Kola superdeep: šta su sovjetski naučnici zapravo pronašli. Kola superdeep: užasna tajna najdublje rupe na Zemlji  Superdeep bunari

Dom

Vladimir Khomutko

Vrijeme čitanja: 4 minute

A A

Gdje je najdublja naftna bušotina?

Čovjek je dugo sanjao ne samo da odleti u svemir, već i da prodre duboko u svoju rodnu planetu. Dugo je ovaj san ostao neostvariv, jer nam postojeće tehnologije nisu dozvoljavale da zađemo značajno dublje u zemljinu koru.

U trinaestom veku dubina bunara koje su Kinezi kopali dostigla je fantastičnih 1.200 metara za ono vreme, a počev od tridesetih godina prošlog veka, sa pojavom bušaćih uređaja, ljudi u Evropi počeli su da buše tri kilometra - duge jame. Međutim, sve su to, da tako kažem, bile samo plitke ogrebotine na površini zemlje.

Ideja da se kroz gornji omotač zemlje izbuši u globalni projekat nastala je 60-ih godina dvadesetog veka. Prije toga, sve pretpostavke o strukturi Zemljinog omotača bile su zasnovane na podacima iz seizmičke aktivnosti i drugih indirektnih faktora. Međutim, jedini način da se pogleda u utrobu Zemlje u bukvalnom smislu riječi bilo je bušenje dubokih bunara.

Stotine bušotina izbušenih u ove svrhe, kako na kopnu tako i u okeanu, pružile su brojne podatke koji pomažu u odgovoru na mnoga pitanja o strukturi naše planete. Međutim, sada ultra-duboki rad ne teži samo naučnim, već i čisto praktičnim ciljevima. Zatim ćemo pogledati najdublje bušotine ikada izbušene na svijetu.

Ova bušotina, duboka 8.553 metra, izbušena je 1977. godine na području gdje se nalazi bečka naftno-gasna pokrajina. U njemu su otkrivena mala nalazišta nafte, te se pojavila ideja da se pogleda dublje. Na dubini od 7.544 metra stručnjaci su pronašli nenadoknadive rezerve gasa, nakon čega je bušotina iznenada propala. Kompanija OMV odlučila je da izbuši i drugu, ali uprkos velikoj dubini, rudari nisu uspeli da pronađu nijedan mineral.

Austrijski bunar Zistersdorf

Nemačke stručnjake inspirisao je za organizovanje ovog dubokog rudarstva čuveni superduboki bunar Kola. U to vrijeme mnoge zemlje u Europi i svijetu počele su razvijati vlastite projekte dubokog bušenja. Među njima se istakao projekat Hauptborung, koji se realizovao četiri godine - od 1990. do 1994. godine u Njemačkoj. Uprkos relativno maloj dubini (u poređenju sa bušotinama opisanim u nastavku) - 9.101 metar, ovaj projekat je postao široko poznat širom sveta zahvaljujući otvorenom pristupu dobijenim geološkim i bušaćim podacima.

Sjedinjene Američke Države – jedinica Baden

Bušotinu, duboku 9.159 metara, izbušila je američka kompanija Lone Star u blizini grada Anadarko (SAD). Razvoj je započeo 1970. godine i trajao 545 dana. Cijena njegove izgradnje iznosila je šest miliona dolara, a materijalno je utrošeno 150 dijamantskih bitova i 1.700 tona cementa.

SAD – Berta Rodžers

Ovaj rudnik je također stvoren u državi Oklahoma na području naftne i plinske provincije Anadarko u Oklahomi. Radovi su počeli 1974. godine i trajali su 502 dana. Bušenje je također izvršila ista kompanija kao u prethodnom primjeru. Prešavši 9.583 metra, rudari su naišli na ležište rastopljenog sumpora i bili su primorani prekinuti radove.

Ovaj bunar u Ginisovoj knjizi rekorda naziva se "najdubljim upadom u Zemljinu koru koji je napravio čovek". U maju 1970. godine, u blizini jezera nazvanog Vilgiskoddeoaivinjärvi, počela je izgradnja ovog grandioznog rudnika. U početku smo htjeli pješačiti 15 kilometara, ali smo zbog previsokih temperatura stali na 12.262 metra. Trenutno je naftovod Kola Superdeep zatvoren.

Katar – BD-04A

Izbušen u naftnom polju zvanom Al-Shaheen u svrhu geoloških istraživanja.

Ukupna dubina iznosila je 12.289 metara, a granica od 12 kilometara pređena je za samo 36 dana! Bilo je to prije sedam godina.

Ruska Federacija – OP-11

Od 2003. godine započeo je čitav niz radova ultra-dubokog bušenja u sklopu projekta Sahalin-1.

Exxon Neftegas je 2011. godine izbušio najdublju naftnu bušotinu na svijetu - 12.245 metara, i to za samo 60 dana.

To se dogodilo na polju zvanom Odoptu.

Međutim, tu evidenciji nije bio kraj.

O-14 - proizvodna bušotina u svijetu nema analoga po ukupnoj dužini debla - 13.500 metara, kao i najduža horizontalna bušotina - 12.033 metara.

Njegov razvoj je izvela ruska kompanija NK Rosnjeft, dio konzorcijuma projekta Sahalin-1. Ovaj bunar je razvijen na polju zvanom Čajvo. Za bušenje je korištena najmodernija Orlan platforma za bušenje.

Napominjemo i dubinu duž okna bunara izgrađenog 2013. godine u sklopu istog projekta pod brojem Z-43, čija je vrijednost dostigla 12.450 metara. Iste godine ovaj rekord je oboren na polju Čajvinskoe - dužina okna Z-42 dostigla je 12.700 metara, a dužina horizontalnog dela - 11.739 metara.

2014. godine završeno je iskopavanje bunara Z-40 (obalno polje Čajvo), koji je do O-14 bio najduži bunar na svijetu - 13.000 metara, a imao je i najduži horizontalni dio - 12.130 m.

Drugim riječima, do danas, 8 od 10 najdužih bušotina na svijetu nalazi se na poljima projekta Sahalin-1.

Kola super dubok bunar

Polje, nazvano Čajvo, jedno je od tri koje razvija konzorcijum na Sahalinu. Nalazi se na sjeveroistoku obale ostrva Sahalin. Dubina morskog dna na ovom području varira od 14 do 30 m. Polje je pušteno u rad još 2005. godine.

Općenito, međunarodni projekt polica Sakhalin-1 ujedinjuje interese nekoliko velikih globalnih korporacija. Obuhvaća tri nalazišta koja se nalaze na morskom šelfu Odoptu, Čajvo i Arkutun-Dagi. Prema procjenama stručnjaka, ukupne raspoložive rezerve ugljovodonika ovdje su oko 236 miliona tona nafte i skoro 487 milijardi kubnih metara prirodnog gasa. Polje Čaivo je pušteno u rad (kao što smo već rekli) 2005. godine, polje Odoptu 2010. godine, a na samom početku 2015. godine počeo je razvoj polja Arkutun-Dagi.

Za sve vreme postojanja projekta, bilo je moguće proizvesti oko 70 miliona tona nafte i 16 milijardi kubnih metara prirodnog gasa. Trenutno je projekat naišao na određene poteškoće vezane za kolebanje cijena nafte, ali su članovi konzorcija potvrdili interes za dalji rad.

Na dubini od 410-660 kilometara ispod površine Zemlje nalazi se okean arhejskog perioda. Takva otkrića ne bi bila moguća bez metoda ultra-dubokog bušenja razvijenih i korištenih u Sovjetskom Savezu. Jedan od artefakata tog vremena je superduboka bušotina Kola (SG-3), koja je i 24 godine nakon prestanka bušenja ostala najdublja na svijetu. Zašto je izbušena i do kojih otkrića je pomogla, kaže Lenta.ru.

Amerikanci su bili pioniri ultra-dubokog bušenja. Istina, u prostranstvu okeana: u pilot projektu koristili su brod Glomar Challenger, dizajniran upravo za te svrhe. U međuvremenu, Sovjetski Savez je aktivno razvijao odgovarajući teorijski okvir.

U maju 1970. godine, na severu Murmanske oblasti, 10 kilometara od grada Zapolarnog, počelo je bušenje superduboke bušotine Kola. Kao što se i očekivalo, ovo je bilo tempirano da se poklopi sa stogodišnjicom Lenjinovog rođenja. Za razliku od drugih ultra-dubokih bušotina, SG-3 je izbušen isključivo u naučne svrhe i čak je organiziran specijalna geološka istražna ekspedicija.

Odabrana lokacija za bušenje bila je jedinstvena: upravo na Baltičkom štitu na području poluotoka Kola na površinu izbijaju drevne stijene. Starost mnogih od njih dostiže tri milijarde godina (sama naša planeta je stara 4,5 milijardi godina). Osim toga, tu je i procjep Pechenga-Imandra-Varzuga - struktura nalik čaši utisnuta u drevne stijene, čije se porijeklo objašnjava dubokim rasjedom.

Naučnicima je trebalo četiri godine da izbuše bunar do dubine od 7263 metra. Do sada nije urađeno ništa neobično: korišćena je ista instalacija kao i za proizvodnju nafte i gasa. Zatim je bušotina mirovala cijelu godinu: instalacija je modificirana za turbinsko bušenje. Nakon nadogradnje bilo je moguće bušiti otprilike 60 metara mjesečno.

Dubina od sedam kilometara donijela je iznenađenja: smjenjivanje tvrdih i ne baš gustih stijena. Nesreće su postajale sve češće, a u bušotini su se pojavile mnoge šupljine. Bušenje je nastavljeno do 1983. godine, kada je dubina SG-3 dostigla 12 kilometara. Nakon toga, naučnici su okupili veliku konferenciju i razgovarali o svojim uspjesima.

Međutim, zbog neopreznog rukovanja bušilicom u rudniku je ostala dionica duga pet kilometara. Nekoliko mjeseci su pokušavali da je dobiju, ali bezuspješno. Odlučeno je da se ponovo počne sa bušenjem sa dubine od sedam kilometara. Zbog složenosti operacije nije izbušena samo glavna debla, već i četiri dodatna. Bilo je potrebno šest godina da se obnove izgubljeni metri: 1990. godine bunar je dostigao dubinu od 12.262 metra, postavši najdublji na svijetu.

Dvije godine kasnije, bušenje je obustavljeno, bušotina je naknadno zatvorena i zapravo napuštena.

Ipak, mnoga otkrića su napravljena na superdubokom Kola. Inženjeri su kreirali čitav sistem ultra-dubokog bušenja. Poteškoća nije bila samo u dubini, već iu visokim temperaturama (do 200 stepeni Celzijusa) zbog intenziteta bušenja.

Naučnici ne samo da su se preselili dublje u Zemlju, već su i podigli uzorke stijena i jezgra radi analize. Inače, upravo su oni proučavali mjesečevo tlo i otkrili da njegov sastav gotovo u potpunosti odgovara stijenama izvađenim iz bunara Kola sa dubine od oko tri kilometra.

Na dubini od preko devet kilometara naišli su na naslage minerala, uključujući i zlato: u sloju olivina ima čak 78 grama po toni. I to nije tako malo - iskopavanje zlata smatra se mogućim sa 34 grama po toni. Prijatno iznenađenje za naučnike, kao i za obližnju tvornicu, bilo je otkriće novog rudnog horizonta ruda bakra i nikla.

Između ostalog, istraživači su saznali da se graniti ne pretvaraju u super-jak bazaltni sloj: u stvari, iza njega su bili arhejski gnajsovi, koji se tradicionalno klasifikuju kao pukotine. To je proizvelo svojevrsnu revoluciju u geološkoj i geofizičkoj nauci i potpuno promijenilo tradicionalne ideje o unutrašnjosti Zemlje.

Još jedno ugodno iznenađenje je otkriće na dubini od 9-12 kilometara visoko poroznih pukotinskih stijena, zasićenih visoko mineraliziranim vodama. Prema naučnicima, oni su odgovorni za stvaranje ruda, ali se ranije vjerovalo da se to događa samo na mnogo manjim dubinama.

Između ostalog, pokazalo se da je temperatura podzemlja nešto viša od očekivane: na dubini od šest kilometara dobijen je temperaturni gradijent od 20 stepeni Celzijusa po kilometru umjesto očekivanih 16. Utvrđeno je radiogeno porijeklo toplotnog toka, što se također nije slagalo s prethodnim hipotezama.

U dubokim slojevima starim više od 2,8 milijardi godina, naučnici su pronašli 14 vrsta fosiliziranih mikroorganizama. To je omogućilo pomjeranje vremena nastanka života na planeti prije milijardu i pol godina. Istraživači su također otkrili da na dubinama nema sedimentnih stijena i da ima metana, što je zauvijek pokopalo teoriju o biološkom porijeklu ugljovodonika.

Najdublji bunar na svetu nalazi se na poluostrvu Kola u blizini grada Zapoljarni (regija Murmansk); njegova dužina će biti 12 kilometara 262 metra, što je apsolutni svjetski rekord. Godine 1997. Kola Superdeep je uvršten u Ginisovu knjigu rekorda, ali do tada više nije radio: bušenje je zaustavljeno 1992. godine, bušotina je zatvorena, a ono što je ostalo od bušaće opreme prepušteno je na milost i nemilost. sudbina i zapravo opljačkana.

Međutim, tokom godina bušenja, sovjetski naučnici uspjeli su napraviti mnoga otkrića koja se odnose na sastav zemljine kore i rasvijetliti neka naučna pitanja.

Pripremni radovi

Glavni cilj bušenja bušotine bio je da se dođe do Zemljinog omotača, koji bi se navodno trebao sastojati od rastopljenih stijena. Da bi to učinili, odlučili su bušiti na mjestu pečeneškog korita Baltičkog štita na sjeverozapadu istočnoevropske platforme - jedne od najstarijih formacija na planeti. Prema naučnicima, starost stijena koje ovdje izlaze na površinu je najmanje tri milijarde godina. Glavni zadatak bušenja bio je identificirati karakteristike štita i odrediti granice između slojeva zemljine kore.

Za stvaranje bunara stvoren je jedinstven tim sovjetskih naučnika; Na bušotini je istovremeno radilo do 3.000 stručnjaka i 16 istraživačkih laboratorija. Šef Kola Superdeep-a bio je sovjetski naučnik David Mironovič Guberman, šef opreme za bušenje bio je Aleksej Batiščov, glavni inženjer Ivan Vasilčenko, tim geologa činili su poznati geolozi Jurij Kuznjecov, Jurij Smirnov i Vladimir Lanev.

Bušenje

Tokom 1970. godine, bušenje se vršilo konvencionalnom opremom za bušenje, zatim su radovi morali biti zaustavljeni, a na mjestu bušotine izgrađena je nova platforma Uralmash-15000, dizajnirana za duboko bušenje.

Ova bušaća platforma bila je toranj veličine zgrade od dvadeset spratova, prekriven odozgo pločama od šperploče - inače je bilo nemoguće raditi zimi. Sovjetski naučnici su koristili turbinsko bušenje - metodu u kojoj se samo svrdlo rotira unutar bušotine pod pritiskom nadolazećeg fluida.

Svakog dana, bušenje na velikim dubinama trajalo je samo oko četiri sata - ostatak vremena je potrošeno na podizanje cijevi na površinu kako bi se izvukla jezgra. Za to vrijeme bušilica je uspjela proći kroz sedam do deset metara stijene. Bušačima je trebalo četiri godine da pređu prvih sedam kilometara.

Marka od dvanaest kilometara dostignuta je već 1983. godine, nakon čega su radovi obustavljeni - približavao se Moskovski međunarodni geološki kongres na kojem su demonstrirana otkrića napravljena na bušotini.

Bušenje je nastavljeno 1984. godine, ali se pokazalo da se duboka bušotina ne može dugo ostaviti bez nadzora - dešavale su se promjene u njenoj strukturi. Nesreća, koja je sovjetske geologe vratila na granicu od sedam kilometara, dogodila se tokom prvog iskopavanja 27. septembra 1984: slomio se stub od 200 tona. Sve ispod sedam kilometara je izgubljeno. Gotovo godinu dana geolozi su pokušavali da nabave cijevi, ali su onda prepoznali da je to nemoguće i počeli bušiti obilazni šaht. Glavna poteškoća bila je u tome što je sa dubine od devet kilometara vađenje jezgra postalo otežano - stijena se raspala i unutar cijevi su ostale samo najjače "plakete".

Maksimalna dubina dostignuta je šest godina kasnije - 1990. godine. Pritisak na ovoj dubini bio je 1.000 atmosfera. Nakon ovoga, morali smo priznati da su mogućnosti tehnologije ograničene i da je nakon nekoliko nezgoda rad zaustavljen.

Prvo je otkriveno da je temperatura duboko u zemljinoj kori potpuno drugačija od one koju su očekivali naučnici, koji su vjerovali da će biti niska do dubine od 15 kilometara. Ispostavilo se da je na dubini od pet kilometara 75 stepeni Celzijusa, na sedam dostiže 120 stepeni, a na dubini od 12 kilometara dostiže 220 stepeni.

Drugo, sovjetska nauka je vjerovala da bi stariji bazalti trebali doći nakon mlađih granita. Ova teorija je opovrgnuta. Ispostavilo se da je sloj podloge nekoliko puta deblji od očekivanog, a ispod njega su ležale manje izdržljive pukotine - arhejski gnajsi (arhejski je geološki period koji je trajao od prije 4.000.0000 godina do prije 2.500.000 godina).

Na dubini od devet do 12 kilometara pronađeni su duboki vodonosnici za koje se uopće nije očekivalo da će biti otkriveni.

Na dubini od 1,5-2 kilometra otkriven je rudni horizont - stijene bogate rijetkim zemnim metalima.

Pronađen je i olivinski pojas planete, o čijem je postojanju početkom 20. vijeka pretpostavio poznati geolog Vladimir Afanasjevič Obručev. Ispostavilo se da su ga našli dublje od devet kilometara. da sadrži koncentraciju zlata pogodnu za rudarenje.

Otkriveno je da uzorci stijena na dubini od tri kilometra u potpunosti odgovaraju mjesečevom tlu, što potvrđuje teoriju da se Mjesec u jednom trenutku mogao odvojiti od Zemlje pod utjecajem udara asteroida.

Malo vraga

Sujeverni ljudi povezuju mnoge legende sa Kola Superdeep. Neki kažu da je zatvoren jer su sovjetski naučnici navodno bušili u pakao, drugi kažu da demoni izlaze iz njega noću, a treći tvrde da se iz njega čuju glasovi ljudi koji pate u podzemlju.

Zapravo, sve su to odjeci objavljivanja jednog finskog lista, koji se jednostavno našalio objavljivanjem članka o bunaru 1. aprila. Međutim, kao što se često dešava, šalu je, možda pomiješavši je s istinom, ili možda odlučivši da uplaši svoje slušatelje "strašnim Rusima", pokupila jedna od američkih televizijskih kuća, nakon čega su se pročule glasine o vragu dobro rasprostranjena po cijelom svijetu.

Naravno, rad na Kola Superdeep je bio težak, visoka temperatura na dubini i ogroman pritisak stvorili su mnoge vanredne situacije. Međutim, naučnici uvjeravaju da nije bilo đavola. Bio je to težak, često rutinski posao.

Danas su naučna istraživanja čovječanstva dosegla granice Sunčevog sistema: spustili smo svemirske letjelice na planete, njihove satelite, asteroide, komete, poslali misije u Kuiperov pojas i prešli granicu heliopauze. Uz pomoć teleskopa vidimo događaje koji su se odigrali prije 13 milijardi godina – kada je Univerzum bio star samo nekoliko stotina miliona godina. U tom kontekstu, zanimljivo je procijeniti koliko dobro poznajemo našu Zemlju. Najbolji način da saznate njegovu unutrašnju strukturu je bušenje bunara: što dublje, to bolje. Najdublji bunar na Zemlji je Kola Superdeep Well, ili SG-3. Godine 1990. njegova dubina je dostigla 12 kilometara 262 metra. Ako uporedimo ovu cifru sa radijusom naše planete, ispada da je to samo 0,2 posto puta do centra Zemlje. Ali čak je i to bilo dovoljno da promijeni ideje o strukturi zemljine kore.

Ako zamislite bunar kao šaht kroz koji se liftom možete spustiti u samu dubinu zemlje, ili barem nekoliko kilometara, onda to uopće nije slučaj. Prečnik alata za bušenje kojim su inženjeri napravili bunar bio je samo 21,4 centimetra. Gornji dio bunara od dva kilometra je malo širi - proširen je na 39,4 centimetra, ali i dalje nema načina da čovjek do njega dođe. Da zamislimo proporcije bunara, najbolja analogija bi bila šivaća igla od 57 metara prečnika 1 milimetar, malo deblja na jednom kraju.

Pa dijagram

Ali ovo predstavljanje će takođe biti pojednostavljeno. Tokom bušenja na bušotini se dogodilo nekoliko nesreća - dio bušotine je završio pod zemljom bez mogućnosti izvlačenja. Zbog toga je bunar nekoliko puta pokretan iznova, sa oznaka od sedam i devet kilometara. Postoje četiri velike grane i desetak malih. Glavne grane imaju različite maksimalne dubine: dva prelaze granicu od 12 kilometara, još dva ne dosežu je samo 200-400 metara. Imajte na umu da je dubina Marijanske brazde jedan kilometar manja - 10.994 metara u odnosu na nivo mora.

Horizontalna (lijevo) i vertikalna projekcija putanja SG-3

Yu.N. Yakovlev et al. / Bilten Kolskog naučnog centra Ruske akademije nauka, 2014

Štaviše, bilo bi pogrešno shvatiti bunar kao odvojak. Zbog činjenice da stijene imaju različita mehanička svojstva na različitim dubinama, bušilica je tokom rada odstupila prema manje gustim područjima. Stoga, u velikoj mjeri, profil Kola Superdeep izgleda kao blago zakrivljena žica s nekoliko grana.

Približavajući se danas bunaru, vidjet ćemo samo gornji dio - metalni otvor pričvršćen na otvor sa dvanaest masivnih vijaka. Natpis na njemu je napravljen sa greškom, tačna dubina je 12.262 metra.

Kako je izbušena super-duboka bušotina?

Za početak, treba napomenuti da je SG-3 prvobitno zamišljen posebno u naučne svrhe. Istraživači su za bušenje odabrali mjesto gdje su drevne stijene - stare i do tri milijarde godina - izašle na površinu zemlje. Jedan od argumenata tokom istraživanja bio je da su mlade sedimentne stijene dobro proučene tokom proizvodnje nafte i da niko nikada nije bušio duboko u drevne slojeve. Osim toga, postojala su velika nalazišta bakra i nikla, čije bi istraživanje bilo koristan dodatak naučnoj misiji bušotine.

Bušenje je počelo 1970. Prvi dio bušotine izbušen je serijskom opremom Uralmash-4E - obično se koristila za bušenje naftnih bušotina. Modifikacija instalacije omogućila je dostizanje dubine od 7 kilometara i 263 metra. Trebalo je četiri godine. Zatim je instalacija promijenjena u Uralmash-15000, nazvanu po planiranoj dubini bunara - 15 kilometara. Nova mašina za bušenje je dizajnirana posebno za Kola superdeep: bušenje na tako velikim dubinama zahtevalo je ozbiljnu modifikaciju opreme i materijala. Na primjer, težina same bušaće kolone na dubini od 15 kilometara dostigla je 200 tona. Sama instalacija mogla je podići teret do 400 tona.

Bušaća kolona se sastoji od cijevi povezanih jedna s drugom. Uz njegovu pomoć, inženjeri spuštaju alat za bušenje na dno bušotine, a on također osigurava njegov rad. Na kraju stuba postavljene su specijalne turbobušilice od 46 metara koje su pokretane protokom vode sa površine. Omogućili su rotiranje alata za drobljenje kamena odvojeno od cijele kolone.

Bitovi kojima je bušaća traka ugrizla granit dočaravaju futurističke dijelove robota - nekoliko rotirajućih diskova sa šiljcima spojenih na turbinu na vrhu. Jedna takva svrdla bila je dovoljna za samo četiri sata rada - to otprilike odgovara prolazu od 7-10 metara, nakon čega se cijela bušaća traka mora podići, rastaviti i zatim ponovno spustiti. Sami stalni spustovi i usponi trajali su i do 8 sati.

Čak su i cevi za stub u Kola Superdeep Pipe morale da se koriste na neobičan način. Na dubini se temperatura i tlak postepeno povećavaju, a, kako kažu inženjeri, na temperaturama iznad 150-160 stupnjeva, čelik serijskih cijevi omekšava i manje je sposoban izdržati višetonska opterećenja - zbog toga postoji vjerojatnost opasnih deformacija i lom stuba se povećava. Stoga su programeri odabrali lakše i toplinski otporne aluminijske legure. Svaka od cijevi imala je dužinu od oko 33 metra i prečnik od oko 20 centimetara - nešto uže od samog bunara.

Međutim, čak ni posebno razvijeni materijali nisu mogli izdržati uvjete bušenja. Nakon prve dionice od sedam kilometara, daljnje bušenje do granice od 12.000 metara trajalo je skoro deset godina i više od 50 kilometara cijevi. Inženjeri su se suočili s činjenicom da su ispod sedam kilometara stijene postale manje guste i polomljene - viskozne za bušenje. Osim toga, sama bušotina je izobličila svoj oblik i postala eliptična. Kao rezultat toga, stub se nekoliko puta lomio i, ne mogavši ​​da je podignu nazad, inženjeri su bili primorani da betoniraju granu bunara i ponovo buše okno, čime su izgubili godine rada.

Jedna od ovih velikih nesreća primorala je bušače 1984. da zabetoniraju ogranak bunara koji je dostigao dubinu od 12.066 metara. Bušenje je moralo početi ponovo od 7 kilometara. Tome je prethodila pauza u radu na bušotini – u tom trenutku je skinuta oznaka tajnosti sa postojanja SG-3, a u Moskvi je održan međunarodni geološki kongres Geoexpo, čiji su delegati posetili lokaciju.

Prema riječima očevidaca nesreće, nakon nastavka radova, kolona je izbušila bunar još devet metara niže. Nakon četiri sata bušenja, radnici su se pripremili da podignu stub nazad, ali "nije išlo". Bušači su odlučili da je cijev "zaglavljena" negdje za zidove bunara i povećali snagu dizanja. Opterećenje se naglo smanjilo. Postepeno rastavljajući kolonu na 33-metarske svijeće, radnici su stigli do sljedećeg dijela, koji je završio s neravnom donjom ivicom: turbobušotina i još pet kilometara cijevi ostali su u bušotini.

Bušači su uspjeli ponovo doći do granice od 12 kilometara tek 1990. godine, kada je postavljen rekord ronjenja - 12.262 metra. Tada se dogodila nova nesreća, a od 1994. godine radovi na bušotini su obustavljeni.

Superdeep Scientific Mission

Slika seizmičkih ispitivanja na SG-3

“Kola Superdeep” Ministarstvo geologije SSSR-a, Izdavačka kuća Nedra, 1984.

Bušotina je proučavana korištenjem čitavog niza geoloških i geofizičkih metoda, u rasponu od prikupljanja jezgra (stupa stijena koji odgovaraju datim dubinama) do radijacijskih i seizmoloških mjerenja. Na primjer, jezgro je uzeto pomoću prijemnika jezgra s posebnim bušilicama - izgledaju kao cijevi s nazubljenim rubovima. U sredini ovih cijevi nalaze se rupe od 6-7 centimetara gdje kamen pada.

Ali čak i s ovim naizgled jednostavnim (osim potrebe da se ovo jezgro podigne s mnogo kilometara dubine) pojavile su se poteškoće. Zbog tečnosti za bušenje, iste one koja je pokrenula bušilicu, jezgro je postalo zasićeno tečnošću i promenilo svoja svojstva. Osim toga, uvjeti u dubinama i na površini zemlje su vrlo različiti - uzorci su napukli zbog promjena pritiska.

Na različitim dubinama, prinos jezgre je uvelike varirao. Ako se na pet kilometara od segmenta od 100 metara moglo računati na 30 centimetara jezgre, onda su na dubinama većim od devet kilometara, umjesto kamenog stuba, geolozi dobili set podloški napravljenih od guste stijene.

Mikrofotografija stijena pronađenih sa dubine od 8028 metara

“Kola Superdeep” Ministarstvo geologije SSSR-a, Izdavačka kuća Nedra, 1984.

Proučavanja materijala prikupljenog iz bunara dovela su do nekoliko važnih zaključaka. Prvo, struktura zemljine kore ne može se pojednostaviti na sastav od nekoliko slojeva. Na to su ranije ukazivali seizmološki podaci - geofizičari su vidjeli valove za koje se činilo da se odbijaju od glatke granice. Studije na SG-3 su pokazale da se takva vidljivost može javiti i kod složenog rasporeda stijena.

Ova pretpostavka je uticala na dizajn bunara - naučnici su očekivali da će na dubini od sedam kilometara okno ući u bazaltne stijene, ali se nisu sreli ni na 12 kilometara. No, umjesto bazalta, geolozi su otkrili stijene koje su imale veliki broj pukotina i malu gustinu, što se uopće nije moglo očekivati ​​s mnogo kilometara dubine. Štaviše, u pukotinama su pronađeni tragovi podzemne vode - čak se sugerisalo da su nastale direktnom reakcijom kiseonika i vodonika u debljini Zemlje.

Među naučnim rezultatima bilo je i primijenjenih - na primjer, na malim dubinama, geolozi su pronašli horizont ruda bakra i nikla pogodnog za rudarenje. A na dubini od 9,5 kilometara otkriven je sloj geohemijske anomalije zlata - u stijeni su bila prisutna mikrometarska zrna prirodnog zlata. Koncentracije su dostigle grama po toni kamena. Međutim, malo je vjerovatno da će rudarenje na takvim dubinama ikada biti isplativo. Ali samo postojanje i svojstva zlatonosnog sloja omogućili su razjašnjavanje modela evolucije minerala - petrogeneze.

Odvojeno, treba govoriti o studijama temperaturnih gradijenata i zračenja. Za ovakvu vrstu eksperimenata koriste se instrumenti u bušotini, spušteni na užad. Veliki problem je bio osigurati njihovu sinhronizaciju sa zemaljskom opremom, kao i osigurati rad na velikim dubinama. Na primjer, poteškoće su nastale činjenicom da su se kablovi, dužine od 12 kilometara, protezali za oko 20 metara, što bi moglo uvelike umanjiti tačnost podataka. Kako bi to izbjegli, geofizičari su morali stvoriti nove metode za obilježavanje udaljenosti.

Većina komercijalnih instrumenata nije dizajnirana za rad u teškim uslovima nižih nivoa bunara. Stoga su naučnici za istraživanja na velikim dubinama koristili opremu razvijenu posebno za Kola Superdeep.

Najvažniji rezultat geotermalnih istraživanja su mnogo veći temperaturni gradijenti od očekivanog. U blizini površine, stopa porasta temperature iznosila je 11 stepeni po kilometru, na dubini od dva kilometra - 14 stepeni po kilometru. U intervalu od 2,2 do 7,5 kilometara temperatura je rasla brzinom od 24 stepena po kilometru, iako su postojeći modeli predviđali vrijednost jedan i po puta nižu. Kao rezultat toga, već na dubini od pet kilometara instrumenti su zabilježili temperaturu od 70 stepeni Celzijusa, a za 12 kilometara ova vrijednost je dostigla 220 stepeni Celzijusa.

Pokazalo se da je superduboka bušotina Kola različita od drugih bušotina - na primjer, kada su analizirali oslobađanje topline stijena ukrajinskog kristalnog štita i batolita Sijera Nevade, geolozi su pokazali da se oslobađanje topline smanjuje s dubinom. U SG-3 je, naprotiv, porastao. Štaviše, mjerenja su pokazala da je glavni izvor topline, koji obezbjeđuje 45-55 posto toplotnog toka, raspad radioaktivnih elemenata.

Unatoč činjenici da se dubina bunara čini kolosalna, ne doseže ni trećinu debljine zemljine kore u Baltičkom štitu. Geolozi procjenjuju da se baza zemljine kore u ovom području nalazi na otprilike 40 kilometara pod zemljom. Dakle, čak i da je SG-3 stigao do planirane granice od 15 kilometara, mi ipak ne bismo stigli do plašta.

Ovo je ambiciozan zadatak koji su si američki naučnici postavili razvijajući Mohol projekat. Geolozi su planirali da dođu do granice Mohorovičića - podzemnog područja u kojem dolazi do nagle promjene u brzini širenja zvučnih talasa. Vjeruje se da je povezan s granicom između kore i plašta. Vrijedi napomenuti da su bušači odabrali dno oceana u blizini otoka Guadalupe kao lokaciju za bušotinu - udaljenost do granice bila je samo nekoliko kilometara. Međutim, sama dubina okeana je ovdje dosegla 3,5 kilometara, što je značajno zakompliciralo operacije bušenja. Prvi testovi 1960-ih omogućili su geolozima da izbuše bušotine samo do 183 metra.

Nedavno se saznalo za planove oživljavanja projekta dubokog okeanskog bušenja uz pomoć istraživačkog broda za bušenje JOIDES Resolution. Geolozi su za novu metu odabrali tačku u Indijskom okeanu, nedaleko od Afrike. Dubina Mohorovičićeve granice je samo oko 2,5 kilometara. U decembru 2015. - januaru 2016. geolozi su uspjeli izbušiti bunar dubine 789 metara - peti najveći podvodni bunar na svijetu. Ali ova vrijednost je samo polovina onoga što je bilo potrebno u prvoj fazi. Ipak, ekipa planira da se vrati i završi započeto.

***

0,2 posto puta do centra Zemlje nije tako impresivno u poređenju sa razmjerom svemirskog putovanja. Međutim, treba uzeti u obzir da granica Sunčevog sistema ne prolazi duž orbite Neptuna (pa čak ni Kuiperovog pojasa). Sunčeva gravitacija prevladava nad zvjezdanom gravitacijom do udaljenosti od dvije svjetlosne godine od zvijezde. Dakle, ako sve pažljivo izračunate, ispada da je Voyager 2 preletio samo desetinu procenta puta do periferije našeg sistema.

Stoga, ne treba da budemo uznemireni koliko slabo poznajemo „unutrašnjost“ naše planete. Geolozi imaju svoje teleskope - seizmička istraživanja - i svoje ambiciozne planove za osvajanje podzemlja. A ako su astronomi već uspjeli dotaknuti značajan dio nebeskih tijela u Sunčevom sistemu, onda su za geologe najzanimljivije stvari tek pred nama.

Vladimir Korolev

U drugoj polovini 20. vijeka svijet se razbolio od ultra-dubokog bušenja. U Sjedinjenim Državama su pripremali novi program za proučavanje okeanskog dna (Deep Sea Drilling Project). Glomar Challenger, napravljen specijalno za ovaj projekat, proveo je nekoliko godina u vodama raznih okeana i mora, izbušivši skoro 800 bušotina na njihovom dnu, dostižući maksimalnu dubinu od 760 m. Do sredine 1980-ih, potvrdili su se rezultati bušenja na moru teorija tektonike ploča. Geologija kao nauka je ponovo rođena. U međuvremenu, Rusija je krenula svojim putem. Interes za problem, probuđen uspjesima Sjedinjenih Država, rezultirao je programom „Proučavanje unutrašnjosti Zemlje i ultra-duboko bušenje“, ali ne u okeanu, već na kontinentu. Unatoč svojoj stoljetnoj povijesti, kontinentalno bušenje je izgledalo kao potpuno nova stvar. Na kraju krajeva, govorili smo o ranije nedostižnim dubinama - više od 7 kilometara. Nikita Hruščov je 1962. odobrio ovaj program, iako se više rukovodio političkim nego naučnim motivima. Nije želio zaostati za Sjedinjenim Državama.

Novostvorenu laboratoriju u Institutu za tehnologiju bušenja vodio je poznati naftaš, doktor tehničkih nauka Nikolaj Timofejev. Imao je zadatak da opravda mogućnost ultradubokog bušenja kristalnih stijena - granita i gnajsa. Istraživanja su trajala 4 godine, a 1966. godine stručnjaci su donijeli presudu - bušiti je moguće, a ne nužno s sutrašnjom tehnologijom, dovoljna je oprema koja već postoji. Glavni problem je vrućina na dubini. Prema proračunima, kako prodire u stijene koje čine zemljinu koru, temperatura bi se trebala povećati za 1 stepen na svaka 33 metra. To znači da na dubini od 10 km treba očekivati ​​oko 300°C, a na 15 km - skoro 500°C. Alati i instrumenti za bušenje neće izdržati takvu toplinu. Trebalo je tražiti mjesto gdje dubine nisu tako vruće...

Pronađeno je takvo mjesto - drevni kristalni štit poluostrva Kola. U izvještaju pripremljenom na Institutu za fiziku Zemlje navedeno je: tokom milijardi godina svog postojanja, Kola Štit se ohladio, temperatura na dubini od 15 km ne prelazi 150 ° C. A geofizičari su pripremili približni dio podzemlja poluostrva Kola. Prema njima, prvih 7 kilometara su granitni slojevi gornjeg dijela zemljine kore, zatim počinje bazaltni sloj. U to vrijeme je općenito prihvaćena ideja o dvoslojnoj strukturi zemljine kore. Ali kako se kasnije pokazalo, i fizičari i geofizičari su pogriješili. Lokacija za bušenje odabrana je na sjevernom dijelu poluotoka Kola u blizini jezera Vilgiskoddeoaivinjärvi. Na finskom to znači „ispod vučje planine“, iako na tom mestu nema ni planina ni vukova. Bušenje bušotine, čija je projektna dubina bila 15 kilometara, počelo je u maju 1970. godine.

Bušenje bušotine Kola SG-3 nije zahtijevalo stvaranje fundamentalno novih uređaja i divovskih mašina. Počeli smo da radimo sa onim što smo već imali: instalacijom Uralmaš 4E nosivosti 200 tona i cevima od lakih legura. Ono što je tada zaista bilo potrebno jesu nestandardna tehnološka rješenja. Na kraju krajeva, niko nije bušio do tako velike dubine u čvrstim kristalnim stenama, a šta će se tamo desiti, samo se uopšteno zamišljalo. Iskusni bušači su, međutim, shvatili da bez obzira koliko je detaljan dizajn, stvarna bušotina bi bila mnogo složenija. Pet godina kasnije, kada je dubina bušotine SG-3 premašila 7 kilometara, postavljena je nova bušaća platforma Uralmash 15.000 - jedna od najmodernijih u to vrijeme. Snažan, pouzdan, sa automatskim mehanizmom za podizanje, mogao je izdržati cijev dužine do 15 km. Postrojenje za bušenje pretvorilo se u potpuno obloženi toranj visok 68 metara, prkoseći snažnim vjetrovima koji bjesne na Arktiku. U blizini su izrasle mini-fabrika, naučne laboratorije i skladište jezgra.

Prilikom bušenja na male dubine, na površinu se ugrađuje motor koji rotira cijev s bušilicom na kraju. Bušilica je željezni cilindar sa zupcima od dijamanata ili tvrdih legura - kruna. Ova kruna se zagriza u stijene i izrezuje tanak stupac - jezgro. Za hlađenje alata i uklanjanje sitnih ostataka iz bušotine, u njega se pumpa tekućina za bušenje - tečna glina, koja stalno cirkulira duž osovine, poput krvi u žilama. Nakon nekog vremena, cijevi se podižu na površinu, oslobađaju jezgre, mijenja se kruna i stup se ponovo spušta u čelo. Ovako se izvodi konvencionalno bušenje.

Šta ako je dužina cijevi 10-12 kilometara s promjerom od 215 milimetara? Cijevni niz postaje tanak konac spušten u bunar. Kako to upravljati? Kako možete vidjeti šta se dešava na rudi? Stoga su na bušotini Kola postavljene minijaturne turbine na dnu bušaće kolone koje su pokrenute bušaćim fluidom koji se pumpa kroz cijevi pod pritiskom. Turbine su rotirale karbidni nastavak i izrezale jezgro. Cela tehnologija je bila dobro razvijena, operater na kontrolnoj tabli je video rotaciju krunice, znao njenu brzinu i mogao je da kontroliše proces. Svakih 8-10 metara, višekilometarski stub cijevi je morao biti podignut naviše. Spuštanje i uspon trajali su ukupno 18 sati.

7 kilometara je kobna oznaka za superdubinu Kola. Iza nje je počelo nepoznato, mnoge nezgode i neprekidna borba sa kamenjem. Nije bilo načina da se cijev drži okomito. Kada smo prvi put prešli 12 km, bunar je odstupio od vertikale za 21°. Iako su bušilice već naučile da rade sa neverovatnom zakrivljenošću cevi, dalje je bilo nemoguće ići. Bušotina je morala biti izbušena od 7 km. Da biste dobili vertikalnu osovinu u tvrdim stijenama, potrebno vam je vrlo kruto dno bušaće žice tako da prodire u podzemnu površinu poput maslaca. Ali javlja se još jedan problem - bunar se postupno širi, bušilica visi u njemu, kao u čaši, zidovi cijevi počinju se rušiti i mogu zgnječiti alat. Rješenje ovog problema pokazalo se originalnim - korištena je tehnologija klatna. Bušilica je umjetno ljuljana u bušotini i potiskivala jake vibracije. Zbog toga je deblo ispalo okomito.

Najčešća nesreća na bilo kojoj platformi za bušenje je prekid cijevi. Obično pokušavaju ponovo uhvatiti cijevi, ali ako se to dogodi na velikim dubinama, onda problem postaje nepopravljiv. Beskorisno je tražiti alat u bunaru od 10 kilometara; Puknuće i gubici cijevi na SG-3 dešavali su se mnogo puta. Kao rezultat toga, u svom donjem dijelu bunar izgleda kao korijenski sistem džinovske biljke. Grananje bunara uznemirilo je bušaće, ali se pokazalo kao blagoslov za geologe, koji su neočekivano dobili trodimenzionalnu sliku impresivnog dijela drevnih arhejskih stijena nastalih prije više od 2,5 milijarde godina. U junu 1990. godine SG-3 je dostigao dubinu od 12.262 m. Počeli su pripremati bunar za kopanje do 14 km, a onda se ponovo dogodila nesreća - na oko 8.550 m pukao je cijev. Nastavak radova zahtijevao je duge pripreme, nadogradnju opreme i nove troškove. 1994. godine obustavljeno je bušenje superdubokog kopa Kola. Nakon 3 godine ušla je u Ginisovu knjigu rekorda i ostala neprevaziđena do danas.

SG-3 je od samog početka bio tajni objekat. Za to je kriv granični pojas, strateška ležišta u okrugu i naučni prioritet. Prvi stranac koji je posjetio mjesto bušenja bio je jedan od čelnika Čehoslovačke akademije nauka. Kasnije, 1975. godine, u Pravdi je objavljen članak o Kola Superdeep, koji je potpisao ministar geologije Aleksandar Sidorenko. Još uvijek nije bilo naučnih publikacija o bunaru Kola, ali su neke informacije procurile u inostranstvo. Svijet je počeo da uči više iz glasina - u SSSR-u se bušila najdublja bušotina. Veo tajne bi vjerovatno visio nad bunarom sve do „perestrojke“, da se Svjetski geološki kongres nije dogodio 1984. godine u Moskvi. Pažljivo su se pripremali za tako veliki događaj u naučnom svijetu čak su izgradili i novu zgradu za Ministarstvo geologije - očekivali su se mnogi učesnici. Ali strane kolege su se prvenstveno zanimale za superdubinu Kola! Amerikanci uopće nisu vjerovali da to imamo. Dubina bunara do tada je dostigla 12.066 metara. Više nije imalo smisla skrivati ​​predmet. U Moskvi je učesnicima kongresa priređena izložba dostignuća u ruskoj geologiji, jedan od štandova bio je posvećen bušotini SG-3. Stručnjaci širom svijeta su zbunjeno gledali na konvencionalnu glavu bušilice sa istrošenim zubima od karbida. I ovako buše najdublju bušotinu na svijetu? Nevjerovatno! Velika delegacija geologa i novinara otišla je u selo Zapolarny. Posjetiocima je prikazana bušaća platforma u akciji; Svuda okolo su bile hrpe glava za bušenje potpuno istih kao i ona koja je ležala na štandu u Moskvi. Delegaciju Akademije nauka primio je poznati geolog, akademik Vladimir Belousov. Tokom konferencije za novinare postavljeno mu je pitanje iz publike: „Šta je najvažnije pokazao bunar Kola?“ - Gospodo! Najvažnije je to što je pokazalo da ne znamo ništa o kontinentalnoj kori”, iskreno je odgovorio naučnik.

Presjek Kolskog bunara opovrgnuo je dvoslojni model zemljine kore i pokazao da seizmički presjeci u podzemlju nisu granice slojeva stijena različitog sastava. Umjesto toga, oni ukazuju na promjenu svojstava kamena s dubinom. Pri visokom pritisku i temperaturi, svojstva stijena se očito mogu dramatično promijeniti, tako da graniti po svojim fizičkim karakteristikama postaju slični bazaltima, i obrnuto. Ali "bazalt" podignut na površinu sa dubine od 12 kilometara odmah je postao granit, iako je usput doživio jak napad "kesonske bolesti" - jezgro se srušilo i raspalo u ravne ploče. Što je bunar dalje išao, to je manje visokokvalitetnih uzoraka padalo u ruke naučnika.

Dubina je sadržavala mnoga iznenađenja. Ranije je bilo prirodno misliti da s udaljavanjem od zemljine površine, s povećanjem pritiska, stijene postaju monolitnije, s malim brojem pukotina i pora. SG-3 je uvjerio naučnike u suprotno. Počevši od 9 kilometara, slojevi su se pokazali vrlo poroznim i doslovno ispunjenim pukotinama kroz koje su kružile vodene otopine. Ovu činjenicu kasnije su potvrdile i druge ultra-duboke bušotine na kontinentima. Ispostavilo se da je na dubini mnogo toplije nego što se očekivalo: čak 80°! Na 7 km je temperatura u licu bila 120°C, na 12 km je već dostigla 230°C. Naučnici su otkrili mineralizaciju zlata u uzorcima iz bunara Kola. Umetak plemenitog metala pronađen je u drevnim stijenama na dubini od 9,5-10,5 km. Međutim, koncentracija zlata bila je preniska za proglašenje ležišta - u prosjeku 37,7 mg po toni stijene, ali dovoljna da se to očekuje na drugim sličnim mjestima.

Ali, jednog dana se Kola Superdeep Pipeline našao u centru globalnog skandala. Jednog lijepog jutra 1989. godine, direktor bunara David Guberman primio je poziv od glavnog urednika regionalnih novina, sekretara regionalnog odbora i mnoštva drugih ljudi. Svi su hteli da znaju za đavola, kojeg su bušači navodno podigli iz dubine, o čemu pišu neke novine i radio stanice širom sveta. Direktor je bio zatečen, i to s dobrim razlogom! "Naučnici su otkrili pakao", "Sotona je pobjegao iz pakla", piše u naslovima. Kako je objavljeno u štampi, geolozi koji su radili veoma daleko u Sibiru, a možda i na Aljasci ili čak na poluostrvu Kola (novinari nisu imali zajedničko mišljenje o ovome), bušili su na dubini od 14,4 km, kada je bušenje iznenada počelo da se silovito ljulja s jedne na drugu stranu. To znači da ispod postoji velika rupa, mislili su naučnici, očigledno da je centar planete prazan. Duboko spušteni senzori pokazivali su temperaturu od 2.000°C, a superosetljivi mikrofoni su zvučali...vapaje miliona duša koje pate. Kao rezultat toga, bušenje je zaustavljeno zbog straha od oslobađanja paklenih sila na površinu. Naravno, sovjetski naučnici opovrgnuli su ovaj novinarski „kanader“, ali odjeci te drevne priče dugo su lutali iz novina u novine, pretvarajući se u svojevrsni folklor. Nekoliko godina kasnije, kada su priče o paklu već bile zaboravljene, zaposleni u Kola Superdeep Well posjetili su Australiju kako bi držali predavanja. Pozvani su na prijem kod guvernera Viktorije, koketne dame koja je rusku delegaciju pozdravila pitanjem: „I šta ste, dovraga, ustali odatle?“

Ovdje možete slušati paklene zvuke iz bunara.

Danas će bušotina Kola (SG-3), koja je najdublja bušotina na svijetu, biti napuštena zbog neisplativosti, prenosi Interfax, pozivajući se na izjavu šefa teritorijalnog odjeljenja Federalne agencije za upravljanje imovinom za regiju Murmansk. , Boris Mikov. Tačan datum zatvaranja projekta još nije određen.

Ranije je tužilaštvo okruga Pechenga kaznilo šefa preduzeća SG-3 zbog kašnjenja plata i zaprijetilo pokretanjem krivičnog postupka. Od aprila 2008. godine, osoblje bunara je uključivalo 20 ljudi. 80-ih godina na bunaru je radilo oko 500 ljudi.

Film: Kola Superdeep: Poslednji vatromet