля входу повалені ящики з унікальним обладнанням. Все цінне вирвано "з м'ясом":

А трохи далі стоять опори лінії електропередач. Усі дроти, зрозуміло, давно зрізали.

Згідно з директивою «зверху» на СГ-3 використовувалося лише вітчизняне обладнання, та й не могло бути по-іншому: спочатку свердловина була надсекретним режимним об'єктом. До глибини 7 км. використовували серійні прилади. Робота на великих глибинах і за більш високих температур зажадала створення спеціальних термобаростойких приладів. Особливі проблеми виникли на останньому етапі буріння; коли температура у свердловині підійшла до 200 о С, а тиск перевищив 1000 атмосфер, серійні прилади працювати вже не могли. На допомогу прийшли геофізичні ОКБ та профільні лабораторії кількох НДІ, що виготовили поодинокі екземпляри термобаростійкого обладнання. Конкурс на працевлаштування становив десятки людей на місце, а тим, хто пройшов суворий відбір, відразу ж давали квартиру. Коли рядовий радянський інженер отримував 120 рублів на місяць, інженер на Кольській надглибокій заробляв неймовірні 850 рублів – три зарплати і можна купити машину. Всього на Кольській надглибокій працювало близько 300 осіб.

Глибина 7000 метрів виявилася для Кольської надглибокої фатальної

Глибина в 7000 метріввиявилася для Кольської надглибокої фатальної. Вище за розрізом буріння проходило відносно спокійно, буря проходила через однорідні міцні граніти. Але після цієї глибини бурова головка увійшла до менш міцних шаруватих пород, і стовбур ніяк не вдавалося тримати вертикально. Коли вперше свердловина пройшла позначку 12 км, стовбур відхилився від вертикалі на 21°. Хоча буровики вже навчилися працювати при неймовірній кривизні стовбура, далі заглиблюватись не можна було. Свердловину належало перебурити з позначки 7 кілометрів. Щоб отримувати вертикальний стовбур у твердих породах, потрібен дуже жорсткий низ бурильної колони, щоб він входив у надра, як ніж масло. Але виникає й інша проблема - свердловина поступово розширюється, бур бовтається в ній, як у склянці, стінки стовбура починають руйнуватися і можуть притиснути інструмент. Вирішення цього завдання вийшло оригінальним - було застосовано технологію маятника. Бур штучно розгойдувався в свердловині і пригнічував сильні вагання. За рахунок цього ствол виходив вертикальним. 6 червня 1979 рокутрапилося перше історична подія. Буровики відрапортували про досягнення позначки у 9584 метри. Кольська свердловина стала найглибшою свердловиною у світі, перевершивши американську нафтову рекордсменку "Берту Роджерс" (9583 метри).

6 червня 1979 року буровий майстер Федір Атарщиков зробив у вахтовому журналі тріумфальний запис: «Забій – 9584 метри. „Берта Роджерс“, чао, гуд бай».

На початку 1980-хсталася й друга історична подія. Кольська надглибока пройшла 11 022 метри, обійшовши Маріанську западину. На таку глибину всередину своєї колиски людство ще потрапляло. Одна з найпоширеніших аварій при бурінні - це прихоплення бурового інструменту, ситуація, коли стінки свердловини, що обсипаються, блокують колону і не дають обертатися інструменту. Найчастіше спроби витягнути схоплену колону закінчуються її урвищем. Шукати інструмент у 10-кілометровій свердловині марно, такий ствол кидали і починали новий, трохи вище. Обрив та втрата труб на СГ-3 траплялися багаторазово. У результаті у своїй нижній частині свердловина виглядає як коренева системагігантські рослини. Розгалуженість свердловини засмучувала буровиків, але виявилася щастям для геологів, які несподівано одержали об'ємну картину великого відрізку стародавніх архейських порід, що сформувалися понад 2,5 млрд. років тому.

Проходячи пустельними коридорами комплексу, незважаючи на загальну жахливу розруху, відчуваєш колишню велич того, що тут відбувалося. В одному з кабінетів підлога всіяна рідкісною науковою літературою – випуски журналу «Дефектоскопія» за кілька років та методичка з розрахунку бурильних колон для надглибоких свердловин – унікальність наукової праціприблизно порівнянна з «інструкцією з польоту на Місяць для чайників», якби вона існувала.

В іншому – дивом збережене робоче місце бурового майстра. Перша свердловина в Росії була пробурена в 1864 на Кубані. З того часу й досі – майстер майже завжди працює безпосередньо на буровому майданчику – щоб бачити та контролювати все, що відбувається. А на Кольській надглибокій було не так! Оператор сидів аж за 250 метрів від гирла і спостерігав за всім віддалено, у тому числі за параметрами буріння. Космос!

Стіни обшарпані, шибки вибиті суворим північним вітромАле не залишає почуття, що ось-ось до кабінету зайде лаборант і вижене непроханих гостей.

У вересні 1984 рокубула вперше досягнута глибина в 12066 метрів, і тут стався черговий урвище бурової колони. Це стало справжньою трагедією для бурової бригади, адже довелося починати все практично заново, з тих же 7 кілометрів, знову і знову проходячи тріщини і каверни нижнього шару земної кори. Тоді ж, у рамках Всесвітнього геологічного конгресу, роботи, які проводяться у Заполяр'ї, розсекретили. У науковому світісвердловина СГ-3 справила справжній фурор. До селища Заполярне вирушила велика делегація геологів та журналістів. Відвідувачам показали бурову дію, діставали та від'єднували 33-метрові секції труб. Навколо знаходилися десятки таких самих бурових доліт, як і те, що лежало на стенді в Москві. СРСР підтвердив статус передової держави у сфері глибокого буріння.

У червні 1990 року, коли СГ-3 досягла глибини 12 262 м, почалися підготовчі роботидо проходки до 14 км, знову сталася аварія. На позначці 8550 м колона труб обірвалася. Продовження робіт вимагало довгого та дорогого оновлення технік, тож у 1994 році буріння Кольської надглибокої припинили. Усі можливості сучасної техніки було вичерпано. Через 3 роки вона потрапила до Книги рекордів Гіннеса і досі залишається неперевершеною.

Що дало надглибоке буріння на Кольському півострові людству?

Насамперед, вона спростувала просту двошарову будову Землі. Складений на підставі керна СГ-3 геологічний розріз виявився протилежним тому, що вчені уявляли собі раніше. Перші 7 кілометрів були складені вулканічними та осадовими породами: туфами, базальтами, брекчіями, пісковиками, доломітами. Глибоко лежав так званий розділ Конрада, після якого швидкість сейсмічних хвиль у породах різко збільшувалася, що інтерпретувалося як межа між гранітами та базальтами. Цей розділ був давно пройдений, але базальти нижнього шару земної кори ніде так і не з'явилися. Навпаки, почалися граніти та гнейси.
Однією з найважливіших цілей буріння було отримати керн (циліндричний стовпчик гірської породи) на всю довжину свердловини. Найдовший у світі керн розмітили, як лінійку, на метри і поклали у порядку в ящиках. Зверху вказано номер скриньки та номери зразків. Загалом таких ящиків на складі майже 900.

Сейсмічні розділи в надрах, як виявилося, це не межі шарів із порід різного складу. Швидше вони вказують на зміну петрофізичних властивостей порід із глибиною. При високому тискуі температури властивості настільки змінюються, що граніти за своїми фізичними характеристиками стають схожими на базальти, і навпаки. Вважалося, що з глибиною та зростанням тиску пористість і тріщинуватість порід зменшуються. Однак, починаючи з 9 кілометрової позначки, товщі виявилися аномально пористими та тріщинуватими. За густою системою тріщин циркулювали водні розчини. Пізніше цей факт підтвердили інші надглибокі свердловини на континентах. На глибині виявилося набагато спекотніше, ніж розраховували: на 80°! На позначці 7 км температура у вибої була 120 ° С, на 12 км - досягла вже 230 ° С. У зразках Кольської свердловини вчені виявили золоте орудування. Вкраплення дорогоцінного металу перебували у давніх породах на глибині 9,5-10,5 км. Втім, концентрація золота була надто мала, щоб заявляти про родовище - в середньому 37,7 мг на тонну породи, але достатня, щоб чекати на нього і в інших подібних місцях. Кольська надглибока свердловина зістарила Землю на 1,5 мільярда років: життя на планеті з'явилося раніше, ніж передбачалося. На глибинах, де вважалося, що немає органіки, виявили понад 17 видів скам'янілих мікроорганізмів – мікрофоссилля, адже вік цих глибинних верств перевищував 2,8 мільярда років. І ще понад десяток вузькоспрямованих відкриттів.

Усього на території СРСР було пробурено близько 30 надглибоких свердловин

Мало хто знає, але на території колишнього СРСР було пробурено понад 30 надглибоких свердловин (на сьогоднішній день всі або майже всі вони знищені). За спеціальними транссектами (лініями вимірювань) їх з'єднали між собою, отримавши регіональні геологічні профілі завдовжки багато тисяч кілометрів. Уздовж транссект розміщувалося спеціальне геофізичне обладнання, яке фіксувало всі процеси, що відбуваються в надрах, в єдиному часі. Як джерела збудження (імпульсу, який фіксувався в свердловинах) до 1991 року застосовувалися підземні ядерні вибухи.

Цей принципово новий технічний та методичний підхід до вирішення регіональної глибинної будови земної кори та верхньої мантії був заснований на комплексуванні даних надглибокого та глибокого буріння, а також сейсмічного глибинного зондування та інших геофізичних та геохімічних методів. Для території СРСР була розроблена система взаємної ув'язки даних геофізичних профілів, що спираються на опорні надглибокі свердловини. Все це дозволило провести досить детальне районування, насамперед перспективних з погляду нафто- газо- та рудоносності зон у масштабах усієї країни.

Вартість відновлення 100 мільйонів рублів?

У своїх інтерв'ю директор геологічного інституту Кольського наукового центру РАН стверджує, що за 100 млн. рублів можна хоч зараз відновити комплекс Кольської надглибокої свердловини, відкрити на її базі науково-технічний центр та навчати фахівців із шельфового буріння. Мені цілком очевидно, що це не так. І питання, на жаль, не в грошах. Унікальний об'єкт, за масштабом і значущістю для людства можна порівняти хіба що з польотом людини в космос, загублений. І втрачено безповоротно.

Після СГ-3 у світі робилося чимало спроб заглянути в глибинні горизонти надр Землі, але, на жаль, жоден проект не наблизився за значимістю до роботи, проведеної у Заполяр'ї.

- Що ж найголовніше показала Кольська свердловина?
- Панове! Головне, вона показала те, що ми нічого не знаємо про континентальну кору

Як проїхати до Кольської надглибокої свердловини?Крапки, координати та ін.

З Мурманська автошляхом А138рухаємось у бік м. Нікель;
У точці 69.479533, 31.824395 буде КПП, де перевірять документи;
Їдемо далі до 69.440422, 30.594060 де повертаємо ліворуч;
Продовжуємо рух технологічною дорогою до 69.416088, 30.684387 ;
Засипана дорога має бути праворуч у точці 69.408826, 30.661051 ;
Їдемо далі і уважно дивимося викрутку по ліву руку. Я з'їжджав тут: 69.414850, 30.613894 ;
Далі рухаємося накатаною стежкою, але в точці 69.411232, 30.608956 необхідно триматися правіше.
Координати свердловини 69.396326, 30.609513 .

У СРСР любили масштаб, та більше, і поширювалося це буквально на все. Ось і була в Союзі вирита одна свердловина, яка й сьогодні носить титул найглибшої землі. Цікаво, що свердловину пробурили не для видобутку нафти або геолого-розвідувальних робіт, а для наукових досліджень.

Наконечники, якими бурили свердловину.

Кольська надглибока свердловина, або СГ-3 - найглибша свердловина в землі, зроблена людиною. Знаходиться в Мурманській області за 10 кілометрів від міста Заполярний, західному напрямку. Глибина дірки – 12 262 метри. Її діаметр у верхній частині становить 92 сантиметри. У нижній – 21,5 сантиметра. Важливою особливістю СГ-3 є те, що на відміну від будь-яких інших свердловин для видобутку нафти або геологічних робіт, ця бурилася виключно для наукових цілей.

Закладено свердловину було 1970 року, до 100-річчя від дня народження Володимира Леніна. Вибране місце примітне тим, що свердловина буріла у вулканічних породах віком понад 3 мільярди років, що виходять на поверхню. До речі, вік Землі становить близько 4,5 мільярда років. При видобутку корисних копалин свердловини рідко бурять глибше двох тисяч метрів.

Робота йшла цілодобово безперервно.

Бурити почали 24 травня 1970 року. До позначки 7 тисяч метрів буріння йшло легко і спокійно, проте після попадання голівки в менш щільні породи почалися проблеми. Процес суттєво сповільнився. Лише 6 червня 1979 року було поставлено новий рекорд – 9583 метри. Раніше він був встановлений у США добувачами нафти. Відмітка 12 066 метрів була пройдена в 1983 році. Результату було досягнуто до Міжнародного геологічного конгресу, який проходив у Москві. Згодом на комплексі сталося дві аварії.

Нині комплекс виглядає так.

1997 року в ЗМІ розтиражували відразу кілька легенд про те, що Кольська надглибока свердловина і є справжня дорога до пекла. В одній з таких легенд йшлося про те, що коли команда опустила на глибину в кілька тисяч метрів мікрофон, там чулися людські крики, стогін і крики.

Звісно, нічого подібного не було. Хоча б тому, що для запису звуку в свердловині на такій глибині використовується спеціальне обладнання, але й воно нічого не зафіксувало. На комплексі справді сталося кілька аварій, у тому числі стався підземний вибух під час буріння, проте жодних підземних «демонів» геологи не потурбували.

Сама свердловина законсервована.

Справді важливим є те, що на СГ-3 працювало 16 дослідницьких лабораторій. За часів Радянського Союзу вітчизняні геологи змогли зробити безліч цінних відкриттів та краще зрозуміти, як влаштована наша планета. Робота на об'єкті дозволила значно покращити технологію буріння. Вчені також змогли розібратися в місцевих геологічних процесах, отримали вичерпні дані про тепловий режим надр, підземні гази та глибинні води.

На жаль, сьогодні Кольська надглибока свердловина зачинена. Будівля комплексу занепадає з того часу, як у 2008 році тут було закрито останню лабораторію, а все обладнання демонтовано. Причина проста – брак фінансування. 2010 року свердловина вже була законсервована. Тепер вона повільно, але чітко руйнується під впливом природних процесів.