Зачем бурили Кольскую сверхглубокую скважину?
Редакция портала «Подземный эксперт»
В СССР подземное строительство представляло собой крупную и важную отрасль, внесшую вклад в развитие советской экономики и науки. Была создана научная национальная школа, специалисты которой реализовывали смелые проекты, проектировали и планировали уникальные объекты. Так в мае 1970 года было начато бурение Кольской скважины, по сложности сопоставимое с полетом в космос.
Кольский полуостров. Автор фото: Alexey Elfimov/Unsplash
Зачем нужны скважины?
Вторая половина XX века в мире характеризовалось ростом урбанизации, формированием «общества потребления», научно-технической революцией (НТР). Теперь наука, применение принципиально новых технологий, автоматизация производства стали главными факторами роста и развития экономики. Развивались наукоёмкие направления — электроника, атомная энергетика, космонавтика. Возрастала роль сырья, наблюдался рост использования алюминия, титана, нефти и газа.
Тема изучения глубинного строения земной коры стала весьма актуальной для дальнейшего развития добывающей промышленности. Более того, человечество смогло бы получить ответы на многие вопросы, связанные с возникновением планеты Земля, образованием месторождений полезных ископаемых.
Поэтому подобные скважины бурили по всему миру. Но, достигнуть глубины 12 262 метра смогли только советские специалисты. Например, в США на тот момент скважины в среднем были глубиной до 9 600 метров, американцы применяли установки грузоподъемностью 6-8 М, давлением насосов 50 Мпа.
Но, советские инженеры смогли создать технологию проходки, обеспечивающую бурение скважины на запланированные большие глубины, с помощью установки меньшей грузоподъемности – 5МН и давлением нагнетания (40 Мпа).
В Германии хотели повторить рекорд советских ученых на Кольской скважине, однако бурение было прекращено из-за аварий и по техническим причинам. А, в 1992 году прекратили работы и на Кольской сверхглубокой скважине.
Побить рекорд Кольской скважины все-таки смогли, но только по показателю длины. Это наклонные скважины для разработки больших газовых и нефтяных месторождений, которые бурились под острым углом. В 2008 году пробурена нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A, длина которой составила 12 290 метров в нефтяном бассейне Аль-Шахин, Катар. В 2011 году этот рекорд уже был побит нефтяной скважиной месторождения Одопту-море проекта Сахалин-1 (длина 12 345 метров). В июне 2013 года была пробурена скважина Z-42 Чайвинского месторождения (длина 12 700 метров).
Секрет советской технологии
Особенность советской технологии заключалась в проводке скважины опережающим стволом с помощью отечественного турбинного способа бурения с применением бурильных труб из алюминиевых сплавов. Эту установку создал коллектив Уралмашзавода (г. Свердловск/ н. в. Екатеринбург).
Были разработаны и внедрены породоразрушающие инструменты и забойные двигатели с соответствующей глубинным условиям характеристикой, в том числе долота с маслонаполненной герметизированной опорой, редукторные турбобуры, устойчиво работающие в области оптимальных скоростей вращения.
Созданы и внедрены средства контроля работы турбобура на забое, без которых невозможно бурение забойным двигателем на глубинах более 8—9 км. Внедрены высокопрочные (с пределом текучести до 500 МПа) и термостойкие (до 200 °С) легкосплавные трубы, обеспечивающие практически безаварийные условия работы при высоких скоростях спуска и подъема бурильного инструмента в скважине.
Анализ данных сверхглубокого бурения
Кольский полуостров сложен главным образом докембрийскими кристаллическими породами, которые распространены и на территории Финляндии, Швеции, Норвегии. Изучению геологического строения этого региона геологи посвятили многие годы.
В начале 60-х гг. XX века идея организации глубинного изучения земных недр стала наиболее актуальной, так на тот момент в СССР и США были пробурены скважины глубиной 7-9 км для поиска нефти и горючего газа, которые закладывались в осадочных бассейнах. Но, такие скважины были неэффективны для изучения строения и состава глубоких областей коры.
В 1965 г. была разработана комплексная научно-техническая программа изучения глубинного строения земной коры. В ней было обозначено, что в первую очередь необходимо осуществить бурение Кольской и Саатлинской сверхглубоких скважин.
Аналогичная программа была разработана и в США – проект «Мохол»/ Project Mohole. Проект осуществлял Национальный научный фонд США/ National Science Foundation, но американцев больше всего интересовало бурение коры под Тихим океаном. Исследователи, работающие над проектом, руководствовались гипотезой о том, что толщина океанского дна до поверхности Мохоровичича (нижняя граница земной коры, отделяющая земную кору от мантии) гораздо меньше, чем на суше. Кстати, в честь ученого, изучавшего земную кору и мантию Андрии Мохоровичича/ Andrija Mohorovičić и был назван проект, в названии также фигурирует слово hole/«дыра»
Для бурения было выбрано место с глубиной океана порядка 3,5 км недалеко от острова Гуадалупе. Всего было пробурено 5 пробных скважин с заглублением в дно до 180 метров. Но, проект закрыли в связи с перерасходом средств.
К началу 70-х годов были закончены подготовительные работы для бурения Кольской сверхглубокой скважины, а в мае 1970 г. было начато бурение Кольской скважины СГ-3, через 10 лет ее глубина уже составляла 10,7 км. В целях организации работ по бурению скважины была образована Кольская комплексная геолого-разведывательная экспедиция глубокого бурения. С 1992 года она была преобразована в Научно-производственный центр «Кольская сверхглубокая»), работавшая под руководством Давида Губермана.
На тот момент была получена уникальная геолого-геофизическая информация о глубинном строении Балтийского щита. На основании непосредственного изучения минерально-геохимического состава пород керна и проведения комплекса геофизических исследований в стволе скважины, получены данные о вещественном составе и физическом состоянии глубинных пород, существенно отличающиеся от данных модели разреза, составленной по геофизическим данным до бурения скважины.
Они имеют важное значение для прогноза скрытых месторождений минерального сырья — железных руд, меди, никеля, слюды и редких металлов не только на Кольском полуострове, но и в других древних массивах.
На основании этих данных стала также возможной обоснованная интерпретация геофизических материалов, играющая большую роль при разработке тектонических проблем геологии. Сделан существенный вклад в разработку термической модели формирования земной коры, учитывающий реальную долю эндогенного тепла.
После завершения работ на Кольской скважине, когда глубина скважины достигла бы 13 000 метров, планировалось создать уникальную в мире природную лабораторию для исследования глубинных процессов, протекающих в земной коре, проведения долговременных наблюдений за температурным режимом, изучения условий и возможностей захоронения промышленных отходов на больших глубинах, испытаний и совершенствования приборов и методов геолого-геофизических, геохимических и гидрогеологических исследований.
Кольская сверхглубокая скважина сегодня
Но, планам по созданию лаборатории не суждено было исполнится. Ходило много слухов и мифов о скважине, в том числе, что советских инженеров дальше дьявол не пустил, из скважины были слышны стоны грешников. В том, числе, что именно из-за бурения Кольской скважины распался Советский Союз. Эти мифы и слухи, как правило, запускали юмористы и специалисты, работающие на бурении скважины. А, в Финляндии, как-то на 1 апреля в одной из местных газет был специально подготовлен юмористический материал об адской советской скважине.
В 1984 году случилась авария – буровая колонная застряла на глубине 12 066 метров, при подъеме сам бур и несколько труб так и остались в скважине. Дальнейшие попытки тоже были безуспешными. В 1992 году, когда глубина скважины достигла 12 226 метров было принято решение прекратить работы и законсервировать скважину. В 1997 году скважина была отмечена в Книге рекордов Гиннесса.
Не смотря на большое количество мифов и слухов о скважине, сегодня научно-производственный центр «Кольская сверхглубокая» выглядит именно, как после адского взрыва. В 1995 году финансирование центра было полностью прекращено, в 2008 году в научном центре числилось всего 20 сотрудников, хотя на начало 80-х гг. штат сотрудников составлял порядка 500 специалистов.
В дальнейшем Росимущество по Мурманской области ликвидировал научный центр, в связи с «нерентабельностью». Оставшееся оборудование демонтировали, остались только разрушенные постройки. Сама скважина законсервирована и постепенно разрушается. Стоимость восстановления — около ста миллионов рублей.
По мнению специалистов, на данный момент можно восстановить научную аппаратуру и открыть институт для обучения специалистов по шельфовому бурению. Помимо научного центра можно создать музей, туристический комплекс, ведь скважина является местом притяжения туристов. Но, сейчас достижения советской науки и техники находятся в руинах.
П о материалам книги Кольская сверхглубокая. Исследование глубинного строения континентальной коры с помощью бурения Кольской сверхглубокой скважины.— М: Недра. 1984,—490 с. (Министерство геологии СССР).
Путешествие к центру Земли: история Кольской сверхглубокой скважины
29 мая 1953 года Эдмунд Хиллари и шерпа Тенцинг Норгей впервые в истории взошли на «Вершину мира», наконец-то покорив Эверест. 23 января 1960-го Дон Уолш и Жак Пикар спустились на батискафе «Триест» на дно Марианской впадины. В 1961 году Юрий Гагарин полетел в космос, а в 1969-м Нил Армстронг ступил на Луну. В 1950—1960-е годы казалось, что возможности человека ограничены только его фантазией. Бросив себе очередной вызов, люди решили проникнуть и в земные недра — так глубоко, как никогда ранее. В 1970 году в СССР началось сооружение 15-километровой скважины, которая должна была вплотную приблизиться к границе Мохоровичича — условного слоя, разделяющего земную кору и мантию. Onliner.by рассказывает об уникальном советском проекте по изучению непознанного, трудностях при его реализации и сделанных в процессе открытиях, шокировавших ученых.
О структурном устройстве Земли все наверняка еще помнят из школьного курса географии. В центре расположено ядро с твердой железо-никелевой серединой, окруженной жидкой расплавленной оболочкой. Достичь его невозможно сейчас и вряд ли станет реально в сколь-нибудь обозримом будущем. Выше ядра находится мантия, состоящая преимущественно из вязких силикатных пород, богатых железом и магнием. Сверху все это богатство прикрыто относительно тонкой и твердой земной корой.
На континентах земная кора толще, чем под океанами. Она складывается из гранитного и базальтового слоев и присыпана осадочными породами. В основе же океанических бассейнов — лишь осадочный и базальтовый слои, гранитный отсутствует, что делает мантию достижимой мечтой всех геологов. Этим обстоятельством и решили воспользоваться американцы в самом начале 1960-х.
В 1961 году в активную фазу вошел проект «Мохол». Его целью было пробурить в Тихом океане рядом с мексиканским островом Гуадалупе скважину, которая прошла бы через земную кору и достигла границы Мохоровичича. В рамках экспериментального этапа проекта весной 1961-го американцы пробурили пять пробных скважин, глубочайшая из которых достигла 180 метров под дном океана. Это был уникальный опыт, доказавший, что даже с плавучей незакрепленной платформы, под которой находилось 3,5 километра воды, бурение принципиально возможно.
Впрочем, на пути беспрецедентных научных успехов США стал Конгресс страны, отказавшийся в конечном итоге финансировать дорогостоящий «Мохол». Его цели, какими бы фундаментальными они ни были для человечества, оказались совершенно непонятны сенаторам и конгрессменам. Впрочем, эстафету у Соединенных Штатов тут же подхватил их заклятый враг — Советский Союз.
На фоне яростной космической гонки и прочего противостояния во всех возможных сферах жизни СССР не мог, разумеется, остаться равнодушным к достижениям американцев. В 1962 году Никита Хрущев утвердил научную программу «Изучение недр Земли и сверхглубокое бурение». Была поставлена задача соорудить скважину, которая достигла бы семикилометровой глубины. Причем сделать это предполагалось не в океане, а на континенте, что существенно усложняло проект. При этом геологи предполагали, что увеличение стоимости и продолжительности работ компенсируется несравнимо более ценными научными результатами.
Площадкой для реализации эксперимента был выбран Кольский полуостров. Этот самый север европейской части страны располагается на Балтийском щите. Данное образование сложено из древнейших пород и к тому же подверглось сильной эрозии. Осадочный слой здесь оказался минимальным, а во многих местах гранит земной коры выходит прямо на поверхность. Это должно было облегчить работу буровиков, первой целью которых было прохождение гранитов и достижение границы Конрада, то есть кровли базальтового слоя коры, за которым уже находилась мантия. Предполагалось, что базальт начинается на глубине 6—7 километров. Впоследствии проектная глубина скважины выросла в два с лишним раза — до 15 километров.
В конце 1960-х геологи, отвечавшие за проект, обосновались на севере Мурманской области, в 10 километрах от города Заполярный у озера с невероятным названием Вильгискоддеоайвинъярви. После подготовительной стадии, в мае 1970-го, бурение Кольской сверхглубокой скважины началось.
Как происходит стандартное бурение какой-нибудь средней скважины, скажем, для нефтегазового комплекса? Двигатель буровой установки, расположенной на поверхности, вращает колонну стальных труб, в нижней части которой находятся долота с одной или несколькими буровыми коронками, армированными твердыми сплавами или алмазами. Одновременно в формируемую скважину закачивается специальный буровой раствор. Это особая сложносоставная глинистая смесь, выполняющая множество важных функций. Во-первых, она охлаждает породоразрушающий инструмент, во-вторых, ее давление обеспечивает дополнительную устойчивость стенкам буровой колонны, в-третьих, эта смесь, возвращаясь на поверхность, выносит с собой шлам, мелкие частицы породы.
Бурение сверхглубоких скважин имеет свои характерные особенности, значительно усложняющие его. В первую очередь, необходимо уменьшить вес многокилометровой колонны буровых труб. Для этого вместо стальных труб на Кольском полуострове использовали трубы из легких алюминиевых сплавов. По мере увеличения глубины скважины растет и горное давление, обусловленное весом породы. Чтобы компенсировать его и обеспечить устойчивость колонны трубы, модифицируется состав бурового раствора. Наконец, вместо двигателей на поверхности, обеспечивающих функционирование всего механизма, используются специальные турбины, которые расположены непосредственно у буровых коронок и приводятся в движение давлением раствора.
В среднем скорость бурения Кольской сверхглубокой составляла около 1—3 метров в час. По прохождении приблизительно десятка метров буровую колонну приходилось поднимать на поверхность для извлечения керна, цилиндра горной породы, образующегося в полой буровой трубе по мере ее углубления. Именно керн представлял особый интерес для геологов, а его изучение позволило сделать выводы о внутренней структуре земной коры. По мере роста длины скважины росло и время, которое требовалось для спуско-подъемных операций.
До глубины в 7 километров работы по бурению Кольской сверхглубокой скважины проходили в более-менее штатном режиме. Далее ученые прогнозировали окончание стабильного гранитного слоя и границу Конрада — переход в нижний слой земной коры, базальтовый. При этом в своих предположениях геологи основывались на резком увеличении скорости сейсмических волн после семикилометровой отметки, что означало принципиальное изменение состава горной породы. Оно действительно произошло, но полученные результаты анализа керна оказались совершенно неожиданными.
Ранее ученые предполагали, что ниже гранитов находится еще более плотная порода. Вместо этого они обнаружили высокопористую многокилометровую зону с кавернами и большим содержанием водорода, к тому же пропитанную водным раствором. Это было совершенно феноменальное открытие, абсолютно не согласовывавшееся с прежними представлениями об устройстве земной коры, по крайней мере на этом участке Балтийского щита. Вместе с научным шоком изменение условий бурения принесло и тяжелые проблемы.
В октябре 1976 года вместо серийной буровой установки «Уралмаш-4Э», работавшей до глубины в 7 километров, на площадке Кольской сверхглубокой была смонтирована новая уникальная буровая «Уралмаш-15000», которая и должна была достичь красивой цифры. Должна была, но не достигла.
Вопли грешников и вырвавшийся демон. Как в СССР «докопались» до ада
Кольская скважина в Мурманской области стала известна на весь мир не только как самая глубокая, но и как «колодец в ад».
Коллаж © ТАСС / Семён Майстерман
В конце мая 1970 года началось бурение Кольской сверхглубокой скважины, которая через 20 с небольшим лет попала в Книгу рекордов Гиннесса как самая глубокая в мире. Рекорд этот не побит до сих пор, но мировую известность она получила не только благодаря своим размерам, но и потому, что в западных странах стала известна как «колодец в ад». С конца 80-х годов вокруг скважины сложилась своя собственная мифология, получившая большое распространение в мире.
В отличие от большинства других, Кольская скважина изначально создавалась исключительно для научных исследований и была важной имиджевой историей. Для исследований было создано несколько специализированных НИИ, статьи о бурении и исследовании подземных недр регулярно публиковались в советских и западных научных журналах.
Фото © ТАСС / Семён Майстерман
Бурение скважины продолжалось без малого четверть века. Работы начались в 1970 году, а окончательно прекратились только в 1994-м (фактически активное бурение прекратилось в 1991 году). За это время глубина скважины достигла 12 261 метра, что сделало её самой глубокой в мире. Это звание она сохраняет до сих пор. После распада СССР финансирование проекта прекратилось, скважина была законсервирована.
Согласно наиболее популярной версии городской легенды, в 1989 году на шахте произошло чрезвычайное происшествие. Достигнув глубины около 14 километров, бурильщики обнаружили огромную полость. На этой глубине температура превышала тысячу градусов по Цельсию, поэтому решено было опустить в скважину уникальный термоустойчивый микрофон.
Из-за очень высокой температуры он проработал всего несколько секунд, но за это время успел записать ужасающие звуки — стоны и вопли проклятых душ, низвергнутых в ад. После этого большинство рабочих бежали, а руководитель работ Дмитрий Аззаков категорически отказался продолжать бурение. В итоге скважину было решено законсервировать, а запись засекретить.
В другой вариации легенды, когда микрофон, записавший ужасающие звуки, прекратил работать, из скважины вырвалось нечто — крылатый адский демон, похожий на летучую мышь, который воспарил в небеса на глазах десятков рабочих и улетел.
Фото © ТАСС / Семён Майстерман
Впервые эта история была опубликована в малотиражной газете финских христиан-пятидесятников в конце 1989 года. Авторы статьи в общих чертах были осведомлены о Кольской скважине (информация о ней часто публиковалась в европейских изданиях), но совершили несколько ошибок. Так, скважина была названа «сибирскими воротами в ад», хотя в действительности была пробурена не в Сибири, а в Мурманской области.
Корабль смерти. Что случилось с моряками таинственного судна «Оуранг Медан», подавшего сигнал SOS в 1947 году
Кроме того, в статье утверждалось, что глубина скважины достигла 14 километров, тогда как на самом деле бурение было прекращено на отметке 12,2 километра. Вдобавок не существовало микрофонов, способных работать при таких экстремальных температурах. Да и сами по себе температуры были куда менее экстремальны. На глубине 12 километров датчики фиксировали 220 градусов, а вовсе не тысячу. А бессменным руководителем работ на скважине был не мифический Дмитрий Аззаков, а известный советский геолог Давид Губерман.
Впрочем, такие ошибки и неточности стали далеко не главным недостатком этой увлекательной истории. Главной проблемой было то, что записи «адских стонов» авторы легенды так и не смогли предоставить, сославшись на то, что она есть, но засекречена в СССР.
Отсутствие каких-либо доказательств не смутило американскую христианскую телекомпанию TBN, посвятившую этой истории несколько эфиров. Американцы сослались на финскую газету, назвав её «уважаемым научным изданием». Для понимания масштабов раскрутки легенды надо сказать, что TBN является крупнейшей религиозной телесетью в мире.
В финском оригинале сообщалось только про запись адских звуков, вырвавшийся из ада демон появился значительно позднее, уже в начале 90-х годов. Затем в США на этой базе возникла параллельная легенда. Действие было перенесено на Аляску, а вырвавшийся из ада демон не только бесследно исчезал в ночном небе, но и убивал перед этим нескольких буровиков.
История о сибирском колодце в ад несколько лет циркулировала по миру в различных сборниках городских легенд и рубриках тематических газет. Вторая волна её популярности пришла с появлением Интернета почти десятилетие спустя.
В 2002 году ведущий одной из региональных американских радиостанций после эфира, посвящённого «адской скважине», получил электронное письмо от одного из слушателей. В письме сообщалось, что его дядя был страстным исследователем паранормального и собрал огромную коллекцию, в которой нашлась и та самая запись адских звуков. По словам автора, его родственник недавно умер, но успел рассказать, что запись ему передал приятель, работавший корреспондентом Би-би-си, а тот в начале 90-х получил её от русских.
Вторжение гуманоида. Тайна одной из самых загадочных фотографий ХХ века
К письму прилагалась аудиозапись, которую радиоведущий воспроизвёл на следующем шоу. Её появление вдохнуло в слегка позабытую городскую легенду вторую жизнь. Она появилась на всех тематических сайтах, сделав «адский колодец» одной из самых популярных городских легенд в западных странах. С тематических сайтов она перекочевала и в крупные таблоиды, благодаря чему и попала в Россию, где до этого была не очень широко известна.
По мотивам легенды было создано несколько художественных произведений, в том числе фильм «Ужас на глубине 9 миль», главную роль в котором сыграл Эдриан Пол (известный по сериалу «Горец»).
Кадр из фильма «Ужас на глубине 9 миль» / © «Кинопоиск»
История стала настолько популярной, что ею не могли не заинтересоваться разного рода разрушители легенд и разоблачители паранормальных историй. Они провели полномасштабное детективное исследование, в ходе которого удалось отследить, как зародилась одна из самых популярных городских легенд современности.
Первая публикация истории состоялась в 1989 году в малотиражной финской газете, посвящённой мистике и паранормальным явлениям. В газете существовала специальная рубрика, в которой размещались истории, присланные читателями. При этом они не подвергались никакой проверке.
Тайна Атлантиды в загадочном нацистском бункере. Как советский химик Жиров спас от гибели немцев
Из этой газеты она попала в издание финских христиан-пятидесятников, также выходившее небольшим тиражом. И уже после публикации в нём оказалась на американском ТВ. Один из корреспондентов TBN наткнулся на неё, читая подборку европейских христианских изданий.
По ТВ эту историю увидел находившийся в Америке норвежский учитель. Он был поражён легковерием американцев и шутки ради дополнил легенду, добавив в неё сюжет о вырвавшемся из ада демоне и рассказ о Дмитрии Аззакове. Прислав свои дополнения на TBN и для достоверности заручившись поддержкой приятеля-пастора, он отправил на ТВ и фото Аззакова (на самом деле это была фотография норвежского строителя, вырезанная из газеты).
Энтузиастам удалось даже установить первоисточник «адских воплей» из аудиозаписи. Им оказался старый итальянский фильм ужасов «Кровавый барон», из которого неизвестный шутник вырезал несколько звуковых эффектов и после обработки свёл их в единую запись.
Руководитель работ на Кольской сверхглубокой скважине Давид Губерман с начала 90-х годов практически в каждом интервью вынужден был отвечать на вопросы об «адских воплях» и вырвавшемся на свободу демоне из преисподней. Разумеется, всё это он категорически отрицал. Губерман скончался в 2011 году. В последнем интервью, вышедшем за полтора месяца до его смерти, он сетовал на то, что до сих пор вынужден отвечать на «дурацкие вопросы» про чертей и преисподнюю.
Впрочем, несмотря на все расследования и опровержения, история про сибирский колодец в ад до сих пор остаётся одной из самых популярных городских легенд современности.
