10 самых глубоких скважин в мире

10 самых глубоких скважин в мире

*Обзор лучших по мнению редакции expertology.ru. О критериях отбора. Данный материал носит субъективный характер, не является рекламой и не служит руководством к покупке. Перед покупкой необходима консультация со специалистом.

В стремлении добыть как можно больше полезных ископаемых человечество с каждым годом пытается всё глубже проникнуть в недра земли. Обычные раскопки уже не приносят достаточного количества сырья. Приходится погружаться всё глубже и глубже, пытаясь добыть нефть, уголь или металлическую руду. И иногда размеры скважин поражают.

В этом материале мы собрали 10 самых глубоких скважин в мире, чья протяжённость может вызвать лёгкий шок.

Рейтинг самых глубоких скважин в мире

10 место: Саатлинская скважина (СССР-Азербайджан, 8342 метра)

Саатлинская сверхглубокая скважина расположена на территории Азербайджана, неподалёку от города Саатлы, в Куринской низменности. Бурить её начали её в 1977 году, причём цель разработки была научно-исследовательской. Министерство Геологии СССР планировало с её помощью построить геофизическую модель земной коры.

В итоге через 5 лет после начала бурения, по техническим причинам, работы были прекращены на отметке в 8324 метра (по проекту 15 км). Саатлинская сверхглубокая скважина помогла учёным определить несколько довольно интересных особенностей формирования горных пород. Правда, достигнуть слоя базальта – то есть участка, где по сути, заканчивается земная кора и начинается магма – не удалось.

Саатлинская скважина интересна ещё и тем, что это – одна из первых сверхглубоких скважин в Советском Союзе. Сейчас она законсервирована.

9 место: Zisterdorf UT2A (Цистердорф, Австрия, 8553 метров)

Нефтяные месторождения встречаются не только в зонах сейсмической активности. Один из бассейнов находится прямо в центре Европы – под Германией и Австрией. Однако месторождения там довольно мелкие и очень глубокие, вследствие чего для добычи «чёрного золота» приходится бурить и бурить.

Поэтому на территории Германии и Австрии находятся сразу несколько сверхглубоких скважин. Одна из них – Zistredorf UT2A, расположенная на месторождении Цистердорф. Её глубина составляет 8553 метра! А пробурили эту скважину ещё в 1977 году.

Что особенно иронично, скважина Zisterdorf UT2A – нерабочая. Геологи надеялись найти на сверхвысокой глубине нефть, но её там не оказалось. Рядом с ней находится ещё одна скважина, на 7544 метра, но тоже бесполезная. Во время её бурения специалисты наткнулись на залежи природного газа, однако извлечь их не удалось.

В итоге Zisterdorf UT2A, самая глубокая скважина Австрии и одна из самых больших в Европе, сейчас находится в законсервированном виде. Никакие работы на ней не ведутся.

8 место: Юниверсити (США, 8686 метров)

Сверхглубокая континентальная скважина «Юниверсити», расположенная в округе Хиллсборо (штат Флорида, США), интересна не только своими размерами. Она была пробурена ещё в начале 1970-х годов с целью поиска полезных ископаемых – нефти и природного газа. Ради них пришлось достигнуть глубины в 8686 метров!

И, что самое интересное, в поднятых со дна этой сверхглубокой скважины горных породах обнаружилась жизнь. Пусть и в виде микроорганизмов, но тем не менее. Стоит отметить, что этим простейшим приходится выживать в действительно экстремальных условиях – на глубине в 9 километров.

Поэтому сверхглубокая континентальная скважина «Юниверсити» порадовала не только инвесторов, вложивших деньги в её бурение, но и учёных, обнаруживших существование жизни в экстремальных условиях.

7 место: KTB Oberpfalz (Германия, 9101 метр)

Континентальная сверхглубокая скважина КТБ Оберпфальц – одна из самых «молодых» в рейтинге. Так, её разработка велась в период с 1990 по 1994 годы. Интересно, что её бурили не ради поиска нефти и газа, а для проведения научных исследований.

Максимальной проектной глубиной была отметка в 12 километров. И если бы планы инвесторов сбылись, КТБ Оберпфальц стала бы самой глубокой скважиной в мире! Однако уже на отметке в 9 километров оборудование для бурения стало выходить из строя – температура оказалась слишком высокой, чего никак не могли предвидеть проектировщики.

Из-за температуры в 270 градусов и огромного давления на отметке 7500 метров бурение замедлилось. Кроме того, сама шахта скважины начала отклоняться в сторону. В итоге владельцы приняли решение прекратить работы. Глубина скважины составила 9101 метр.

С другой стороны, во время бурения всё-таки удалось извлечь множество полезных с научной точки зрения материалов. Сейчас КТВ Оберпфальц не работает, на неё водят туристические экскурсии.

6 место: Бейден-Юнит (Baden Unit, США, Оклахома, 9159 метров)

Бейден-Юнит – одна из самых глубоких скважин на территории США. Что интересно, её бурили практически в самом центре материковой части страны – в штате Оклахома, рядом с городом Анадарко. Целью работ были поиски полезных ископаемых, а также проведение научных изысканий.

Компания Lone Star Technologies Inc., которая бурила эту сверхглубокую скважину, потратила на работу около полутора лет и более 6 миллионов долларов – а по меркам 1970 года это была немалая сумма. Чтобы достигнуть хоть каких-то полезных ископаемых, пришлось потратить 150 алмазных долот и почти 2 тысячи тонн цемента.

В итоге удалось достигнуть глубины в 9159 метров – именно на этой отметке залегал нефтеносный слой. Так что это первая, в рейтинге использующихся по настоящий момент, скважина. А благодаря впечатляющей глубине, более 9 километров, она входит в число самых глубоких в мире.

5 место: Берта Роджерс (Bertha Rogers, США, Оклахома, 9583 метра)

Берта Роджерс – самая глубокая скважина в США и одна из самых впечатляющих в мире. Она расположена в штате Оклахома, неподалёку от города Анадарко (так же, как и предшественница), в одноимённом нефтеносном бассейне. Целью её бурения был поиск природного газа. Работы по бурению также вела компания Lone Star Technologies Inc.

Правда, в конечном итоге, никакие полезные ископаемые не были найдены, да и разработку скважины пришлось резко остановить на отметке 9583 метра. Дело в том, что на этой глубине обнаружилось месторождение расплавленной серы. Дальнейшая разработка была крайне опасна, поэтому бурение резко прекратили.

Бурение Берта Роджерс началось в 1973 году и продлилось около полутора лет. Даже после экстренного завершения разработки она некоторое время была глубочайшей в мире. Потом, правда, в Советском Союзе закончили Кольскую сверхглубокую, которая и получила «пальму первенства».

4 место: Кольская сверхглубокая скважина (СССР-Россия, Мурманская область, 12262 метра)

Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) долгое время являлась самой глубокой в мире. Её бурение было закончено на отметке в 12262 метра! Правда, чтобы достигнуть такой глубины, потребовалось немало времени.

Работы на Кольской сверхглубокой были начаты в 1970 году и велись в несколько этапов. На первом удалось достигнуть отметки в 7600 метров, причём углубление до этого уровня заняло четыре года. Легендарных 12262 метров добились только на последнем этапе, в 1990 году. После этого ещё несколько лет пытались дополнительно углубиться, однако безуспешно. И в 1994 году все работы по бурению были прекращены.

К сожалению, дальнейшая судьба рекордсмена совсем безрадостна. В 1995 году финансирование проекта было полностью прекращено. Территорию СГ-3 покинули учёные и сотрудники. Без должного контроля из-за сурового северного климата здания и постройки вокруг шахты начали быстро разрушаться.

В итоге, на настоящий момент скважина законсервирована. На устье находится металлическая заглушка. Здания вокруг разрушены. Для восстановления работ потребуется около 100 млн рублей. Если не провести его в кратчайшие сроки – скважина постепенно разрушится.

3 место: Maersk Oil BD-04A (Катар, 12290 метров)

Скважина BD-04A, разрабатывалась международной нефтегазовой компанией Maersk Oil (на данный момент входит в Total Group). Назвать её одной из самых глубоких в мире можно только с некоторой «натяжкой». Дело в том, что 12,29 км – это длина её шахты. А она идёт не строго вертикально.

Почти 11 км ствола шахты идёт под углом. Конечно, не как в метро, но и не строго вертикально, как у Кольской сверхглубокой. Зато разработка BD-04A заняла всего 36 дней, благодаря использованию современного и высокопроизводительного оборудования (платформа Transocean GSF Rig 127).

BD-04A располагается на одном из крупнейших нефтяных месторождений Востока – Аль-Шахин. Однако разрабатывалась она отнюдь не для поиска полезных ископаемых. BD-04A бурили в геологоразведочных целях – чтобы определить, в каких местах в дальнейшем открывать именно нефтяные скважины. Собственно, именно поэтому её шахта идёт не строго вертикально, а под углом.

Maersk Oil BD-04A – одна из самых молодых сверхглубоких скважин. Она была пробурена в 2008 году. В настоящий момент BD-04A законсервирована, поскольку особой необходимости в ней уже нет – все данные получены, новые месторождения разрабатываются.

2 место: OP-11 (Россия, Сахалин, 12345 метров)

OP-11 – сверхглубокая скважина, пробуренная в начале 2011 года на месторождении Одопту. Располагается она на Сахалине. В разработке OP-11 принимала участие компания «Эксон Нефтегаз Лимитед», входящая в консорциум «Сахалин-1».

Как и предшественница, OP-11 может считаться самой глубокой с некоторыми условностями. Её шахта пробурена с большим отхождением забоя от вертикальной прямой. Почти 12,5 километров – это длина её ствола. Такая геометрия обусловлена сложностью в добыче нефти. Само месторождение находится под толщей моря, а добывающая его платформа – на берегу. Поэтому пришлось бурить не «строго вниз», а «вбок».

Поскольку рекордных углублений не было, на разработку площадки потребовалось совсем немного времени. OP-11 бурилась в течение 60 дней, причём использовались технологии и оборудование от компании «Exxon Mobil Corporation», а также специально сконструированная высокоскоростная установка «Ястреб».

В настоящий момент OP-11 находится в работе. Ею по-прежнему владеет консорциум компаний «Сахалин-1», поставляющий в Россию и по всему миру нефть и газ.

1 место: Чайво Z-44 (Россия, около 13 км)

Самая глубокая скважина в мире, рекордсменка, пока ещё не введена в эксплуатацию. Это – площадка Чайво Z-44, располагающаяся на Сахалине. И разрабатывается она с целью добычи нефти. Как ожидается, после запуска в эксплуатацию она способна будет принести около 2,3 миллиардов баррелей «чёрного золота».

На настоящий момент Чайво Z-44 всё ещё находится в разработке. Её глубина составит около 13 километров. Точную отметку удастся выяснить только после окончания бурения.

Топология Чайво Z-44 также предусматривает отклонения по вертикали, как и у остальных лидеров рейтинга. Однако они не будут значительными. Шахта в основном углубляется под землю, а не уходит вбок.

Чайво Z-44 начала разрабатываться в 2017 году. Так что она не только одна из самых глубоких, но и одна из самых «молодых». Поскольку разрабатывается она с коммерческой целью, её вряд ли забросят – и она станет полноценным рекордсменом.

Внимание! Данный рейтинг носит субъективный характер, не является рекламой и не служит руководством к покупке. Перед покупкой необходима консультация со специалистом.

10 самых глубоких скважин мира

Человек всегда стремился изучить окружающий мир. Для того, чтобы исследовать нашу планету, узнать ее внутреннее устройство, ученые стали бурить очень глубокие скважины.

Обычно такие ямы сверлили при разработке нефтегазовых месторождений. Но некоторые из них были созданы для научных исследований с целью расширения человеческих познаний о строении Земли, геологии планеты. Эти скважины стали самыми глубокими в мире.

Как происходит бурение

Чтобы просверлить в земле отверстие длиной свыше 10 километров, требуется решить ряд сложных технических задач.

Для таких скважин нужен нетрадиционный инженерный подход, чтобы пробуривать земную кору, приходится сверлить породу в следующих условиях:

• Высокое гидростатическое давление − свыше 80 Мпа;
• Температура достигает 250 °С. Промывочная жидкость для насосов также нагревается до этих значений;
• Бурильные трубы на больших глубинах не выдерживают собственного веса и обрываются.

Поэтому скважин, достигших 10-километровой отметки, немного. Их создание требует серьезных материальных затрат, сложных и оригинальных инженерных решений, длительного времени.

Программа исследования в США

В Америке разработку глубоких скважин впервые запустили в 1958 году. Работы начались с проекта «Мохол» и проводились с помощью подводного бурения.

Первые попытки достичь мантии предприняты в 1969 году. Решено было сверлить на дне океана, где земная кора тоньше. Но программа не принесла существенных результатов, работа прекратилась, не достигнув 200-метровой отметки.

Глубинное бурение продолжалось, более 800 скважин было просверлено в океанских впадинах. Самая протяженная из них составила 760 метров. Удалось получить много интересных научных данных.

В 1970 году начаты работы по созданию сверхглубокой скважины в нефтегазовом бассейне Anadarco. Бурение длилось около двух лет. Для того, чтобы достичь рекордной глубины, применялось уникальное оборудование:

Вышка, способная поднять 900 тонн груза;

Лебедка на 200 кВт;

Насосы по 1000 кВт каждый;

Израсходовано 150 алмазных буров и больше 2000 тонн труб.

В результате была просверлена глубокая яма длиной 9150 м.

Скважина в бассейне Anadarco − Bertha Rogers, за 500 дней достигла глубины 9000 метров. Работы прекращены на отметке 9580 м.

Изучение земных недр в СССР

В 1962 году в Советском Союзе начали проводить научные исследования литосферы с помощью глубокого бурения. Дыра в земле должна была стать рекордной и достичь фантастической на тот момент глубины в 7 километров.

Работа планировалась не для добычи полезных ископаемых, а с научно-исследовательской целью. Ученые хотели выяснить следующее:

• Узнать больше о строении земной коры. Уточнить, как чередуются пласты гранита и базальта;
• Добраться до границы мантии и изучить ее;
• Провести детальное исследование литосферы, проверить геологические теории.

Несколько лет шли подготовительные работы. Выбиралось подходящее место для будущей скважины.

Главная проблема при сверхглубоком бурении − растущая температура окружающих пород. По расчетам ученых, на глубине 10 км земная кора разогрета до 300 °С, на 15 км − 500 градусов. Эти внешние условия быстро выведут из строя любую технику. Поэтому специалисты искали такой район для работы, где земная кора не слишком горячая.

Решено было начать бурение на Кольском полуострове. По расчетам ученых, температура внутри гранитного слоя не должна превышать 150 градусов. За миллиард лет существования Кольский щит сильно остыл.

Кольская скважина

Бурение велось с 1970 года. Первоначальная было запланировано достичь глубины в 15 километров. Работы продолжались до 1995 г, результатом которых стала самая известная скважина в мире. Достигнуть поставленной цели не получилось, протяженность объекта составила 12226 м.

Кольская дыра попала в книгу рекордов Гиннесса, как самая глубокая скважина в мире. С помощью этого сверхдлинного колодца человечество сильно расширило свои знания о земных недрах.

Устройство Кольской сверхглубокой

Она совсем непохожа на большую яму или шахту. Ее диаметр невелик − 21 см. Сверху немного шире − 40 см. Размер позволяет поместиться только буровому инструменту.

Во время сверления нередко происходили аварии − колонны обрывались и закупоривали собой ствол. Тогда работу приходилось начинать сначала. Бурение после очередного происшествия возобновляли с отметки семь или девять километров.

Скважина в разрезе представляет собой ствол с четырьмя длинными и десятью короткими ветками. Два больших ответвления превышают 12 км. Кольская сверхглубокая превосходит глубину Марианской впадины на 1000 метров.

Кроме этого, шахта несколько раз изгибается, обходя плотные слои грунта. Поэтому скважина в разрезе изогнута и ветвиста.

Сегодня на Кольской никаких работ не ведется. Она закрыта массивным металлическим люком. На крышке написана глубина, которую смогли достичь в 1995 году.

История создания Кольской сверхглубокой

Сначала было выбрано наиболее подходящее для сверления место. Им стал участок с древними твердыми породами. Их возраст составлял три миллиарда лет.

Кольский полуостров выбран потому, что:

Температура внутри слоя гранита и базальта не должна превышать 150 градусов. За время своего существования они заметно охладились;

Осадочные породы удалось детально изучить при разработке нефтяных пластов, а в глубокие слои земной коры тогда еще не проникли. Твердые участки мантии на тот момент были недостаточно исследованы;

Рядом находились никелевые месторождения. Ученые надеялись получить информацию о природе образования рудных залежей.

Сверлить породу начали в 1970 г. В первые четыре года применяли обычную установку для бурения нефтяных скважин. После прохождения отметки в 7км, ее пришлось заменить на более мощную − «Уралмаш-15000». Этот механизм был построен специально для Кольской сверхглубокой, чтобы добраться до 15-тикилометровой отметки.

Семь тысяч метров удалось пройти только через четыре года работы. Затем скорость еще замедлилась: понадобилось около десяти лет для достижения отметки в 12000 м.

После 7000 метров сверление сильно осложнилось − породы стали вязкими и трещиноватыми, ствол деформировался. Буровая колонна часто обрывалась. Приходилось бетонировать ответвления шахты и сверлить уже пройденные участки заново.

Только в 1990 году снова был преодолен рубеж 12 км. Затем удалось достичь абсолютного рекорда глубокого бурения − 12226 м. Вскоре после этого случилась новая авария и в 1994 году сверление было остановлено, а скважина законсервирована.

Но все эти истории − вымысел. Микрофоны не записывали никаких звуков, не было странных животных, а температура в стволе составляла максимум 220 °С.

Саатлинская скважина

Работы проводились в Азербайджане с 1977 по 1990 годы. Цель − изучение природных запасов нефти. Глубина разработки была запланирована до 11500 м, но достигла только 8300-метровой отметки. В результате исследований получена полезная информация о проникновении подземных вод на большие глубины.

Самые длинные скважины в России

Рядом с островом Сахалин находится огромное нефтегазовое месторождение. В 2003 году началась его разработка. При этом нефтяникам удалось пробурить очень глубокие отверстия и поставить рекорд по их протяженности и общей длине горизонтального ствола.

Работы велись несколькими международными корпорациями, в том числе НК «Роснефть». Бурение происходило в море, в шельфовой зоне, на глубине 15-30 метров. Применялась современная техника: например, платформа «Орлан».

В 2011 году создана самая длинная в мире нефтескважина протяженностью 12245 м. Работы завершились всего за два месяца после бурения объекта под названием О-13 с рекордной длиной ствола − 13500 м. Одновременно создана и уникальная горизонтальная скважина − 12000 метров.

В 2014 году на шельфовом месторождении поставлены новые рекорды. Разработка Z-40 достигла протяженности 13000 м.

Теперь рядом с Сахалином существуют восемь самых длинных в мире скважин. С их помощью добыто 70 млн тонн нефти и 15 миллиардов кубометров газа. Продолжается разработка новых шельфовых месторождений. При этом рекорд континентального бурения удерживает Кольская.

Самые известные скважины в других странах

В Германии на примере Кольской сверхглубокой разработали и осуществили проект «Хауптборунг». Сверление проводилось с 1990 года по 1994. Новый рекорд не состоялся, скважина достигла протяженности только в 9100 метров. В результате проекта создана самая глубокая яма в Западной Европе, получены ценные научные данные о земной коре и геологических процессах.

В Австрии в 1977 году создана под названием Zistersdorf UT2A скважина глубиной 8550 метров. Разработана для изучения нефтяных и газовых месторождений, которые находились неподалеку. Добычу полезных ископаемых организовать не удалось, чего не скажешь об интересных научных сведениях.

В Катаре в 2008 году для разведки нефтяных запасов создана скважина глубиной 12280 метров. Горизонтальный ствол составил 10900 м. Времени понадобилось немногим больше месяца.

В Швеции для проверки гипотезы о неорганическом происхождении нефти просверлена скважина Siljan Ring. Бурение завершилось в 1990 году на отметке 6800 метров. Запасов углеводородов не обнаружили, но была получена полезная научная информация.

Подземное неземное. О чем рассказала самая глубокая в мире скважина

Сегодня научные изыскания человечества добрались до рубежей Солнечной системы: мы высаживали космические аппараты на планеты, их спутники, астероиды, кометы, отправили миссии к поясу Койпера и пересекли границу гелиопаузы. С помощью телескопов мы видим события, происходившие 13 миллиардов лет назад — когда Вселенной исполнилось всего несколько сотен миллионов лет. На фоне этого интересно оценить, насколько хорошо мы знаем нашу Землю. Лучший способ узнать ее внутреннее строение — пробурить скважину: чем глубже, тем лучше. Самая глубокая скважина на Земле — Кольская сверхглубокая, или СГ-3. В 1990 году ее глубина достигла 12 километров 262 метров. Если сравнить эту цифру с радиусом нашей планеты, то окажется, что это всего 0,2 процента пути до центра Земли. Но даже этого оказалось достаточно, чтобы перевернуть представления о строении земной коры.

На что похожа Кольская сверхглубокая?

Если вы представляете себе скважину как шахту, по которой можно спускаться на лифте в самые недра земли или хотя бы на пару километров, то это совсем не так. Диаметр бурового инструмента, с помощью которого инженеры создавали скважину, составлял всего 21,4 сантиметра. Верхний двухкилометровый отрезок скважины немного шире — его расширяли до 39,4 сантиметра, но все равно человеку туда никак не попасть. Чтобы представить себе пропорции скважины, лучшей аналогией будет 57-метровая швейная игла с диаметром в 1 миллиметр, немного утолщенная с одного конца.

Схема скважины(см. рисунок выше)

«Кольская сверхглубокая» Министерство геологии СССР, издательство «Недра», 1984

Но и это представление будет упрощенным. За время бурения на скважине происходило несколько аварий — часть буровой колонны при этом оказывалась под землей без возможности ее извлечь. Поэтому несколько раз скважину начинали проходить заново, с отметок в семь и девять километров. Есть четыре крупных ответвления и около десятка мелких. У основных ответвлений разная предельная глубина: два из них пересекают отметку в 12 километров, еще два не доходят до нее всего на 200-400 метров. Заметим, что глубина Марианской впадины на километр меньше — 10 994 метра относительно уровня моря.

Более того, было бы ошибкой воспринимать скважину как отвесную линию. Из-за того что на разных глубинах породы обладают разными механическими свойствами, бур в ходе работы отклонялся к менее плотным областям. Поэтому в большом масштабе профиль Кольской сверхглубокой выглядит как немного изогнутая проволока с несколькими ответвлениями.

Подойдя к скважине сегодня, мы увидим лишь верхнюю часть — металлический люк, привинченный к устью двенадцатью массивными болтами. Надпись на нем сделана с ошибкой, правильная глубина — 12 262 метра.

Как бурили сверхглубокую скважину?

Для начала необходимо отметить, что СГ-3 изначально задумывалась именно для научных целей. Исследователи выбрали для бурения место, где на поверхность земли выходили древние породы — возрастом до трех миллиардов лет. Один из аргументов при разведке состоял в том, что молодые осадочные породы были хорошо изучены при добыче нефти, а глубоко в древние слои никто еще не бурил. Кроме того, здесь находились и крупные медно-никелевые месторождения, разведка которых была бы полезным дополнением к научной миссии скважины.Бурение началось в 1970 году. Первая часть скважины была пробурена серийной установкой «Уралмаш-4Э» — ее обычно использовали для бурения нефтяных скважин.

Модификация установки позволила достичь глубины 7 километров 263 метра. На это ушло четыре года. Затем установку сменили на «Уралмаш-15000», названную так в честь запланированной глубины скважины — 15 километров. Новая буровая была разработана специально для Кольской сверхглубокой: бурение на таких больших глубинах требовало серьезной доработки техники и материалов. К примеру, один только вес буровой колонны при 15-километровой глубине достигал 200 тонн. Сама установка могла поднимать груз вплоть до 400 тонн.

Буровая колонна состоит из труб, соединенных между собой. С ее помощью инженеры опускают на дно скважины инструмент для бурения, и она же обеспечивает его работу. На конце колонны устанавливали специальные 46-метровые турбобуры, приводимые в движение потоком воды с поверхности. Они позволяли вращать дробящий породу инструмент отдельно от всей колонны.

Коронки, с помощью которых буровая колонна вгрызалась в гранит, вызывают ассоциации с футуристическими деталями от робота — несколько вращающихся шипастых дисков, соединенных с турбиной сверху. Одной такой коронки хватало всего на четыре часа работы — это примерно соответствует проходу на 7-10 метров, после чего всю буровую колонну нужно поднимать, разбирать и затем опускать заново. Постоянные спуски и подъемы сами по себе занимали до 8 часов.

Даже трубы для колонны в Кольской сверхглубокой пришлось использовать необычные. На глубине постепенно растут температура и давление, и, как рассказывают инженеры, при температурах свыше 150-160 градусов сталь серийных труб размягчается и хуже держит многотонные нагрузки — из-за этого возрастает вероятность опасных деформаций и обрыва колонны. Поэтому разработчики выбрали более легкие и термостойкие алюминиевые сплавы. Каждая из труб имела длину около 33 метров и диаметр около 20 сантиметров — немного уже самой скважины.

Однако даже специально разработанные материалы не выдерживали условий бурения. После первого семикилометрового отрезка на дальнейшее бурение до отметки 12 000 метров ушло почти десять лет и более 50 километров труб. Инженеры столкнулись с тем, что ниже семи километров породы стали менее плотными и трещиноватыми — вязкими для бура. Кроме того, ствол самой скважины исказил форму и стал эллиптичным. В результате несколько раз колонна обрывалась, и, не имея возможности поднять ее обратно, инженеры вынуждены были бетонировать ответвление скважины и проходить ствол заново, теряя годы работы.

Одна из таких крупных аварий заставила буровиков в 1984 году забетонировать ответвление скважины, достигшее глубины 12 066 метров. Бурение пришлось начать заново с 7-километровой отметки. Этому предшествовала пауза в работе со скважиной — в тот момент существование СГ-3 рассекретили, а в Москве прошел международный геологический конгресс Геоэкспо, делегаты которого посетили объект.

Как рассказывают очевидцы аварии, после возобновления работ колонна пробурила скважину еще на девять метров вниз. После четырех часов бурения рабочие приготовились поднимать колонну обратно, но она «не пошла». Буровики решили, что труба где-то «прилипла» к стенкам скважины, и увеличили мощность на подъем. Нагрузка резко уменьшилась. Постепенно разбирая колонну на 33-метровые свечки, рабочие добрались до очередного отрезка, заканчивающегося неровным нижним краем: турбобур и еще пять километров труб остались в скважине, поднять их не удалось.

Вновь достигнуть 12-километровой отметки буровикам удалось лишь к 1990 году, тогда же был установлен и рекорд погружения — 12 262 метра. Затем произошла новая авария, а с 1994 года работы на скважине были остановлены.

Научная миссия сверхглубокой

Скважину исследовали целым набором геологических и геофизических методов, начиная от сбора керна (столбика пород, соответствующих заданным глубинам) и заканчивая радиационными и сейсмологическими измерениями. К примеру, керн забирали с помощью керноприемников со специальными бурами — они похожи на трубы с зазубренными краями. В центре этих труб 6-7 сантиметровые отверстия, куда попадает порода.

Но даже с этой, казалось бы, простой (за исключением потребности поднимать этот керн с многокилометровой глубины) методикой возникали сложности. Из-за бурового раствора, — того самого, что приводил в движение бур, — керн напитывался жидкостью и изменял свои свойства. Кроме того, условия в глубине и на поверхности земли сильно различаются — образцы растрескивались от перепада давления.

На разных глубинах выход керна сильно отличался. Если на пяти километрах со 100-метрового отрезка можно было рассчитывать на 30 сантиметров керна, то при глубинах свыше девяти километров вместо столбика пород геологи получали набор шайб из плотной породы.

Исследования материала, поднятого из скважины, позволили сделать несколько важных выводов. Во-первых, строение земной коры нельзя упрощать до композиции из нескольких слоев. На это раньше указывали сейсмологические данные — геофизики видели волны, которые казались отраженными от гладкой границы. Исследования на СГ-3 показали, что такая видимость может возникнуть и при сложном распределении пород.

Это предположение сказалось на проектировании скважины — ученые ожидали, что на глубине семи километров ствол войдет в базальтовые породы, однако они не встретились и на 12-километровой отметке. Зато вместо базальта геологи обнаружили породы, обладавшие большим количеством трещин и низкой плотностью, чего совсем нельзя было ожидать от многокилометровой глубины. Больше того, в трещинах нашлись следы подземных вод — высказывались даже предположения, что они образованы прямой реакцией кислорода и водорода в толще Земли.

Отдельно следует рассказать об исследованиях температурных градиентов и радиации. Для такого рода экспериментов используются внутрискважинные приборы, опускаемые на проводах-тросах. Большой проблемой было обеспечить их синхронность с наземным оборудованием, а также обеспечить работу на больших глубинах. К примеру, трудности возникали с тем, что тросы при длине в 12 километров растягивались примерно на 20 метров, что могло сильно снизить точность данных. Чтобы этого избежать, геофизикам пришлось создавать новые методы маркировки расстояний.

Большинство серийных приборов не было рассчитано на работу в суровых условиях нижних ярусов скважины. Поэтому для исследований на больших глубинах ученые применяли оборудование, разработанное специально для Кольской сверхглубокой.

Важнейший результат геотермических исследований — гораздо более высокие температурные градиенты, нежели ожидалось увидеть. Вблизи поверхности скорость роста температуры составляла 11 градусов на километр, до глубины двух километров — 14 градусов на километр. В интервале от 2,2 до 7,5 километра температура росла со скоростью, приближающейся к 24 градусам на километр, хотя существующие модели предсказывали величину в полтора раза меньшую. В результате уже на пятикилометровой глубине приборы фиксировали температуру в 70 градусов Цельсия, а к 12 километрам это значение достигло 220 градусов Цельсия.

Кольская сверхглубокая оказалась непохожей на другие скважины — к примеру, при анализе тепловыделения пород Украинского кристаллического щита и батолитов Сьерра-Невады геологи показали, что с глубиной тепловыделение падает. В СГ-3 оно наоборот росло. Более того, измерения показали, что основным источником тепла, обеспечивающим 45-55 процентов теплового потока, является распад радиоактивных элементов.Несмотря на то что глубина залегания скважины кажется колоссальной, она не доходит и до трети толщины земной коры в Балтийском щите. Геологи оценивают, что подошва земной коры в этой области проходит примерно в 40 километрах под землей. Поэтому даже если бы СГ-3 достигла запланированной 15-километровой отсечки, до мантии мы бы все равно не добрались.Такую амбициозную задачу ставили перед собой американские ученые, разрабатывая проект «Мохол». Геологи планировали достигнуть границы Мохоровичича — подземной области, где наблюдается резкая смена скорости распространения звуковых волн. Считается, что она связана с границей между корой и мантией. Стоит отметить, что буровики выбрали в качестве места для скважины дно океана вблизи острова Гуадалупе — расстояние до границы составляло всего несколько километров. Однако глубина самого океана достигала здесь 3,5 километра, что существенно осложняло буровые работы. Первые испытания в 1960-х годах позволили геологам пробурить скважины лишь на 183 метра.

Недавно стало известно о планах воскресить проект глубокого океанического бурения с помощью исследовательского бурового судна JOIDES Resolution. В качестве новой цели геологи выбрали точку в Индийском океане, неподалеку от Африки. Глубина залегания границы Мохоровичича там составляет лишь около 2,5 километра. В декабре 2015-го — январе 2016 года геологам удалось пробурить скважину глубиной в 789 метров — пятую по величине в мире из подводных скважин. Но эта величина — лишь половина от требовавшейся на первом этапе. Впрочем, команда планирует вернуться и завершить начатое.

0,2 процента длины пути к центру Земли — не такая уж впечатляющая величина по сравнению с масштабами космических путешествий. Однако следует учитывать, что и граница Солнечной системы не проходит по орбите Нептуна (или даже поясу Койпера). Гравитация Солнца преобладает над звездной вплоть до расстояний в два световых года от светила. Так что если аккуратно все посчитать, то окажется, что и «Вояджер-2» пролетел лишь десятую долю процента длины пути до окраин нашей системы.

Поэтому не стоит расстраиваться тем, как плохо мы знаем «внутренности» собственной планеты. У геологов есть свои телескопы — сейсмические исследования — и свои амбициозные планы по покорению недр. И если астрономы уже успели прикоснуться к солидной части небесных тел в Солнечной системе, то у геологов все самое интересное еще впереди.

Источники:

http://expertology.ru/10-samykh-glubokikh-skvazhin-v-mire/
http://udipedia.net/samaya-glubokaya-skvazhina-na-zemle/
http://pikabu.ru/story/podzemnoe_nezemnoe_o_chem_rasskazala_samaya_glubokaya_v_mire_skvazhina_6153675