Maximálna hĺbka vŕtania. Kde je najhlbší ropný vrt

"Doktor Huberman, čo ste to tam preboha kopali?" - poznámka z publika prerušila správu ruského vedca na stretnutí UNESCO v Austrálii. Pár týždňov predtým, v apríli 1995, zaplavila svet vlna správ o záhadnej nehode v superhlbokej studni Kola.

Údajne pri priblížení na 13. kilometri prístroje zaznamenali zvláštny hluk vychádzajúci z útrob planéty – žlté noviny jednohlasne ubezpečovali, že takto môžu znieť len výkriky hriešnikov z podsvetia. Niekoľko sekúnd po objavení sa hrozného zvuku zabúril výbuch ...

Priestor pod nohami

Koncom 70. a začiatkom 80. rokov bolo získanie práce v Kola Superdeep, ako studňu familiárne nazývajú obyvatelia dediny Zapolyarny v Murmanskej oblasti, ťažšie ako dostať sa do kozmonautského zboru. Zo stoviek uchádzačov bol vybraný jeden alebo dvaja. Spolu s príkazom na zamestnanie dostali šťastlivci samostatný byt a plat rovný dvojnásobku alebo trojnásobku platu moskovských profesorov. Na studni súčasne pracovalo 16 výskumných laboratórií, každé malo veľkosť priemernej rastliny. Iba Nemci kopali zem s takou vytrvalosťou, ale ako svedčí Guinessova kniha rekordov, najhlbšia nemecká studňa je takmer o polovicu dlhšia ako naša.

Vzdialené galaxie ľudstvo študovalo oveľa lepšie ako to, čo je pod zemskou kôrou niekoľko kilometrov od nás. Kola Superdeep - druh ďalekohľadu v tajomnom vnútorný svet planét.

Od začiatku 20. storočia sa verilo, že Zem pozostáva z kôry, plášťa a jadra. Zároveň nikto nevedel povedať, kde končí jedna vrstva a začína ďalšia. Vedci ani nevedeli, z čoho vlastne tieto vrstvy pozostávajú. Asi pred 40 rokmi si boli istí, že vrstva žuly začína v hĺbke 50 metrov a pokračuje až do 3 kilometrov a potom prídu čadiče. Očakávalo sa, že sa stretne s plášťom v hĺbke 15 až 18 kilometrov. V skutočnosti sa všetko ukázalo úplne inak. A hoci sa v školských učebniciach stále píše, že Zem pozostáva z troch vrstiev, vedci z Kola Superdeep dokázali, že to tak nie je.

Baltický štít

Projekty cestovania hlboko do Zeme sa objavili začiatkom 60. rokov v niekoľkých krajinách naraz. Skúšali vŕtať studne na tých miestach, kde mala byť kôra tenšia – cieľom bolo dosiahnuť plášť. Napríklad Američania vŕtali v oblasti ostrova Maui na Havaji, kde podľa seizmických štúdií prastaré horniny siahajú pod dno oceánu a plášť sa nachádza v hĺbke asi 5 kilometrov pod štvorkilometrovou hranicou. vodný stĺpec. Žiaľ, ani jedna oceánska vrtná súprava neprenikla hlbšie ako 3 kilometre. Vo všeobecnosti takmer všetky projekty ultrahlbokých vrtov záhadne skončili v hĺbke troch kilometrov. Práve v tomto momente sa Búrom začalo diať niečo zvláštne: buď sa dostali do nečakaných super horúcich oblastí, alebo sa zdalo, že ich uhryzlo nejaké nevídané monštrum. Hlbšie ako 3 kilometre sa prerazilo len 5 studní, z toho 4 sovietske. A iba Kola Superdeep bola predurčená prekonať značku 7 kilometrov.

Prvotné domáce projekty zahŕňali aj podmorské vrty – v Kaspickom mori alebo na Bajkale. Ale v roku 1963 presvedčil vrtný vedec Nikolaj Timofeev Štátny výbor o vede a technike ZSSR, že je potrebné vytvoriť studňu na kontinente. Hoci by vŕtanie trvalo oveľa dlhšie, veril, že studňa bude z vedeckého hľadiska oveľa cennejšia, pretože práve v hrúbke kontinentálnych dosiek sa v praveku odohrávali najvýznamnejšie pohyby. zemské skaly. Miesto vrtu nebolo vybrané náhodou na polostrove Kola. Polostrov sa nachádza na takzvanom Baltskom štíte, ktorý sa skladá z najstarších skál, ktoré ľudstvo pozná.

Niekoľkokilometrový úsek vrstiev Baltického štítu je jasnou históriou planéty za posledné 3 miliardy rokov.

Dobyvateľ hlbín

Vzhľad vrtnej súpravy Kola dokáže laika sklamať. Studňa nevyzerá ako baňa, ktorú nám kreslí naša fantázia. Pod zemou nie sú žiadne zostupy, do hrúbky ide len vrták s priemerom niečo vyše 20 centimetrov. Imaginárny úsek superhlbokej studne Kola vyzerá ako tenká ihla, ktorá prerazila hrúbku zeme. Vŕtačka s početnými senzormi umiestnenými na konci ihly sa niekoľko dní zdvíha a spúšťa. Rýchlejšie je nemožné: najsilnejší kompozitný kábel sa môže zlomiť vlastnou váhou.

Čo sa deje v hlbinách, nie je s určitosťou známe. Teplota životné prostredie, hluk a ďalšie parametre sa prenášajú smerom nahor s minútovým oneskorením. Vrtači však hovoria, že aj takýto kontakt s žalárom môže poriadne vydesiť. Zvuky prichádzajúce zdola sú skutočne ako výkriky a vytie. K tomu sa dá pridať dlhý zoznam nehody, ktoré prenasledovali Kola Superdeep, keď dosiahol hĺbku 10 kilometrov. Dvakrát bol vrták vybratý roztavený, hoci teploty, z ktorých sa môže roztaviť, sú porovnateľné s teplotou povrchu Slnka. Raz sa zdalo, že kábel je vytiahnutý zospodu - a odrezaný. Následne pri vŕtaní na tom istom mieste neboli nájdené žiadne zvyšky kábla. Čo spôsobilo tieto a mnohé ďalšie nehody, je zatiaľ záhadou. Tie však vôbec neboli dôvodom na zastavenie vŕtania útrob Baltického štítu.

12 000 metrov objavu a nejaké peklo

"Máme najhlbšiu dieru na svete - takto by ste ju mali používať!" - trpko zvolá stály riaditeľ výskumného a výrobného centra "Kola Superdeep" David Guberman. Za prvých 30 rokov existencie Kola Superdeep prerazili sovietski a potom ruskí vedci do hĺbky 12 262 metrov. Od roku 1995 sa však vŕtanie zastavilo: projekt nemal kto financovať. To, čo je pridelené v rámci vedeckých programov UNESCO, stačí len na udržiavanie vrtnej stanice v prevádzkyschopnom stave a štúdium predtým vyťažených vzoriek hornín.

Huberman s ľútosťou spomína, koľko vedeckých objavov sa udialo v Kola Superdeep. Doslova každý meter bol zjavením. Studňa ukázala, že takmer všetky naše doterajšie poznatky o stavbe zemskej kôry sú nesprávne. Ukázalo sa, že Zem vôbec nie je ako poschodová torta. „Až do 4 kilometrov išlo všetko podľa teórie a potom sa začal súdny deň,“ hovorí Guberman. Teoretici sľúbili, že teplota Baltického štítu zostane relatívne nízka do hĺbky najmenej 15 kilometrov. Podľa toho bude možné vykopať studňu až takmer 20 kilometrov, len po plášť. Ale už na 5 kilometroch okolitá teplota prekročila 700 °C, pri siedmich - cez 1200 °C a v hĺbke 12 pražila o viac ako 2200 °C - 1000 °C vyššie, ako sa predpokladalo. Kolskí vrtáci spochybnili teóriu o vrstvenej štruktúre zemskej kôry – minimálne v rozsahu do 12 262 metrov. V škole nás učili: sú tam mladé horniny, žuly, bazalty, plášť a jadro. Ukázalo sa však, že žuly sú o 3 kilometre nižšie, ako sa očakávalo. Ďalej boli bazalty. Vôbec sa nenašli. Všetky vrty prebiehali v žulovej vrstve. Ide o mimoriadne dôležitý objav, pretože všetky naše predstavy o pôvode a distribúcii minerálov sú spojené s teóriou vrstevnatej stavby Zeme.

Ďalšie prekvapenie: život na planéte Zem vznikol, ukazuje sa, o 1,5 miliardy rokov skôr, ako sa očakávalo. V hĺbkach, kde sa verilo, že neexistuje žiadna organická hmota, sa našlo 14 druhov fosílnych mikroorganizmov - vek hlbokých vrstiev presiahol 2,8 miliardy rokov. Pre viac veľké hĺbky, kde nie sú sedimentárne horniny, sa metán objavil v obrovských koncentráciách. To úplne a úplne zničilo teóriu biologického pôvodu uhľovodíkov, ako je ropa a plyn.

Nechýbali ani takmer fantastické senzácie. Keď koncom 70-tych rokov sovietska automatická vesmírna stanica priviezla na Zem 124 gramov mesačnej pôdy, vedci z Kola Science Center zistili, že je to ako dve kvapky vody podobné vzorkám z hĺbky 3 kilometrov. A vznikla hypotéza: Mesiac sa odtrhol od polostrova Kola. Teraz presne hľadajú kde.

V histórii Kola Superdeep to nebolo bez mystiky. Oficiálne, ako už bolo spomenuté, sa studňa zastavila pre nedostatok financií. Náhoda alebo nie – ale práve v tom roku 1995 sa v hĺbke bane ozval silný výbuch neznámej povahy. Novinári fínskych novín sa prebili k obyvateľom Zapolyarny - a svet šokoval príbeh o démonovi, ktorý vyletel z útrob planéty.

„Keď sa ma na tento záhadný príbeh v UNESCO pýtali, nevedel som, čo odpovedať. Na jednej strane je to hovadina. Na druhej strane som ako poctivý vedec nemohol povedať, že viem, čo sa tu presne stalo. Bol zaznamenaný veľmi zvláštny zvuk, potom došlo k výbuchu... O niekoľko dní neskôr sa nič také v rovnakej hĺbke nenašlo, “spomína akademik David Huberman.

Celkom neočakávane pre všetkých sa potvrdili predpovede Alexeja Tolstého z románu „Hyperboloid inžiniera Garina“. V hĺbke vyše 9,5 kilometra objavili skutočný sklad všetkých druhov minerálov, najmä zlata. Skutočný olivínový pás, ktorý spisovateľ brilantne predpovedal. Zlato v ňom je 78 gramov na tonu. Mimochodom, priemyselná výroba je možná pri koncentrácii 34 gramov na tonu. Možno v blízkej budúcnosti bude ľudstvo schopné využiť toto bohatstvo.

Preniknúť do tajomstiev, ktoré máme pod nohami, nie je o nič jednoduchšie, ako spoznať všetky tajomstvá Vesmíru nad našimi hlavami. A možno ešte ťažšie, pretože na to, aby sme mohli nahliadnuť do hlbín Zeme, je potrebná veľmi hlboká studňa.

Ciele vŕtania sú rôzne (napríklad produkcia ropy), no ultrahlboké (viac ako 6 km) vrty potrebujú predovšetkým vedci, ktorí chcú vedieť, čo je zaujímavé vo vnútri našej planéty. Kde sú také „okná“ do stredu Zeme a ako sa volá najhlbšie vŕtaná studňa, vám prezradíme v tomto článku. Najprv len jedno vysvetlenie.

Vŕtanie je možné vykonávať zvisle nadol aj pod uhlom k zemskému povrchu. V druhom prípade môže byť rozsah veľmi veľký, ale hĺbka, ak sa meria od ústia (začiatok studne na povrchu) po najhlbší bod v črevách, je menšia ako tie, ktoré prebiehajú kolmo.

Príkladom je jedna z vrtov poľa Chayvinskoye, ktorej dĺžka dosiahla 12 700 m, ale v hĺbke je výrazne nižšia ako najhlbšie studne.

Táto studňa s hĺbkou 7520 m sa nachádza na území moderného Západná Ukrajina. Práce na ňom sa však uskutočnili v ZSSR v rokoch 1975-1982.

Účelom vytvorenia tohto jedného z najhlbších vrtov v ZSSR bola ťažba nerastov (ropa a plyn), ale dôležitou úlohou bolo aj štúdium útrob zeme.

9 Studňa En-Yakhinskaya

Neďaleko mesta Novy Urengoy v okrese Yamalo-Nenets. Účelom vŕtania Zeme bolo zistiť zloženie zemskej kôry v mieste vŕtania a určiť rentabilitu vývoja veľkých hĺbok pre ťažbu.

Ako to už pri ultra hlbokých vrtoch býva, podložie pripravilo pre výskumníkov mnohé „prekvapenia“. Napríklad v hĺbke asi 4 km dosiahla teplota +125 (vyššia ako vypočítaná) a po ďalších 3 km už bola teplota +210 stupňov. Napriek tomu vedci svoj výskum dokončili a v roku 2006 bol vrt zlikvidovaný.

8 Saatli v Azerbajdžane

V ZSSR bol na území Azerbajdžanskej republiky vyvŕtaný jeden z najhlbších vrtov na svete, Saatli. Plánovalo sa dosiahnuť jeho hĺbku 11 km a vykonať rôzne štúdie týkajúce sa štruktúry zemskej kôry a vývoja ropy v rôznych hĺbkach.

Zaujímam sa o

Takú hlbokú studňu však nebolo možné vyvŕtať, ako sa to stáva veľmi, veľmi často. Počas prevádzky stroje často zlyhávajú v dôsledku extrémne vysokých teplôt a tlakov; studňa je zakrivená, pretože tvrdosť rôznych hornín nie je rovnomerná; často drobná porucha so sebou prináša také problémy, že ich riešenie si vyžaduje viac finančných prostriedkov ako vytvorenie nového.

Takže v tomto prípade, napriek tomu, že materiály získané ako výsledok vŕtania boli veľmi cenné, práce museli byť zastavené vo výške okolo 8324 m.

7 Zisterdorf - najhlbší v Rakúsku

Ďalší hlboký vrt bol vyvŕtaný v Rakúsku, neďaleko mesta Zisterdorf. Neďaleko sa nachádzali plynové a ropné polia a geológovia dúfali, že ultra hlboký vrt umožní superzisky v oblasti ťažby.

Zemný plyn bol skutočne objavený vo veľmi značnej hĺbke - k zúfalstvu odborníkov ho nebolo možné extrahovať. Ďalšie vŕtanie sa skončilo nehodou, steny studne sa zrútili.
Obnovovať nemalo zmysel, rozhodli sa neďaleko vyvŕtať ďalší, no nič zaujímavé pre priemyselníkov sa v ňom nenašlo.

6 univerzít v USA

Jednou z najhlbších studní na Zemi je Univerzita v USA. Jeho hĺbka je 8686 m. Materiály získané v dôsledku vŕtania sú veľmi zaujímavé, pretože poskytujú nový materiál o štruktúre planéty, na ktorej žijeme.

Prekvapivo sa v dôsledku toho ukázalo, že pravdu nemali vedci, ale spisovatelia sci-fi: v útrobách sú vrstvy minerálov a život existuje vo veľkých hĺbkach – avšak, rozprávame sa o baktériách!

V deväťdesiatych rokoch sa v Nemecku začalo s vŕtaním ultrahlbokého vrtu Hauptborung. Plánovalo sa dosiahnuť hĺbku 12 km, ale ako to už pri ultrahlbokých baniach býva, plány neboli úspešné. Už okolo 7 metrov sa začali problémy so strojmi: vŕtanie kolmo nadol sa stalo nemožným, baňa sa začala čoraz viac odkláňať do strany. Každý meter sa dával s ťažkosťami a teplota extrémne rástla.

Nakoniec, keď horúčavy dosiahli 270 stupňov a nekonečné nehody a zlyhania všetkých vyčerpali, bolo rozhodnuté prerušiť práce. Stalo sa tak v hĺbke 9,1 km, čo robí vrt Hauptborung jedným z najhlbších.

Vedecký materiál získaný z vrtov sa stal základom pre tisíce štúdií a samotná baňa sa v súčasnosti využíva na turistické účely.

4 Badenská jednotka

V USA sa Lone Star v roku 1970 pokúsila vyvŕtať ultrahlbokú studňu. Miesto v blízkosti mesta Anadarko v Oklahome nebolo vybrané náhodou: divoká zver a vysoký vedecký potenciál tu vytvárajú vhodnú príležitosť na vŕtanie studne a jej štúdium.

Práce prebiehali viac ako rok a za tento čas navŕtali do hĺbky 9159 m, čo umožňuje zaradiť ho medzi najhlbšie bane na svete.

A na záver uvádzame tri najhlbšie studne sveta. Na treťom mieste je Bertha Rogers - prvý ultrahlboký vrt na svete, ktorý však nezostal dlho najhlbším. Už po krátkom čase sa objavila najhlbšia studňa v ZSSR, Kola.

Bertha Rogers bola vŕtaná hlavne ťažobnou spoločnosťou GHK zemný plyn. Cieľom práce bolo hľadanie plynu vo veľkých hĺbkach. Práce sa začali v roku 1970, keď sa o zemskom vnútri vedelo len veľmi málo.

Spoločnosť vkladala veľké nádeje do miesta v okrese Washita, pretože v Oklahome je veľa minerálov a vedci si vtedy mysleli, že v hrúbke zeme sú celé vrstvy ropy a plynu. 500 dní práce a obrovské finančné prostriedky investované do projektu sa však ukázali ako zbytočné: vrták sa roztopil vo vrstve tekutej síry a plyn či ropu nebolo možné nájsť.

Okrem toho sa počas vŕtania neuskutočnil vedecký výskum, keďže vrt mal len komerčný význam.

2 KTB-Oberpfalz

Na druhom mieste v našom rebríčku je nemecký vrt Oberpfalz, ktorý dosiahol hĺbku takmer 10 km.

Táto baňa drží rekord ako najhlbší vertikálny vrt, keďže bez vybočenia do strany ide do hĺbky 7500 m! Ide o bezprecedentný údaj, pretože bane vo veľkých hĺbkach sa nevyhnutne ohýbajú, no unikátne vybavenie vedcov z Nemecka umožnilo posúvať vrták vertikálne nadol veľmi dlho.

Nie tak veľký a rozdiel v priemere. Ultra hlboké studne začínajú na povrchu zeme dierou s pomerne veľkým priemerom (v Oberpfalzi - 71 cm) a potom sa postupne zužujú. Na dne má nemecká studňa priemer len asi 16 cm.

Dôvod, prečo museli byť práce zastavené, je rovnaký ako vo všetkých ostatných prípadoch – porucha zariadenia v dôsledku vysokých teplôt.

1 Kolská studňa – najhlbšia na svete

Za hlúpu legendu vďačíme „kačičke“, ktorá sa objavila v západnej tlači, kde sa s odvolaním sa na mýtického „vedca svetového mena“ Azzakova hovorilo o „stvorení“, ktoré uniklo z bane, ktorej teplota dosiahla 1000 stupňov, o stonoch miliónov ľudí, ktorí sa prihlásili na vypnutie mikrofónu a tak ďalej.

Na prvý pohľad je jasné, že príbeh je šitý bielou niťou (a bol uverejnený, mimochodom, na prvého apríla): teplota v bani nebola vyššia ako 220 stupňov, ale aj s ňou ako pri 1000 stupňoch nemôže fungovať žiadny mikrofón; stvorenia nevypukli a menovaný vedec neexistuje.

Kolská studňa je najhlbšia na svete. Jeho hĺbka dosahuje 12262 m, čím výrazne prevyšuje hĺbku ostatných baní. Ale nie dĺžka! Teraz možno pomenovať najmenej tri vrty - Katar, Sachalin-1 a jednu z vrtov poľa Chayvo (Z-42) - ktoré sú dlhšie, ale nie hlbšie.
Kolskaya dala vedcom kolosálny materiál, ktorý ešte nebol úplne spracovaný a pochopený.

Miesto	názov	Krajina	Hĺbka
1	Kola	ZSSR	12262
2	KTB-Oberpfalz	Nemecko	9900
3	USA	9583
4	badenská jednotka	USA	9159
5	Nemecko	9100
6	USA	8686
7	Zisterdorf	Rakúsko	8553
8	ZSSR (moderný Azerbajdžan)	8324
9	Rusko	8250
10	Ševčenkovskaja	ZSSR (Ukrajina)	7520

V hĺbke 410-660 kilometrov pod povrchom Zeme, oceánom archejského obdobia. Takéto objavy by neboli možné bez metód ultrahlbokého vŕtania vyvinutých a používaných v Sovietskom zväze. Jedným z artefaktov tých čias je superhlboká studňa Kola (SG-3), ktorá aj 24 rokov po ukončení vŕtania zostáva najhlbšou na svete. Prečo bola vyvŕtaná a aké objavy pomohla urobiť, uvádza Lenta.ru.

priekopníkov ultra hlboké vŕtanie vystúpili Američania. Pravda, v rozľahlosti oceánu: do pilotného projektu zapojili loď Glomar Challenger, navrhnutú práve na tento účel. Medzitým sa v Sovietskom zväze aktívne rozvíjala zodpovedajúca teoretická základňa.

V máji 1970 sa na severe regiónu Murmansk, 10 kilometrov od mesta Zapolyarny, začalo vŕtať na superhlbokej studni Kola. Ako sa dalo očakávať, bolo to načasované tak, aby sa zhodovalo so stým výročím narodenia Lenina. Na rozdiel od iných ultra hlbokých vrtov bol SG-3 vyvŕtaný výlučne na vedecké účely a dokonca zorganizoval špeciálnu prieskumnú expedíciu.

Miesto vŕtania bolo unikátne: práve na Baltskom štíte v oblasti polostrova Kola vychádzajú na povrch staroveké skaly. Mnohé z nich majú tri miliardy rokov (samotná naša planéta má 4,5 miliardy rokov). Okrem toho je tu puklinový žľab Pečenga-Imandra-Varzug pohárovitá štruktúra vtlačená do prastarých skál, ktorej vznik sa vysvetľuje hlbokým zlomom.

Vedcom trvalo štyri roky, kým vyvŕtali studňu do hĺbky 7263 metrov. Doteraz sa neurobilo nič neobvyklé: použilo sa rovnaké zariadenie ako pri ťažbe ropy a plynu. Potom studňa stála celý rok nečinná: inštalácia bola upravená na vŕtanie turbínou. Po modernizácii bolo možné navŕtať asi 60 metrov za mesiac.

Hĺbka siedmich kilometrov priniesla prekvapenia: striedanie tvrdých a nie veľmi hustých skál. Nehody sú čoraz častejšie a vo vrte sa objavilo veľa jaskýň. Vŕtanie pokračovalo až do roku 1983, kedy hĺbka SG-3 dosiahla 12 kilometrov. Potom vedci zhromaždili veľkú konferenciu a hovorili o svojich úspechoch.

Neopatrnou manipuláciou s vrtákom však zostal v bani päťkilometrový úsek. Niekoľko mesiacov sa ho pokúšali získať, no nepodarilo sa im to. Bolo rozhodnuté opäť začať vŕtať z hĺbky siedmich kilometrov. Pre náročnosť operácie sa vŕtala nielen hlavná šachta, ale aj štyri doplnkové. Obnovenie stratených metrov trvalo šesť rokov: v roku 1990 dosiahol vrt hĺbku 12 262 metrov a stal sa tak najhlbším na svete.

O dva roky neskôr bolo vŕtanie zastavené, následne studňa zakonzervovaná, no v skutočnosti bola opustená.

Napriek tomu sa v superhlbokej studni Kola urobilo veľa objavov. Inžinieri vytvorili celý systém ultra hlbokého vŕtania. Náročnosť bola nielen v hĺbke, ale aj vo vysokých teplotách (až 200 stupňov Celzia) vzhľadom na intenzitu práce vrtákov.

Vedci sa nielen presunuli hlboko do Zeme, ale tiež zdvihli vzorky hornín a jadrá na analýzu. Mimochodom, práve oni študovali mesačnú pôdu a zistili, že jej zloženie takmer úplne zodpovedá horninám vyťaženým zo studne Kola z hĺbky asi troch kilometrov.

V hĺbke viac ako deväť kilometrov našli ložiská nerastov vrátane zlata: v olivínovej vrstve je to až 78 gramov na tonu. A to nie je tak málo - ťažba zlata sa považuje za možnú pri 34 gramoch na tonu. Príjemným prekvapením pre vedcov, ako aj pre neďaleký závod, bol objav nového rudného horizontu medenoniklových rúd.

Vedci sa okrem iného dozvedeli, že žuly neprechádzajú do superpevnej čadičovej vrstvy: v skutočnosti sa za ňou nachádzali archejské ruly, ktoré sú tradične klasifikované ako puklinové horniny. To spôsobilo akúsi revolúciu v geologickej a geofyzikálnej vede a úplne zmenilo tradičné predstavy o útrobách Zeme.

Ďalší príjemné prekvapenie- objav v hĺbke 9-12 kilometrov vysoko poréznych puklinových hornín nasýtených vysoko mineralizovanými vodami. Podľa predpokladu vedcov sú to práve oni, kto je zodpovedný za vznik rúd, no predtým sa verilo, že k tomu dochádza len v oveľa menších hĺbkach.

Okrem iného sa ukázalo, že teplota útrob je o niečo vyššia, ako sa očakávalo: v hĺbke šiestich kilometrov sa získal teplotný gradient 20 stupňov Celzia na kilometer namiesto očakávaných 16. Bol stanovený rádiogénny pôvod tepelného toku, čo tiež nesúhlasilo s predchádzajúcimi hypotézami.

V hlbokých vrstvách starých viac ako 2,8 miliardy rokov našli vedci 14 druhov skamenených mikroorganizmov. To umožnilo posunúť dobu vzniku života na planéte o jeden a pol miliardy rokov. Vedci tiež zistili, že v hĺbkach nie sú žiadne sedimentárne horniny a je tam metán, čo navždy pochováva teóriu o biologickom pôvode uhľovodíkov.

Kola Superdeep Well OD koniec XIX storočia sa verilo, že Zem pozostáva z kôry, plášťa a jadra. Zároveň nikto nevedel povedať, kde končí jedna vrstva a začína ďalšia. Vedci ani nevedeli, z čoho vlastne tieto vrstvy pozostávajú. Asi pred 30 rokmi si vedci boli istí, že vrstva žuly začína v hĺbke 50 metrov a pokračuje až do troch kilometrov, a potom prídu čadiče. Plášť mal byť v hĺbke 15-18 kilometrov.

Ultra hlboká studňa, ktorá sa začala vŕtať v ZSSR na polostrove Kola, ukázala, že vedci sa mýlili ...

Ponorte sa tri miliardy rokov

Projekty cestovania hlboko do Zeme sa objavili začiatkom 60. rokov vo viacerých krajinách naraz. Američania ako prví vyvŕtali ultrahlboké vrty a pokúsili sa o to na miestach, kde mala byť podľa seizmických štúdií zemská kôra tenšia. Tieto miesta sa podľa výpočtov nachádzali na dne oceánov a za najperspektívnejšiu sa považovala oblasť pri ostrove Maui z havajskej skupiny, kde prastaré horniny ležia pod samotným dnom oceánu a zemský plášť sa nachádza približne na hĺbka päť kilometrov pod štvorkilometrovým vodným stĺpcom. Žiaľ, oba pokusy o prerazenie zemskej kôry na tomto mieste skončili neúspechom v hĺbke troch kilometrov.

Prvé domáce projekty zahŕňali aj podmorské vrty – v Kaspickom mori alebo na Bajkale. V roku 1963 však vrtný vedec Nikolaj Timofeev presvedčil Štátny výbor pre vedu a techniku ​​ZSSR, že na kontinente by mala byť vytvorená studňa. Hoci vŕtanie by trvalo neporovnateľne dlhšie, myslel si, že vrt bude z vedeckého hľadiska oveľa cennejší. Miesto vŕtania bolo vybrané na polostrove Kola, ktorý sa nachádza na takzvanom Baltskom štíte, ktorý pozostáva z najstarších suchozemských hornín, ktoré ľudstvo pozná. Niekoľkokilometrový úsek vrstiev štítu, ako ho vedci skoncipovali, mal ukázať obraz histórie planéty za posledné tri miliardy rokov.

Hlbšie a hlbšie a hlbšie...

Začiatok prác po takmer piatich rokoch príprav bol načasovaný na 100. výročie narodenia V.I. Lenin v roku 1970. Projekt sa začal naplno. Dobre prevádzkovaných 16 výskumných laboratórií, každé o veľkosti priemerného závodu; projekt osobne riadil minister geológie ZSSR Bežní zamestnanci dostávali trojnásobný plat. Každý mal zaručený byt v Moskve alebo Leningrade. Nie je prekvapujúce, že dostať sa do Kola Superdeep bolo oveľa ťažšie ako dostať sa do kozmonautského zboru.

Vzhľad studne bol schopný sklamať vonkajšieho pozorovateľa. Žiadne výťahy a točité schody vedúce hlboko do Zeme. Do podzemia sa dostal len vrták s priemerom niečo vyše 20 centimetrov. Vo všeobecnosti si možno Kolu superhlbokú predstaviť ako tenkú ihlu prerážajúcu hrúbku zeme. Vŕtačka umiestnená na konci tejto ihly s početnými senzormi sa po niekoľkých hodinách práce zdvihla takmer celý deň na kontrolu, čítanie a opravu a potom sa na deň spustila. Rýchlejšie je nemožné: najsilnejší kompozitný kábel (vrtná šnúra) by sa mohol vlastnou váhou zlomiť.

Čo sa dialo v hĺbke v čase vŕtania, nebolo s určitosťou známe. Okolitá teplota, hluk a ďalšie parametre sa prenášali smerom nahor s minútovým oneskorením. Napriek tomu vŕtači hovorili, že aj takýto kontakt s žalárom bol niekedy vážne desivý. Zvuky prichádzajúce zdola boli ako výkriky a vytie. K tomu môžeme pridať dlhý zoznam nehôd, ktoré prenasledovali superhlbinu Kola, keď dosiahla hĺbku 10 kilometrov. Dvakrát bol vrták vybratý roztavený, hoci teploty, z ktorých mohol nadobudnúť túto formu, sú porovnateľné s teplotou povrchu Slnka. Raz sa zdalo, že kábel je vytiahnutý zospodu - a odrezaný. Následne pri vŕtaní na tom istom mieste neboli nájdené žiadne zvyšky kábla. Čo spôsobilo tieto a mnohé ďalšie nehody, je zatiaľ záhadou. Tie však vôbec neboli dôvodom na zastavenie vŕtania útrob Baltického štítu.

V roku 1983, keď hĺbka vrtu dosiahla 12 066 metrov, boli práce dočasne zastavené: bolo rozhodnuté pripraviť materiály o ultrahlbokom vŕtaní pre Medzinárodný geologický kongres, ktorý sa mal konať v roku 1984 v Moskve. Na nej sa zahraniční vedci prvýkrát dozvedeli o samotnej existencii Kola Superdeep, o ktorej boli všetky informácie dovtedy utajované. Práce pokračovali 27.9.1984. Pri prvom zostupe vrtáka však došlo k nešťastiu – vrtná kolóna sa opäť zlomila. Bolo potrebné pokračovať vo vŕtaní z hĺbky 7000 metrov, čím sa vytvoril nový kmeň a do roku 1990 táto nová vetva dosiahla 12 262 metrov, čo bol absolútny rekord pre ultrahlboké vrty, prekonaný až v roku 2008. Vŕtanie bolo zastavené v roku 1992, tentoraz, ako sa ukázalo, navždy. Na ďalšie práce neboli financie.

Objavy a nálezy

Objavy uskutočnené v Kola Superdeep urobili skutočnú revolúciu v našom poznaní štruktúry zemskej kôry. Teoretici sľúbili, že teplota Baltického štítu zostane relatívne nízka do hĺbky najmenej 15 kilometrov. To znamená, že studňu možno navŕtať takmer do 20 kilometrov, len po plášť. Ale už na piatom kilometri teplota presahovala 700°C, na siedmom cez 1200°C a v hĺbke dvanásť pražila viac ako 2200°C.

Kolskí vrtáci spochybnili teóriu o vrstvenej štruktúre zemskej kôry – minimálne v rozsahu do 12 262 metrov. Verilo sa, že existuje povrchová vrstva (mladé skaly), potom by mali ísť žuly, bazalty, plášť a jadro. Ale ukázalo sa, že žuly sú o tri kilometre nižšie, ako sa očakávalo. Čadiče, ktoré mali pod nimi ležať, sa vôbec nenašli. Neuveriteľným prekvapením pre vedcov bolo množstvo trhlín a dutín v hĺbke viac ako 10 kilometrov. V týchto dutinách sa vrták kýval ako kyvadlo, čo viedlo k vážnym ťažkostiam pri práci v dôsledku jej odchýlky od vertikálna os. V dutinách bola zaznamenaná prítomnosť vodnej pary, ktorá sa tam pohybovala veľkou rýchlosťou, akoby ju unášali nejaké neznáme pumpy. Tieto dvojice vytvorili práve zvuky, ktoré vŕtačov nadchli.

Pre všetkých celkom nečakane sa potvrdila hypotéza spisovateľa Alexeja Tolstého o olivínovom páse vyjadrená v románe Hyperboloid inžiniera Garina. V hĺbke viac ako 9,5 kilometra objavili skutočný sklad všetkých druhov nerastov, najmä zlata, ktorých bolo 78 gramov na tonu. Mimochodom, priemyselná výroba sa vykonáva v koncentrácii 34 gramov na tonu.

Ďalšie prekvapenie: život na Zemi vznikol, ukazuje sa, o jeden a pol miliardy rokov skôr, ako sa očakávalo. V hĺbkach, kde, ako sa verilo, nemohla existovať žiadna organická hmota, sa našlo 14 druhov fosílnych mikroorganizmov (vek týchto vrstiev presiahol 2,8 miliardy rokov). V ešte väčších hĺbkach, kde už nie sú sedimentárne horniny, sa metán objavoval vo vysokých koncentráciách, čo napokon vyvrátilo teóriu o biologickom pôvode uhľovodíkov ako je ropa a plyn.

Nemožno nespomenúť objav, ktorý sa dosiahol pri porovnaní lunárnej pôdy dodanej sovietskou vesmírnou stanicou koncom 70. rokov z povrchu Mesiaca a vzoriek odobratých v studni Kola z hĺbky 3 kilometrov. Ukázalo sa, že tieto vzorky sú ako dva hrášky v struku. Niektorí astronómovia to považovali za dôkaz, že Mesiac sa kedysi odtrhol od Zeme v dôsledku kataklizmy (pravdepodobne zrážky planéty s veľkým asteroidom). Podľa iných však táto podobnosť len naznačuje, že Mesiac vznikol z rovnakého oblaku plynu a prachu ako Zem a v počiatočných geologických štádiách sa „vyvinuli“ rovnakým spôsobom.

Kola Superdeep predbehla dobu

Studňa Kola ukázala, že je možné ísť hlboko do Zeme na 14 a dokonca 15 kilometrov. Jedna takáto studňa je však sotva schopná poskytnúť zásadne nové poznatky o zemskej kôre. To si vyžaduje celú sieť vrtov vyvŕtaných na rôznych miestach zemského povrchu. Zdá sa však, že časy, keď sa ultrahlboké vrty robili na čisto vedecké účely, pominuli. Toto potešenie je príliš drahé. Moderné programy ultrahĺbkového vŕtania už nie sú také ambiciózne ako kedysi a sledujú praktické ciele.

Ide najmä o objavovanie a ťažbu nerastných surovín. V Spojených štátoch sa ťažba ropy a plynu z hĺbok 6-7 kilometrov už stáva samozrejmosťou. Z takýchto úrovní začne v budúcnosti čerpať uhľovodíkové suroviny aj Rusko. Aj tie hlboké vrty, ktoré sa teraz vŕtajú, však prinášajú množstvo cenných informácií, ktoré sa geológovia snažia zovšeobecniť, aby získali ucelený obraz, prinajmenšom povrchové vrstvy zemská kôra. Čo sa však skrýva nižšie, zostane ešte dlho záhadou. Iba vedci pracujúci na ultrahlbokých vrtoch, ako je Kola, ho môžu odhaliť pomocou najmodernejších vedeckých zariadení. V budúcnosti sa takéto studne stanú pre ľudstvo akýmsi ďalekohľadom do tajomného podsvetia planéty, o ktorom nevieme viac ako o vzdialených galaxiách.

Pokus o štúdium geologického rezu a hrúbky vulkanických hornín vynárajúcich sa na zemský povrch podnietil vedecké centrá a podobne ako oni výskumné organizácie, aby identifikovali pôvod hlbokých zlomov. Faktom je, že vzorky štruktúrnych hornín, ktoré boli predtým extrahované z útrob Zeme a Mesiaca, boli potom rovnako zaujímavé pre štúdium. A výber miesta položenia úst padol na existujúci obrovský miskovitý žľab, ktorého pôvod je spojený s prítomnosťou hlbokej chyby v oblasti polostrova Kola.

Verilo sa, že Zem je akýmsi sendvičom, ktorý pozostáva z kôry, plášťa a jadra. Do tejto doby boli sedimentárne horniny blízko povrchu dostatočne preskúmané pri vývoji ropných polí. Prieskum neželezných kovov bol zriedkavo sprevádzaný vrtmi pod hranicou 2000 metrov.

Kola SG (superhlbina), pod hĺbkou 5000 metrov, mala nájsť úsek vrstiev žuly a čadiča. Toto sa nestalo. Vŕtací projektil prerazil tvrdé žulové skaly až do výšky 7000 metrov. Ďalej klesanie prechádzalo cez relatívne mäkké pôdy, čo spôsobilo zrútenie stien šachty a vznik dutín. Rozpadajúca sa zemina zasekla hlavu nástroja natoľko, že pri zdvíhaní sa potrubný reťazec odlomil, čo viedlo k nehode. Studňa Kola mala tieto dávno overené učenia potvrdiť alebo vyvrátiť. Vedci sa navyše neodvážili uviesť intervaly, kde presne prechádzajú hranice medzi týmito tromi vrstvami. Kolský vrt bol určený na prieskum a štúdium ložísk nerastných surovín, určovanie zákonitostí a postupné vytváranie polí výskytu zásob surovín. Základom bola predovšetkým vedecká platnosť teórie fyzikálnych, hydrogeologických a iných parametrov zemských hĺbok. a spoľahlivé informácie o geologická stavba podložie mohlo poskytnúť iba ultrahlboké ponorenie kmeňa.

Medzitým dlhodobá príprava na začatie vrtných prác predpokladala: možnosť zvýšenia teploty pri jej prehlbovaní, zvýšenie hydrostatického tlaku vrstiev, nepredvídateľnosť správania hornín, ich stabilitu v dôsledku prítomnosť hornín a tlakov v nádrži.

Z technického hľadiska boli zohľadnené všetky možné ťažkosti a prekážky, ktoré by mohli viesť k spomaleniu procesu prehlbovania v dôsledku straty času na zakopnutie strely, poklesu rýchlosti vŕtania v dôsledku zmeny kategórie hornín. a zvýšenie nákladov na energiu pre dolné trysky.
Za najťažší faktor sa považovalo neustále zvyšovanie hmotnosti puzdra a vrtnej rúrky, keď sa prehlbovala.

Technický vývoj v oblasti:
- zvýšenie nosnosti, výkonu a iných charakteristík vrtných zariadení a zariadení;
- tepelná stabilita nástroja na rezanie hornín;
- automatizácia riadenia všetkých fáz procesu vŕtania;
- spracovanie informácií prichádzajúcich zo zóny dna;
- upozornenia na núdzové situácie s vrtnou rúrou alebo pažnicovou kolónou.

Potopenie ultrahlbokej šachty malo odhaliť správnosť či omyl vedeckej hypotézy o hlbokej štruktúre planéty.

Účelom tejto veľmi nákladnej stavby bolo študovať:
1. Hlboká štruktúra ložiska niklu Pechenga a kryštalická základňa Baltského štítu polostrova. Rozlúštenie obrysu ložiska polymetalov v Pechenga spojené s prejavmi rudných telies.
2. Štúdium povahy a síl, ktoré spôsobujú oddelenie hraníc listov kontinentálnej kôry. Identifikácia rezervoárových zón, motívov a povahy formovania vysoká teplota. Definícia fyzického a chemické zloženie voda, plyny vznikajúce v puklinách, póroch hornín.
3. Získanie vyčerpávajúceho materiálu o materiálovom zložení hornín a informácie o intervaloch medzi žulovými a čadičovými „tesneniami“ kôry. Komplexné štúdium fyzikálne a chemické vlastnosti extrahované jadro.
4. Vývoj pokročilých technické prostriedky a nové technológie na vŕtanie ultra hlbokých šácht. Možnosť aplikácie geofyzikálnych metód výskumu v zóne rudných prejavov.
5. Vývoj a tvorba najnovších zariadení na monitorovanie, testovanie, výskum, kontrolu procesu vŕtania.

Studňa Kola z väčšej časti spĺňala vedecké ciele. Úloha zahŕňala štúdium najstarších hornín, z ktorých sa planéta skladá, a poznanie tajomstiev procesov, ktoré sa v nich vyskytujú.

Geologické zdôvodnenie vrtov na polostrove Kola

Prieskum a ťažba ložísk úžitkových rúd je vždy predurčená vŕtaním hlbinných vrtov. A prečo práve na polostrove Kola a konkrétne v regióne Murmansk a určite v Pechenge. Predpokladom toho bola skutočnosť, že tento región bol považovaný za skutočnú zásobáreň nerastných surovín s najbohatšími zásobami najrôznejších rudných surovín (nikel, magnetity, apatity, sľuda, titán, meď).

Geologický výpočet, urobený na základe jadra z vrtu, však odhalil nezmyselnosť svetového vedeckého názoru. Ukázalo sa, že sedemkilometrovú hĺbku tvoria vulkanické a sedimentárne horniny (tufy, pieskovce, dolomity, brekcie). Pod týmto intervalom sa podľa očakávania mali nachádzať horniny oddeľujúce granitové a čadičové štruktúry. Ale, bohužiaľ, bazalty sa nikdy neobjavili.

Z geologického hľadiska bol Baltský štít polostrova s ​​čiastočným pokrytím územia Nórska, Švédska, Fínska a Karélie erodovaný a vyvíjaný po milióny storočí. Do geologického záznamu Pečengy sa najvýraznejšie podpísali prírodné výlevy, deštruktívne procesy vulkanizmu, javy magmatizmu, metamorfné modifikácie hornín, sedimentácia. To je tá časť baltského zloženého štítu, kde sa po miliardy rokov geologická história zásobníkové a rudné prejavy.

Stáročnej korózii boli vystavené najmä severné a východné časti povrchu štítu. V dôsledku toho ľadovce, vietor, voda a iné prírodné katastrofy akoby strhli (škrabali) vrchné vrstvy skál.

Výber miesta vrtu bol založený na vážnej erózii horných vrstiev a odhalení starovekých archejských útvarov Zeme. Tieto odkryvy výrazne priblížili a uľahčili prístup do podzemných zásobární prírody.

Dizajn superhlbokej studne

Ultra hlboké konštrukcie majú povinnú teleskopickú konštrukciu. V našom prípade bol počiatočný priemer ústia 92 cm a konečný 21,5.

Konštrukčný vodiaci stĺp alebo takzvaný vodič s priemerom 720 mm umožňoval prienik do hĺbky 39 lineárnych metrov. Prvá technická struna (stacionárne puzdro) s priemerom 324 mm a dĺžkou 2000 metrov; odnímateľný plášť 245 mm, s metrážou 8770 metrov. Ďalšie vŕtanie sa plánovalo vykonať s otvoreným otvorom po konštrukčnú značku. Kryštalické horniny umožnili počítať s dlhodobou stabilitou neopláštenej časti hradieb. Druhý odnímateľný stĺp, označený magnetickými značkami, by umožnil kontinuálne vzorkovanie jadra po celej dĺžke vrtu. Rádioaktívne značky na zvislom potrubí boli vyladené tak, aby zaznamenávali teplotu prostredia vŕtania.

Technické vybavenie vrtnej súpravy na vŕtanie ultrahlbokej studne

Vŕtanie od nuly bolo vykonané inštaláciou Uralmash-4E, to znamená sériovým zariadením používaným na vŕtanie hlbokých ropných a plynových vrtov. Do 2000 metrov bola šachta prevŕtaná oceľovými vrtnými rúrami s turbovrtákom na konci. Táto turbína, dlhá 46 metrov, s dlátom na konci, bola uvedená do rotácie pôsobením hlineného roztoku, ktorý bol čerpaný do potrubia pod tlakom 40 atmosfér.

Ďalej bolo potopenie vykonané z intervalu 7264 metrov domácou inštaláciou "Uralmash-15000", z inovatívneho hľadiska, výkonnejšou konštrukciou s nosnosťou 400 ton. Komplex bol vybavený mnohými technickými, technologickými, elektronickými a inými pokrokovými prvkami.

Studňa Kola bola vybavená špičkovou a automatizovanou štruktúrou:
1. Prieskum, so silnou základňou, na ktorej je namontovaná samotná sekčná veža, vysoká 68 metrov. Navrhnuté na implementáciu:

• potopenie hlavne, operácie zostupu - zdvihnutie strely a iné pomocné činnosti;
• zadržanie vedenia a celej kolóny rúr, ako na hmotnosti, tak aj počas vŕtania;
• umiestnenie sekcií (stojanov) vrtných rúr vrátane objímok, pojazdového systému.

Vo vnútornom priestore veže sa nachádzali aj prostriedky spoločného podniku (zostup - výstup), náradie. Boli v nej umiestnené aj bezpečnostné prostriedky a prípadná núdzová evakuácia jazdca (pomocný vŕtač).

2. Energetické a technologické zariadenia, energetické a čerpacie agregáty.

3. Systém riadenia cirkulácie a vyfukovania, cementovacie zariadenie.

4. Automatizácia, riadenie, systém riadenia procesov.

5. Elektrické napájanie, mechanizačné prostriedky.

6. Komplex meracej techniky, laboratórneho vybavenia a mnoho iného.

V roku 2008 bola superhlboká studňa Kola úplne opustená, všetko cenné vybavenie bolo demontované a odstránené (väčšina z nich bola predaná do šrotu).

Do roku 2012 bola demontovaná hlavná veža Vrtná súprava.

Teraz funguje iba Kolské vedecké centrum Ruskej akadémie vied, ktoré dodnes študuje jadro extrahované z ultrahlbokej studne.

Samotné jadro bolo vybraté do mesta Jaroslavľ, kde je teraz uložený.

Dokumentárne video o superhlbokej studni Kola

Nové rekordy ultra hlbokých studní

Superhlboký vrt Kola bol do roku 2008 považovaný za najhlbší vrt na svete.

V roku 2008 bol v ropnej panve Al Shaheen pod ostrým uhlom vyvŕtaný ropný vrt Maersk Oil BD-04A, ktorý je dlhý 12 290 metrov.

V januári 2011 bol prekonaný aj tento rekord a prekonal ho ropný vrt navŕtaný v Severnom dóme (Odoptu-Sea - ropné a plynové pole v Rusku), tento vrt bol tiež vyvŕtaný v ostrom uhle k zemskému povrchu , dĺžka bola 12 345 metrov.

V júni 2013 vrt Z-42 poľa Čajvinskoje opäť prekonal hĺbkový rekord s dĺžkou 12 700 metrov.