Самая глубокая скважина советских ученых. Скважина в Мурманской области. Размеры самой глубокой скважины

В одной из научных передач приводили простой пример, позволяющий осознать, насколько огромна наша планета. Представьте себе большой воздушный шар. Это и есть вся планета. А тончайшие стенки – это зона, на которое есть жизнь. А люди освоили фактически только один слой атомов, окружающий этот стенки.

Но человечество постоянно стремится расширять свое знание о планете и происходящих ней процессах. Мы запускаем космические корабли и спутники, стоим подводные лодки, но сложнее всего узнать, что же находится у нас под ногами, внутри земли.

Относительное понимание приносят скважины. С их помощью можно узнать состав пород, изучить изменения физических условий, а также провести разведку полезных ископаемых. И больше всего информации, конечно же принесет самая глубокая скважина в мире. Вопрос только в том, где именно она находится. В этом мы сегодня и постараемся разобраться.

ОР-11

Не удивительно, что самая длинная скважина была сделана совсем недавно, в 2011 году. Добиться этого результата позволили новые, более совершенные технологии, прочные и надежные материалы, точные методики расчета.

Наверняка вам будет приятно узнать, что она находится в России, и была пробурена в рамках проекта «Сахалин-1». Все работы потребовали всего 60 дней, что намного превосходит результаты предыдущих изысканий.

Общая длина это рекордной скважины составляет 12 километров 345 метров, что пока остается непревзойденным рекордом. Ещё одно достижение – максимальная протяженность горизонтального ствола, составляющая 11 километров 475 метров. Пока никто не смог превзойти этот результат. Но это пока.

BD-04А

Эта нефтяная скважина в Катаре известна благодаря рекордной на то время глубине. Её полная длина составляет 12 километров 289 метров, из которых 10 902 метра – горизонтальный ствол. Построена она, кстати, в 2008 году, и целых три года удерживала рекорд.

Но известна эта глубокая скважина не только впечатляющими размерами, но и весьма печальным фактом. Она была построена рядом с нефтяным шельфом для проведения георазведки, а в 2010 году на ней произошла серьезная авария.

Так скважина выглядит сейчас

Пробуренная ещё во время СССР, Кольская сверхглубокая скважина в 2008 году потеряла звание лидера. Но все равно, она остается одним из наиболее известных объектов такого типа и продолжает удерживать призовое третье место.

Работы по подготовке к бурению были начаты ещё в 1970 года. Планировалось, что эта скважина станет самой глубокой на Земле, достигнув отметки в 15 километров. Правда, достичь такого результата так и не получилось. В 1992 году работы были приостановлены, когда глубина достигла впечатляющего значения в 12 километров 262 метра. Дальнейшие изыскания пришлось прекратить из-за отсутствия финансирования и поддержки государства.

С её помощью удалось получить массу интересных научных данных, глубже понять строение земной коры. Это как раз не удивительно, ведь проект был изначально полностью научным, не связанным с геологической разведкой или изучением месторождений полезных ископаемых.

Кстати, именно с Кольской сверхглубокой скважиной связана популярная легенда о «колодце в ад». Рассказывают, что дойдя до отметки в 11 километров, ученые услышали ужасающие крики. И вскоре после этого бур сломался. По легенде, это свидетельствует о существовании ада под землей, в котором мучаются грешники. Именно их крики и были услышаны учеными.

Правда, легенда не выдерживает никакой критики. Хотя бы потому, что ни одна акустическая аппаратура не смогла бы работать при давлении и температуре на этих отметках. Но, с другой стороны, довольно интересно рассуждать о том, что самая глубокая буровая скважина сможет достичь если не ада, то каких-нибудь других легендарных и мифических мест.

Пока же они всего лишь помогают ученым лучше понимать, как живет наша планета. И хотя до путешествия к центру земли ещё очень далеко, люди явно к этому стремятся.

Дождь, туман, десять градусов по Цельсию. Это называется полярное лето…

Уходящий в небо грейдер - технологическая дорога, и здесь нас быть не должно. Прижимаемся вправо, к обочине, чтобы пропустить идущую навстречу колонну тяжелых грузовиков, пишет Артем Ачкасов

Высокие кузова до верха загружены черным гравием - сульфидной медно-никелевой рудой. Поднимаемся выше, и вот уже вязкое облако облепило наши «Форды», засверкали учащенно поводки стеклоочистителей. Но видимость от этого не стала лучше - в густой белой вате мне видны только задние фонари впереди идущего автомобиля. Осторожно пробираемся между терриконами.

Внезапно в тумане вырастают огромные бетонные постройки, похожие на заводские корпуса.

Добро пожаловать на объект СГ-3, также известный как Кольская сверхглубокая скважина. Точнее, то что от нее осталось…

Беспощадная штука - история. Ее страницы вырывают, переписывают, меняют местами. То, что знал каждый советский школьник или студент, ныне не имеет никакого значения, ему нет места в переполненной различными развлечениями памяти. Под научными достижениями понимается новое приложение для смартфона. Достижения российской науки малоизвестны. Достижения советской науки высмеиваются или вовсе забыты. А между тем, по ряду направлений советские ученые были на самом деле впереди планеты всей. Касалось это и геологических исследований.

Именно с научными целями в 1970 году стартовал проект Кольской сверхглубокой скважины. Место близ города-завода Никель в Мурманской области было выбрано неслучайно - во-первых, благодаря уже известному обилию в этом регионе ценных ресурсов (никель, апатиты, титан, медь и так далее). Во-вторых, именно здесь нижняя граница земной коры подходит максимально близко к поверхности. А это значит, что бурение тут сверхглубокой скважины помогло бы не только выявить запасы полезных ископаемых (в частности, исследовать глубинное строение Печенгского месторождения никеля), но и ответить на вопросы о строении Земли, о котором в те годы ученые имели весьма приблизительное понимание. Среди прочих задач была всесторонняя отработка технологии глубинного бурения, с целью совершенствования нового поколения аппаратуры для наблюдения, исследования, автоматизации и контроля бурового процесса.

Поначалу бурение производилось серийной установкой «Уралмаш-4Э», предназначенной для нефтяных скважин. До глубины в 2000 метров ствол проходился стальными бурильными трубами, которые позже были заменены на алюминиевые из-за их меньшего веса и большей прочности. На конце размещался турбобур - турбина длиной в 46 метров с разрушающей коронкой на конце, приводившаяся в движение глинистым раствором, который закачивали в трубу под давлением в 40 атмосфер.

По достижению отметки в 7264 метра, проходка осуществлялась более совершенным комплексом «Уралмаш-15000», который был воплощением советской науки и техники. Система работала с большим количеством электроники и автоматики. Твердосплавные коронки были заменены на алмазные. В условиях высокой плотности грунта, ресурс коронок не превышал четырех часов, т. е. от шести до десяти метров углубления. После этого необходимо было поднять и разобрать всю многотонную колонну 33-х метровых труб, что ближе к 12-ти километровой глубине занимало не менее 18 часов.

Вы спросите, зачем все эти сложности? Дело в том, что практически каждый метр проходки сопровождался научным открытием. В лучшие годы на СГ-3 работало почти два десятка научных лабораторий. Изучение образцов породы, поднятых в керне, и спуск в скважину специального оборудования полностью перевернул теоретические знания ученых о строении Земли. Так, гранитный пояс оказался намного толще, чем считали ученые. Базальта на ожидаемой глубине не оказалось вовсе - вместо него пошли пористые гранитные породы, что проводило к множественным обвалам и авариям на буровой. На огромной глубине были обнаружены окаменевшие микроорганизмы, что позволило утверждать, что жизнь на планете появилась как минимум на полтора миллиарда лет раньше, чем считалось до этого. Не подтвердились и утверждения ученых о температурных режимах в недрах планеты - там оказалось гораздо жарче…

Разумеется, бурение такой глубокой скважины было очень затратным. Обвалы грунта приводили к авариям, искривлениям ствола. Очередная авария на глубине в 12 262 метра, практически совпавшая по времени с распадом СССР, оказалась последней в истории Кольской сверхглубокой. Финансировать этот проект было некому. В середине девяностых скважина была законсервирована. Еще через десять лет - окончательно заброшена, при этом оставаясь на тот момент самой глубокой скважиной в мире (и единственной, пробуренной с научными целями).

Разумеется, потом станция, некогда дарившая миру десятки научных открытий каждый год, была полностью разграблена.

Все строения разрушены, включая 70-им метровую башню, в которой размещалась буровая установка. На объекте СГ-3 редкие посетители чувствуют себя сталкерами.

Громко хрустят под ногами обломки прежнего мира. Битое стекло, керамика, ржавое железо, обломки кирпича.

Перед главным корпусом лежит остов гусеничного транспортера.

В стенах корпусов - проломы. Очевидно, кто-то таким образом вытаскивал дорогостоящее оборудование.

В бывших лабораториях разбросаны химикаты.

Вместо дорогостоящей электроники, электрики и автоматики - пустые шкафы, сорванные с креплений.

Внезапно в облаке тумана раздается тарахтение дизеля. Инстинктивно пригибаюсь за рухнувшие перекрытия. К разрушенному зданию неспешно подъезжает старый микроавтобус Mercedes. Открытая задняя дверь хлопает по ржавому кузову. Охотники за металлом продолжают свое черное дело…

Занимает первые позиции в списке "Сверхглубокие скважины мира". Она была пробурена с целью изучения строения глубоких земных пород. В отличие от прочих имеющихся скважин планеты, эта была пробурена исключительно с научно-исследовательской точки зрения и не использовалась с целью добычи полезных ресурсов.

Местоположение Кольской сверхглубокой станции

Где находится Кольская сверхглубокая скважина? О на располагается в Мурманской области, вблизи города Заполярный (примерно в 10 километрах от него). Местоположение скважины является поистине уникальным. Она была заложена на территории в районе Кольского полуострова. Именно там, где земля ежедневно выталкивает на поверхность различные древние породы.

Рядом со скважиной находится Печенга-Имандра-Варзугский рифтогенный прогиб, образовавшийся в результате разлома.

Кольская сверхглубокая скважина: история появления

В честь столетнего юбилея по случаю дня рождения Владимира Ильича Ленина в первой половине 1970 года было положено начало бурению скважины.

24 мая 1970 года, после утверждения геологической экспедицией месторасположения скважины, работы были начаты. До глубины примерно около 7 тысяч метров все шло легко и гладко. После пересечения семитысячного рубежа работа пошла сложнее и стали происходить постоянные обвалы.

В результате постоянных обрывов подъемных механизмов и обломов бурильных головок, а также регулярных обвалов стены скважины были подвержены процессу цементирования. Однако в связи с постоянными неполадками работы продолжались на протяжении нескольких лет и шли крайне медленно.

6 июня 1979 года глубина скважины перешла рубеж в 9583 метра, тем самым побив мировой рекорд скважины по добыче нефти в Соединенных Штатах Америки Берта Роджерс, находящейся в Оклахоме. В это время в Кольской скважине непрерывно работало порядка шестнадцати научных лабораторий, а процесс бурения контролировался лично министром геологии Советского Союза Козловским Евгением Александровичем.

В 1983 году, когда глубина Кольской сверхглубокой скважины достигла 12 066 метров, работы были временно заморожены в связи с подготовкой к Международному геологическому конгрессу 1984 года. По его окончании работы были возобновлены.

Возобновление работ выпало на 27 сентября 1984 года. Но при первом спуске была оборвана буровая колонна, и в очередной раз произошел обвал скважины. Работы возобновились с глубины порядка 7 тысяч метров.

В 1990 году глубина бурильной скважины достигла рекордных 12 262 метров. После обрыва очередной колонны поступил приказ прекратить бурение скважины и завершить работы.

Современное состояние Кольской скважины

В начале 2008 года сверхглубокая скважина на Кольском полуострове считалась заброшенной, оборудование демонтировали, и уже был запущен проект по сносу имеющихся зданий и лабораторий.

В начале 2010 года директор Кольского геологического института РАН сообщил, что в настоящее время скважина подверглась процессу консервации и разрушается самостоятельно. С тех пор вопрос о ней не поднимался.

Глубина скважины на сегодняшний день

В настоящее время Кольская сверхглубокая скважина, фото которой представлены вниманию читателя в статье, считается одним из масштабнейших бурильных проектов на планете. Её официальная глубина составляет 12 263 метров.

Звуки в Кольской скважине

Когда бурильные установки перешагнули рубеж в 12 тысяч метров, рабочие стали слышать странные звуки, исходящие из глубины. Поначалу они не придавали этому значения. Однако когда вся бурильная техника замирала, и в скважине повисала гробовая тишина, доносились необычные звуки, которые сами рабочие называли «воплями грешников в аду». Поскольку звуки сверхглубокой скважины посчитали довольно необычными, было принято решение записать их при помощи термостойких микрофонов. Когда записи были прослушаны, все были поражены - они были похожи на крики и визг людей.

Спустя несколько часов после прослушивания записей рабочие нашли следы мощного взрыва ранее неизведанного происхождения. Работы были временно прекращены до выяснения обстоятельств. Однако их возобновили уже через несколько дней. Вновь спустившись в скважину, все с замиранием сердца ожидали услышать людские крики, но там стояла поистине гробовая тишина.

Когда началось разбирательство о происхождении звуков, стали задаваться вопросы о том, кто и что слышал. Пораженные и напуганные рабочие старались избегать ответа на эти вопросы и лишь отмахивались фразой: «Я слышал что-то странное…» Лишь спустя большое количество времени и по закрытии проекта была выдвинута версия, что звуки неизведанного происхождения - это звук движения тектонических плит. Эта версия была со временем опровергнута.

Тайны, которыми окутана скважины

В 1989 году Кольская сверхглубокая скважина, звуки из которой будоражат воображение человека, получила название «дорога в ад». Легенда зародилась в эфире американской телекомпании, которая восприняла первоапрельскую статью в финской газете о Кольской скважине за действительность. В статье говорилось о том, что каждый пробурённый километр на пути к 13-му приносил стране сплошные несчастья. Как гласила легенда, на глубине 12 тысяч метров рабочим стали мерещиться людские крики о помощи, которые были записаны на сверхчувствительные микрофоны.

С каждым новым километром на пути к 13-му в стране происходили катаклизмы, так, на вышеуказанном пути распался СССР.

Также отмечали, что, пробурив скважину до 14,5 тысячи метров, рабочие наткнулись на пустотные «комнаты», температура в которых достигала 1100 градусов по Цельсию. Опустив в одно из этих отверстий один из термоустойчивых микрофонов, записали стоны, скрежеты и крики. Эти звуки получили название «глас преисподней», а сама скважина стала именоваться не иначе как «дорога в ад».

Однако вскоре сама же исследовательская группа опровергла эту легенду. Ученые сообщили, что глубина скважины на тот момент была всего лишь 12 263 метра, а максимально зафиксированная температура равна 220 градусам по Цельсию. Неопровергнутым остался только один факт, благодаря которому имеет такую сомнительную славу Кольская сверхглубокая скважина, - звуки.

Интервью с одним из рабочих Кольской сверхглубокой скважины

В одном из интервью, посвященных опровержению легенды о Кольской скважине, Давид Миронович Губерман сказал: «Когда меня спрашивают о правдивости этой легенды и о существовании демона, которого мы там нашли, я отвечаю, что это полнейшая чушь. Но если быть честным, я не могу опровергнуть тот факт, что мы столкнулись с чем-то сверхъестественным. Сначала нас начали беспокоить непонятного происхождения звуки, потом был взрыв. Когда же мы заглянули в скважину, на ту же глубину, через несколько дней, все было абсолютно нормально…»

Какую пользу принесло бурение Кольской сверхглубокой скважины?

Конечно, одним из главных плюсов появления данной скважины можно назвать значительный прогресс в сфере бурения. Были разработаны новые способы и виды бурения. Также персонально для Кольской сверхглубокой скважины создано бурильное и научное оборудование, которое применяется и по сей день.

Еще одним плюсом стало открытие нового местоположения ценных природных ресурсов, в числе которых присутствует и золото.

Главная научная цель проекта по исследованию глубинных слоев земли была достигнута. Были опровергнуты многие имеющиеся теории (в том числе и о базальтовом слое земли).

Количество сверхглубоких скважин мира

Всего на планете насчитывается порядка 25 сверхглубоких скважин.

Большая их часть находится на территории бывшего СССР, однако порядка 8 расположены по всему свету.

Сверхглубокие скважины, расположенные на территории бывшего СССР

На территории Советского Союза присутствовало огромное число сверхглубоких скважин, но особенно следует выделить такие:

1. Мурунтауская скважина. В глубину скважина достигает всего 3 тысяч метров. Находится в Республике Узбекистан, в небольшой деревеньке Мурунтау. Бурение скважины началось с 1984 года и до сих пор не завершено.
2. Криворожская скважина. В глубину достигает всего 5383 метров из 12 тысяч задуманных. Бурение началось в 1984-м и закончилось в 1993 году. Местоположением скважины считается Украина, окрестности города Кривой Рог.
3. Днепровско-Донецкая скважина. Является землячкой предыдущей и также находится на Украине, вблизи Донецкой Республики. Глубина скважины на сегодняшний день составляет 5691 метр. Бурение началось в 1983 году и продолжается до настоящего времени.
4. Уральская скважина. Имеет глубину 6100 метров. Находится в Свердловской области, вблизи города Верхняя Тура. Работы по длились на протяжении 20 лет, начиная с 1985-го и заканчивая 2005 годом.
5. Биикжальская скважина. Её глубина достигает 6700 метров. Бурение скважины проходило с 1962-го по 1971 год. Она расположена на Прикаспийской низменности.
6. Аральсольская скважина. Её глубина на сто метров больше Биикжальской и составляет всего 6800 метров. Год бурения и расположение скважины являются полностью идентичными с Биижальской скважиной.
7. Тимано-Печорская скважина. Её глубина достигает 6904 метров. Расположена в Республике Коми. Если быть более точным, то в Вуктыльском районе. Работы по длились порядка 10 лет, начиная с 1984-го заканчивая 1993 годом.
8. Тюменская скважина. Глубина достигает 7502 метра из 8000 запланированных. Расположена скважина вблизи города и поселка Коротчаево. Бурение проходило с 1987-го по 1996 год.
9. Шевченковская скважина. Была пробурена в течение одного 1982 года с целью добычи нефти на Западной Украине. Глубина скважины составляет 7520 метров. Расположена в Карпатском районе.
10. Ен-Яхинская скважина. Имеет глубину порядка 8250 метров. Единственная скважина, которая перевыполнила план по бурению (изначально планировалось 6000). Располагается на территории Западной Сибири, вблизи города Новый Уренгой. Бурение длилось с 2000-го по 2006 год. В настоящее время была последней действующей сверхглубокой скважиной в России.
11. Саатлинская скважина. Её глубина составляет 8324 метра. Бурение проводилось в период с 1977-го по 1982 год. Она расположена в Азербайджане, в 10 километрах от города Саатлы, в пределах Курской дуги.

Мировые сверхглубокие скважины

На территории других стран тоже имеется ряд сверхглубоких скважин, которые нельзя обойти вниманием:

1. Швеция. Сильян Ринг глубиной 6800 метров.
2. Казахстан. Тасым Юго-Восточный глубиной 7050 метров.
3. США. Бигхорн глубиной 7583 метра.
4. Австрия. Цистердорф глубиной 8553 метра.
5. США. Юниверсити глубиной 8686 метров.
6. Германия. КТБ-Оберпфальц глубиной 9101 метр.
7. США. Бейдат-Юнит глубиной 9159 метров.
8. США. Берта Роджерс глубиной 9583 метра.

Мировые рекорды по сверхглубоким скважинам в мире

В 2008 году мировой рекорд Кольской скважины был побит нефтяной скважиной Маерск. Её глубина составляет 12 290 метров.

После этого было зафиксировано еще несколько мировых рекордов сверхглубоких скважин:

1. В начале января 2011 года рекорд был побит скважиной по добычи нефти проекта «Сахалин-1», глубина которой достигает 12 345 метров.
2. В июне 2013 года рекорд побит скважиной Чайвинского месторождения, глубина которой составила 12 700 метров.

Однако загадки и тайны Кольской сверхглубокой скважины до сегодняшнего дня не раскрыты и не объяснены. Относительно звуков, присутствующих во время её бурения, до сегодняшнего дня возникают новые теории. Кто его знает, может, это действительно плод бурной человеческой фантазии? Ну откуда же тогда столько очевидцев? Может, в скором времени найдется человек, который даст научное объяснение происходящему, а возможно, скважина так и останется легендой, которая будет пересказываться еще много столетий...

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.

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

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.

Горизонтальная (слева) и вертикальная проекции траекторий СГ-3

Ю.Н. Яковлев et al. / Вестник Кольского научного центра РАН, 2014

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

Картина сейсмических испытаний на СГ-3

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

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.

Микрофотография пород, поднятых с глубины 8028 метра

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

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.

Среди научных результатов нашлись и прикладные - так, на небольших глубинах геологи нашли горизонт медно-никелевых руд, пригодных к добыче. А на глубине 9,5 километра обнаружился слой геохимической аномалии золота - в породе присутствовали микрометровые зерна самородного золота. Концентрации доходили до грамма на тонну породы. Впрочем, вряд ли добыча с такой глубины будет когда-нибудь рентабельна. Но само существование и свойства золотоносного слоя позволили уточнить модели эволюции минералов - петрогенеза.

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.

Владимир Королёв

Вы же знаете, что люди веками разгадывали тайны планеты? Они пытались найти ответы под ногами. TravelAsk расскажет о самых крупных скважинах в мире.

Что говорит история

К недрам Земли пытались спуститься много раз. Одними из первых были китайцы. В XIII веке они прорыли скважину глубиной 1200 метров.

В 1930 году этот рекорд побили европейцы: они пробурили земную поверхность на глубину трех километров.

Проходило время, а этот показатель все рос. Так, в конце 1950-х годов скважины уже достигали 7 километров.

Самая глубокая скважина в мире

На самом деле большинство скважин делают во время добычи полезных ископаемых. На сегодняшний день рекорд за скважиной Чайвинского месторождения Z-42. Построили ее за очень короткие сроки: чуть более 70 дней. Она относится к проекту Сахалин-1 и является нефтяной.

Ее глубина ― 12 700 метров. Вы только представьте, самая высокая гора на Земле ― Эверест. Он уходит в небеса почти на 9 километров. А самая глубокая впадина ― Марианская. Она около 11 километров. То есть скважина Z-42 превзошла все показатели матушки-природы.

Скважина в Мурманской области

Но хотим мы рассказать более подробно об одной особенной скважине. Находится она в Мурманской области примерно в 10 километрах от города Заполярный. Называется она Кольская сверхглубокая скважина. Ее глубина составляет 12 262 метра. Она интересна тем, что изначально была создана не для добычи ископаемых, а для исследования литосферы.

Диаметр скважины у поверхности земли 92 сантиметра, а диаметр нижней части - 21,5 сантиметр.

Температура во время бурения на глубине 5 километров составила 70 градусов, на глубине 7 километров - 120 градусов, а на глубине 12 километров - 220 градусов.

Заложили кольскую сверхглубокую скважину в 1970 году к 100-летию со дня рождения Владимира Ленина. Основной целью было изучение вулканических пород, которые редко бурят при добыче полезных ископаемых. Тут работало более 15 исследовательских лабораторий.

Свернули деятельность в 1990 году, так как здесь происходило много аварий: часто обрывались буровые колонны.

Сегодня объект заброшен, а сама скважина законсервирована и начинает разрушаться.

Естественно, что все оборудование было демонтировано, а здание, которое длительное время не используется, потихоньку превращается в развалины.

Для возобновления работ необходима немалая сумма ― около 100 миллионов рублей, поэтому откроют ли скважину когда-нибудь, никто не знает.

Результаты исследований

Ученые считали, что на определенной глубине они обнаружат четко выраженную границу между гранитами и базальтами. Но, увы, все труды так и не дали четкого понимания природы земной мантии. А потом исследователи и вовсе заявили, что место для начала работ оказалось не самым удачным.

Дорога в ад

Именно так именуют кольскую скважину. Более того, о ней до сих пор ходит множество слухов, связанных с потусторонним миром. Так, есть байки, что на глубине 12 километров аппаратура ученых зафиксировала крики и стоны, исходящие из недр Земли.

Американское телевидение об этой легенде даже заявило официально: в 1989 году телекомпания Trinity Broadcasting Network поведала эту историю своим зрителям. Ну а дальше больше: в бульварных газетах того времени можно было еще найти интересные истории. Например, что ученые услышали крики и стоны, но не прекратили исследование. И каждый километр отпечатывался несчастьем на стране. Так, когда бурильщики дошли до отметки в 13 километров, распался СССР. А на глубине 14,5 километров они вообще обнаружили пустоты. Заинтригованные этим неожиданным открытием, исследователи спустили туда микрофон, способный работать при чрезвычайно высоких температурах, и другие датчики. Температура внутри достигала 1 100 градусов - ну настоящее адово пламя. И услышали они человеческие крики.

На самом деле акустические методы исследования скважин записывают не собственно звук и не на микрофон. Они производят запись на сейсмоприемники волновой картины отраженных упругих колебаний, возбужденных прибором-излучателем с частотой 10 - 20 кГц и 20 кГц - 2 Мгц. Ну а по поводу глубины мы уже писали: никто не дошел до отметки в 13 километров.

Однако один из авторов проекта Д.М. Губерман позже рассказывал: «Когда меня расспрашивают об этой загадочной истории, я не знаю, что ответить. С одной стороны, рассказы про "демона" - чушь собачья. С другой стороны, как честный ученый, я не могу сказать, что знаю, что же именно у нас произошло. Действительно был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего подобного на той же глубине не обнаружилось» .

Пожалуй, на такой загадочной ноте мы и закончим повествование. Думайте сами, решайте сами, правда ли это дорога в ад.