Геннадий Блинов - Покорители земных недр

• Название: Покорители земных недр
• Автор: Геннадий Блинов
• Издательство: Недра
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1986

Авторы этой книги — горный инженер по технике разведки и геолог-разведчик — знакомят молодежь с одной из ведущих технических профессий в геологоразведочном деле — с работой первых помощников геолога: бурильщиков и буровых мастеров. Рассказывают о роли бурения скважин в различных отраслях народного хозяйства. Прослеживают развитие техники бурения от простейшего ручного бура до автоматизированных буровых установок. Раскрывают романтику и реальность профессии первооткрывателей земных недр.

Для учащейся молодежи, выбирающей будущую профессию, а также для работников, занимающихся вопросами профориентации школьников.

---

Собственно, горняк или шахтер-проходчик, в тех случаях когда выработки идут по крепким, скальным породам, является не кем иным, как бурильщиком. В руках у него пневматический бурильный молоток — буровой станок в миниатюре. Снова разрушение горных пород, снова цилиндрические отверстия в них. Цель — проходка шпуров-камер для закладки взрывчатого вещества — патронированного аммонита либо детонита.

Где еще необходимо бурение? В районах активной вулканической деятельности, в частности на Камчатке, Курилах, Сахалине. Использование скважин идет здесь по трем основным направлениям.

Во-первых, прогнозирование землетрясений. Сеть наблюдательных скважин. Исследования, проведенные на Курильских островах, дали любопытные результаты. Оказалось, что за несколько суток до начала землетрясения уровень воды в наблюдательных скважинах неизменно падает (как будто земные недра делают глубокий «вдох»), а за несколько часов до первого толчка уровень воды начинает быстро подниматься («выдох»). По интенсивности подъема можно определять силу предстоящих колебаний земли и своевременно предупреждать население городов и сел, расположенных в опасной близости от эпицентра. Метод прост, достаточно надежен и поэтому очень необходим.

Рис. 10. Бурение из подземных горных выработок.

Во-вторых, гидротермальная энергетика. Не следует забывать, что в недрах Земли таятся не только такие источники энергии, как нефть и газ, но и колоссальные энергетические ресурсы в виде горячих вод и пара. Пароводяная смесь, поступающая по скважинам, пробуренным в районе горячих источников, может служить для отопления жилых и производственных зданий, может обеспечивать работу довольно крупных термальных электростанций (ТЭС). Так, много лет горячей водой из скважин снабжается все коммунальное хозяйство Рейкьявика — столицы Исландии. У нас же, на юге Камчатки,[3] построена и около 20 лет действует первая в СССР Паужетская ГеоТЭС. Здесь вода и пар (с температурой около 200 °C) поступают по скважинам и приводят в движение турбины электростанции. Удобно и выгодно. Затраты необходимы только на бурение и на монтаж вспомогательного оборудования. «Топливо» бесплатное. Здесь же создан теплично-парниковый комбинат, круглый год обогреваемый горячим источником.

Велики запасы энергии недр в полосе Байкало-Амурской магистрали. Так, председатель комиссии по изучению подземных вод Сибири и Дальнего Востока при Сибирском отделении Академии наук профессор Е. Пиннекер в интервью корреспонденту газеты «Правда» сказал: «Стальная магистраль будто по заказу строится там, где можно извлечь глубинное тепло недр. По обе стороны дороги обнаружено около 100 месторождений».

Но эти месторождения залегают в разных по сложности геологических условиях, в ряде случаев ставящих перед бурением новые проблемы и трудности. Так, на многих участках вдоль трассы БАМ горячие моря скрыты под мощным панцирем вечной мерзлоты. В этом случае проблемой для бурения является проходка мерзлых горных пород, вскрытие которых скважиной приводит к их растеплению, оплыванию стенок скважины. Для бурения таких скважин нужно иметь специальное буровое оборудование и породоразрушающий инструмент, специальные незамерзающие промывочные жидкости, необходимо владеть специальной технологией проходки.

В других случаях, как, например, в Амуро-Зейской межгорной впадине, горячие воды залегают под 2 — 3-километровой толщей осадочных и вулканических пород. Здесь появляются уже две другие проблемы для буровиков: бурение скважин глубиной более 2–3 км пока освоено еще не повсеместно, и бурение в среде агрессивных вод (а такими являются высокоминерализованные горячие воды) вызывает дополнительные трудности для работы бурового оборудования и инструмента, предъявляет дополнительные требования к технике безопасности для бурильщиков.

Мощные источники горячих вод с температурой до 75 °C обнаружены на северо-востоке Станового нагорья — на правом берегу Олёкмы. Значит, здесь есть и месторождения таких вод. Они перспективны, так как БАМ пройдет всего в 30 км отсюда. Горячие ключи бьют у берегов Байкала, в долинах Верхней Ангары, Бурей, Чары; богаты гидротермами межгорные впадины — Баргузинская, Куандннская, Кичерская, Муйская.

Но использование этого богатства пока еще далеко не отвечает возможностям и потребностям этих мест. Ученые подсчитали, что в полосе БАМ только от Байкальского хребта до долины Бурей из открытых источников выделяется за год столько же тепла, сколько его можно получить при сжигании 170 тыс. тонн угля. И когда удастся комплексно разведать и наладить комплексное освоение этих колоссальных геотермальных ресурсов, каков же будет народнохозяйственный эффект! Ради этого стоит потрудиться буровикам и гидрогеологам. Но надо стремиться именно к комплексности в данном вопросе, ибо термальные воды — это, как правило, крепкие рассолы или «жидкие руды».

Первые работы по освоению термальных вод в этих районах уже начаты. Институтом земной коры Сибирского отделения АН СССР выданы рекомендации по использованию подземных термальных вод для отопления поселков Дзелинда и Тансимо, расположенных на магистрали, а специалистами «Главбамстроя» подготовлен проект теплофикации. Итак, в районах БАМ первые шаги по освоению геотермальных ресурсов сделаны. Но сколько еще не открыто не менее экзотических в этом отношении районов.

А бывает и так… Итальянские бурильщики были весьма разочарованы, когда вместо ожидавшейся нефти из скважины, пробуренной ими близ города Феррара, забил фонтан обыкновенной горячей воды. Но в наши дни, когда в Италии цены за отопление кзартир резко подскочили, горячая вода из огромного подземного резервуара оказалась более чем кстати для населения этого города.

И наконец, в-третьих, бурение в зоне действующих вулканов, проникновение в очаги с температурой свыше 100 °C. Такое бурение пока что относится к числу очень дерзких проектов. Но технически оно вполне осуществимо, и буровые вышки на вулкане — это уже реальность. Предполагается из безопасного места пробурить наклонные скважины и провести комплекс необходимых исследований, в том числе для предсказания возможных извержений. Если же в одну из таких скважин закачать воду, то образующийся перегретый пар можно будет отводить через соседние скважины и использовать для технических нужд, в частности для обеспечения ГеоТЭС, подобных Паужетской.

Насколько мы убедились, буровики необходимы повсюду: в городах и поселках, в тайге и тундре, в экзотических районах действующих вулканов. Где еще может оказаться бурильщик? В Арктике и Антарктике? Конечно. Гляциологические исследования. Бурение под водой подошв айсбергов, ледовое бурение в районе Северного полюса и во льдах Антарктиды.

Где еще есть бурение? На воде? Разумеется. Морское бурение — буровые станки на судах, на сваях, погружные и полупогружные установки. Толща воды достигает нескольких сотен метров и даже несколько километров, а под ней буровой инструмент углубляется в породы дна еще на 1000 м и более. Кстати, морские буровые установки относятся к числу самых крупных искусственных сооружений, созданных когда-либо человечеством (за всю его историю). Стационарные конструкции, даже для средних глубин, по размерам в два-три раза превосходят самые грандиозные здания и сооружения на поверхности.

А космические исследования? Первые астронавты на Луне — члены экспедиций «Аполлон-11, -12, -14» — были по совместительству и космическими буровиками. В экспедиции «Аполлон-12» из трех часов, проведенных на Луне, астронавты занимались бурением 35–40 минут (четверть лунной жизни!) и отобрали пробы грунта с глубины 70 см. А наши космические установки «Луна-16, -20 и -24»? Это уже не просто космические корабли, а буровые станки с ракетными двигателями. Здесь буровая техника опережает на планете даже людей. Полная автоматика, безотказность в работе и заслуженный успех.

Более подробно о бурении во льдах, о морском и космическом бурении как о перспективах развития профессии бурильщика мы поговорим отдельно, а сейчас ответим на вопросы —

Кто и что делает в бурении

Вы обратили внимание? Во всех перечисленных случаях буровики идут в первых рядах. Отбуривают ли они для геологов поисковые и разведочные скважины, исследуют ли для инженеров-строителей грунты под здания, прокладывают ли наземные трассы или создают подземные галереи метро — они всегда в авангарде. Первопроходец — существенная, но не главная особенность в профессии бурильщика. Не менее важны и интересны вторая и третья особенности: широта рабочего диапазона и неограниченные возможности для перемещений. Не ясно? Сейчас поясним.

Буровик — всегда специалист весьма широкого профиля. Эта профессия не имеет узкой специализации. Во-первых, буровой мастер может работать на самых разнообразных станках — от ручного мотобура до стационарного гиганта. Достаточно лишь стажировки для приобретения навыков. А во-вторых, опытный буровик одновременно является и шофером, трактористом, токарем, сварщиком, плотником, электриком, монтажником-верхолазом… Короче, хороший буровик — всегда мастер на все руки. Разумеется, все свои многочисленные умения он приобретает не на подготовительных курсах. Отнюдь нет. Такое и невозможно.