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.

---

Необходимо только учитывать, что скважина глубиной 3000–3500 м — это уже небольшой завод с многочисленными цехами и службами, а скажем, сверхглубокая скважина СГ-3, которая отбуривается сейчас на Кольском полуострове, это уже целый комбинат. Лишь на геофизические исследования в этой скважине, в том числе и на измерения ее направления, уходят недели непрерывной работы огромного коллектива.

Надо сказать, что глубинные слои земных недр покоряются с невероятным сопротивлением, возрастающим с каждым новым метром глубины. При современном уровне развития техники глубина 18 км является своеобразным рубежом, преодолеть который пока что трудно даже теоретически.

Рис. 15. Наиболе глубокие буровь скважины.

Для наглядности можно привести перечень рекордов в покорении глубин (рис. 15). Семитысячный рубеж был пройден лишь в 1958 г. скважиной Юнивер-сити ЕЕ-1 (США) — глубина 7782 м. Рекорд держался 12 лет и был побит в 1970 г. скважиной 1-СЛ-5407 в штате Луизиана — 7803 м. Далее, в 1972 г. в штате Техас была достигнута глубина 8687 м, а в следующем году пробурена скважина 1-Бейден в штате Оклахома — 9159 м. Еще через год — в 1974 г. там же достигнута глубина 9583 м (скважина «Берта Роджерс»).

В семействе сверхглубоких скважин «Берта Роджерс», первой перешагнувшая 9,5-километровый рубеж, была разведочная, а не исследовательская. Для ее проходки специалисты использовали мощную буровую установку грузоподъемностью 1000 тонн… высвободившуюся после строительства пусковых ракетных шахт. Практически не ограниченный запас мощности позволял буровикам-проходчикам штурмовать недра классическим буровым методом: вращать 9-километровую колонну стальных труб сверхмощным ротором, находящимся на земной поверхности, и вырывать эту колонну из недр, используя исполинскую силу лебедок. Но даже такое — сверхмощное, сверхтяжелое и сверхпрочное — буровое оборудование не смогло противостоять повышенному пластовому давлению. На глубине 9583 м недра вытолкнули буровой инструмент с забоя — бурение пришлось прекратить из-за прорыва расплавленной серы из потревоженных пластов.

Этот результат долго держался как рекордный, а по мнению скептиков (которые всегда есть), он являлся еще и аргументом в пользу ненужности самой идеи сверхглубокого бурения.

В нашей стране сейчас бурятся две сверхглубокие скважины: уже упоминавшаяся СГ-3 на Кольском полуострове (заложена в 1970 г.) и Саатлинская в Азербайджане (заложена в 1977 г.). Кольская скважина 6 июня 1979 г. побила рекорд глубины бурения и зачеркнула «аргумент» скептиков. Но зафиксировать новый рекорд невозможно, поскольку работы здесь продолжаются и каждый день (неделя или месяц) приносит очередной новый рекорд, на сантиметры, на метры превышающий достижения предыдущего дня. Проектная глубина Кольской скважины — 15 км, Саатлинской—11 км. Цифры в настоящее время поистине фантастические; такую глубину по самым смелым прогнозам предполагалось достигнуть лишь в начале XXI века. А сейчас — в 80-х годах нашего века —

Насколько заглянули внутрь Земли

«Бросок к недрам», «Штурм геокосмоса», «Старт в глубь Земли», «В глубь за тайнами», «К глубинам планеты» и даже «Окно в преисподнюю» — в этих необычных, звонких журналистских названиях статей своеобразно отразилось и продолжает отражаться удивление грандиозностью программы сверхглубокого бурения. Стало уже привычным высказывание видного советского геолога В. В. Белоусова о том, что создалось положение, когда мир звезд и галактик — далекое космическое пространство оказалось известным нам в некоторых отношениях лучше, чем глубины нашей собственной планеты. Такое положение не могло не ускорить практическое созревание идеи сверхглубокого бурения. Эпоха сверхглубокого бурения началась с конца 50-х годов (именно тогда появилась техническая возможность пробиться к большим глубинам), когда советские ученые начали разрабатывать программу такого бурения.

В 1961 г. начал реализовываться американский проект «Мохол» — бурение на мантию Земли. Скважину заложили на дне Тихого океана около острова Гуадалупе под 4-километровой толщей воды. Ожидалось, что буровой снаряд, пройдя тонкий слой рыхлых донных осадков, погрузится в 5,5-километровую толщу твердых пород, преодолеет их — и в руках исследователей окажется таинственное и долгожданное вещество мантии. Однако… все сложилось не так, как было задумано в проекте. Пробурив 36 метров и подняв снаряд с породой-керном на борт судна, специалисты-буровики затем не смогли снова попасть бурильной колонной в скважину на дне океана; устье скважины потеряли навсегда.

Но не потеряли надежду. Предельно отработав и отшлифовав технику и технологию нефтеразведочного бурения на шельфе, американские инженеры и ученые построили специальное судно для морского бурения грузоподъемностью 10 тыс. тонн. Судно назвали «Гломар Челленджер», что в переводе означает «Морской гигант, бросающий вызов». В 1968 г. «Гломар Чашленджер» вышел в океан и к 1975 г., когда был завершен этот проект сверхглубокого бурения, на дне под 1000-метровой толщей воды была пробурена скважина, которая хотя и вскрыла породы верхних слоев океанского дна, однако ни слова не сказала о нижних его этажах. Вызов, брошенный «Морским гигантом», недрами не был принят.

Американский проект глубоководного бурения скважин в океанах превратился позднее в международный с участием ряда других стран, в том числе и Советского Союза. С борта судна «Гломар Челленджер» за 96 рейсов было пробурено около 600 скважин во всех океанах. Теперь (в январе 1985 г.) на смену ему вышло в свое первое плавание новое научно-исследовательское буровое судно «Джойдес Ресолюшн» («JOIDES Resolution»). Скважины, пробуренные с этого судна в районе Багамских островов, достигли отметки 1600 м под дном океана. Дальнейшие планы предусматривают бурение в Норвежском и Тирренском морях, Баффиновом заливе, других морях и океанах. С особым интересом ждут ученые результатов бурения в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов.

Нет сомнения в большой ценности для науки океанического проекта глубокого бурения, что и обусловило участие в нем советских ученых. Но, будучи самым обширным материковым государством, наша страна особенно заинтересована в выяснении закономерностей строения и развития континентальной земной коры, чтобы иметь научную основу для прогноза полезных ископаемых. В связи с этим и была разработана комплексная программа изучения глубинного строения земных недр территории нашей страны.

Первенцами среди отечественных сверхглубоких скважин были Аралсорская СГ-1 (6805 м) и Биикжальская СГ-2 (6028 м), если считать их в порядке заложения. Но по значимости, по ценности научных геологических и технических результатов лидером, безусловно, стала Кольская СГ-3 (рис. 16). Нам посчастливилось побывать на этом «заводе в тундре». Да и было бы странно, работая в геологии на северо-западе страны, не посетить это одно из современных технических чудес света! Многое удивляет, поражает и восхищает здесь специалиста, наполняет гордостью за отечественную научную и инженерную мысль. Еще большее удивление вызывает эта грандиозная программа у неспециалистов, например журналистов. Вот как отразились вехи истории Кольской сверхглубокой в хронике нашего времени.

Рис. 16. Буровая вышка Кольской сверхглубокой скважины.

«Мы плохо знаем, как устроена Земля, а нам, ее обитателям, это непростительно. При радиусе Земли в 6370 км человек проник в глубь ее шахтами на три, а скважинами — на семь километров, что составляет соответственно 0,05 и 0,1 процента. Это в немалой степени и определяет весьма низкий уровень наших знаний о строении Земли…

Мы рассчитываем и на прямое более глубокое проникновение в земные недра буровыми скважинами, в первую очередь до 10–15 км, а затем и глубже. Такие скважины уже бурятся» (Академик В. Смирнов. 7 октября 1975 г. «Правда»).

«Преодолеть земное притяжение и уйти в заманчивую бесконечность космоса… оказалось легче, чем пробиться на 10—15-километровую глубь Земли. Хотя прежде всего недра таких глубин обещают человечеству реальные богатства. Пока что максимум, который достигнут буровым инструментом, — 9583 м в США и около 8 тыс. м у нас в стране, на Кольском полуострове. Бурение Кольской скважины продолжается» (5 февраля 1978 г. «Социалистическая индустрия»).

«До 1979 г. самой глубокой в мире скважиной была скважина, пробуренная в США, — 9583 м. В июне 1979 г. проходчики Кольской сверхглубокой пересекли рубеж абсолютного мирового рекорда. В прошлом году скважина достигла отметки 10 500 м, а в начале нынешнего — 10 780 м.

В результате наша страна стала лидером в сверхглубоком бурении и комплексном исследовании слоев земной коры, сложенных самыми твердыми кристаллическими породами. Получены уникальные образцы горных пород, представляющих каждый дециметр вскрытого скважиной разреза» (14 июля 1981 г. «Ленинградская правда»).