Роль сверхглубокого бурения в изучении строения земли реферат

Обновлено: 31.05.2024

Кольская скважина ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Прикоснуться к мантии История Бурение Глубокая неожиданность

Прикоснуться к мантии

Трудолюбивые китайцы в XIII веке рыли скважины глубиной 1 200 метров. Европейцы побили китайский рекорд в 1930 году, научившись пронзать земную твердь при помощи буровых на 3 километра. В конце 1950;х годов скважины удлинились до 7 километров. Начиналась эпоха сверхглубокого бурения.

Как и большинство глобальных проектов, идея пробурить верхнюю оболочку Земли возникла в 1960;х годах XX века, в разгар космических полетов и веры в безграничные возможности науки и техники. Американцы задумали ни много, ни мало пройти скважиной всю земную кору и получить образцы пород верхней мантии. Представления о мантии тогда (как, впрочем, и сейчас) строились лишь на косвенных данных — скорости распространения сейсмических волн в недрах, изменение которой интерпретировалось как граница слоев горных пород разного возраста и состава. Ученые считали, что земная кора похожа на бутерброд: сверху молодые породы, снизу — древние. Однако лишь сверхглубокое бурение могло дать доподлинную картину строения и состава внешней оболочки Земли и верхней мантии.

Бурить скважины старались в тех местах, где кора должна была быть потоньше — целью было достижение мантии. Например, американцы бурили в районе острова Мауи, на Гавайях, где, по данным сейсмических исследований, древние породы выходят под океанское дно и мантия находится примерно на глубине 5-ти километров под 4-х километровой толщей воды. Увы, ни одна океанская буровая глубже 3-х километров не пробилась. Вообще, почти все проекты сверхглубоких скважин мистическим образом заканчивались на 3километровой глубине. Именно в этот момент с бурами начинало происходить что-то странное: то они попадали в неожиданные сверхгорячие области, то их как будто откусывал какой-то невиданный монстр. Глубже 3-х километров прорвались всего 5 скважин, из них 4 — советские, и только Кольской сверхглубокой было суждено преодолеть отметку 7 километров.

Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — самая глубокая буровая скважина в мире. Находится в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярного, на территории геологического Балтийского щита, её глубина составляет 12 261 метра. В отличие от других сверхглубоких скважин, которые делались для добычи нефти или геологоразведки, СГ-3 была пробурена исключительно для исследования литосферы в том месте, где граница Мохоровичича подходит близко к поверхности Земли.

История

Кольская сверхглубокая скважина была заложена в честь 100-летия со дня рождения Ленина, в 1970 году.

Первоначальные отечественные проекты также предполагали подводное бурение — в Каспийском море или на Байкале. Но в 1963 году ученый-буровик Николай Тимофеев убедил Государственный комитет по науке и технике СССР в том, что нужно создать скважину на континенте. Хотя бурить придется несравненно дольше, полагал он, скважина будет куда ценнее с научной точки зрения, ведь именно в толще континентальных плит в доисторические времена происходили самые значительные перемещения земных пород. Точку бурения выбрали на Кольском полуострове не случайно. Полуостров расположен на так называемом Балтийском щите, который сложен из самых древних известных человечеству пород. Многокилометровый срез пластов Балтийского щита — наглядная история планеты за последние 3 миллиарда лет.

Толщи осадочных пород к тому времени были хорошо изучены при добыче нефти. Интереснее было бурить там, где вулканические породы возрастом около 3 млрд. лет (для сравнения: возраст Земли оценивается в 4,5 млрд. лет) выходят на поверхность. Для добычи полезных ископаемых такие породы редко бурят глубже 1−2 км. Предполагалось, что уже на глубине 5 км гранитный слой сменится базальтовым.

После того, как геологическая экспедиция указала место для скважины, 24 мая 1970 года началось собственно бурение. 6 июня 1979 года скважина побила рекорд в 9583 метра, ранее принадлежавший скважине Берта-Роджерс (англ. Bertha Rogers), нефтяная скважина в Оклахоме). В лучшие годы на Кольской сверхглубокой скважине работало 16 исследовательских лабораторий, их курировал лично министр геологии СССР.

В конце 70-х — начале 80-х устроиться работать на Кольскую сверхглубокую, было сложнее, чем попасть в отряд космонавтов. Из сотен претендентов выбирали одного-двух. Вместе с приказом о приеме на работу счастливцы получали отдельную квартиру и зарплату, равную двойному — тройному окладу московской профессуры. На скважине одновременно работало 16 исследовательских лабораторий, каждая — размером со средний завод. С подобным упорством землю копали только немцы, но, как свидетельствует Книга рекордов Гиннеса, самая глубокая немецкая скважина чуть ли не вдвое короче этой. Отдаленные галактики изучены человечеством куда лучше, чем-то, что находится под земной корой в каких-то нескольких километрах от нас.

Кольская сверхглубокая — своеобразный телескоп в загадочный внутренний мир планеты.

С начала XX века считалось, что Земля состоит из коры, мантии и ядра. При этом никто толком не мог сказать, где кончается один слой и начинается следующий. Ученые не знали даже, из чего, собственно, эти слои состоят. Еще каких-то 40 лет назад они были уверены, что слой гранитов начинается на глубине 50 метров и продолжается до 3 километров, а затем идут базальты. Встретить мантию ожидалось на глубине 15−18 километров. В реальности все оказалось совершенно иначе. И хотя в школьных учебниках все еще пишут, что Земля состоит из трех слоев, ученые с Кольской сверхглубокой доказали, что это не так.

В 1983 году пробурили 12 066 метров и временно остановились — готовились к Международному геологическому конгрессу, который должен был проходить в 1984 году в Москве. 27 сентября 1984 года бурение было продолжено. При первом же спуске произошла авария — оборвалась буровая колонна. Бурение возобновили с глубины 7000 м — и к 1990 году новое ответвление достигло глубины 12 262 метра. Колонна снова оборвалась, и бурение было завершено.

Бурение

При бурении на небольшие глубины мотор, который вращает колонну труб с буром на конце, устанавливают на поверхности. Бур представляет собой железный цилиндр с зубьями из алмазов или твердых сплавов — коронку. Эта коронка вгрызается в породы и вырезает из них тонкий столбик — керн. Чтобы охладить инструмент и извлечь из скважины мелкий мусор, в нее нагнетают буровой раствор — жидкую глину, которая все время циркулирует по стволу, словно кровь в сосудах. Через какое-то время трубы поднимают на поверхность, освобождают от керна, меняют коронку и вновь опускают колонну в забой.

В числе особенностей, вобравших передовой опыт бурения глубоких скважин:

Буровая колонна ниже 2000 метров была собрана трубами из лёгких алюминиевых сплавов (стальная просто разорвалась бы от своего веса). Вес колонны около 200 тонн.

Турбобур — турбина длиной 46 метров, действующая от давления бурового раствора, вращает буровую коронку (долото).

Керноприёмник — съемная труба внутри турбобура, служащая для забора образцов породы (керна).

А если длина ствола 10−12 километров при диаметре 215 миллиметров? Колонна труб становится тончайшей нитью, опущенной в скважину. Как ею управлять? Как увидеть, что творится в забое? Поэтому на Кольской скважине внизу бурильной колонны установливали миниатюрные турбины, их запускал буровой раствор, нагнетаемый по трубам под давлением. Турбины вращали твердосплавную коронку и вырезали керн. Вся технология была хорошо отработана, оператор на пульте управления видел вращение коронки, знал ее скорость и мог управлять процессом. Одна коронка служила приблизительно 4 часа, за это время удавалось пробурить 7−10 метров. На спуск и подъём колонны уходило до 18 часов. При этом колонна автоматически разбиралась на секции из нескольких труб.

7 километров — отметка для Кольской сверхглубокой роковая. За ней начались неизвестность, множество аварий и непрерывная борьба с горными породами. Ствол никак не удавалось держать вертикально. Когда в первый раз прошли 12 км, скважина отклонилась от вертикали на 21°. Хотя буровики уже научились работать при невероятной кривизне ствола, дальше углубляться было нельзя. Скважину предстояло перебурить с отметки 7 километров. Чтобы получать вертикальный ствол в твердых породах, нужен очень жесткий низ бурильной колонны, дабы он входил в недра, как в масло. Но возникает и другая проблема — скважина постепенно расширяется, бур болтается в ней, как в стакане, стенки ствола начинают рушиться и могут придавить инструмент. Решение этой задачи получилось оригинальным — была применена технология маятника. Бур искусственно раскачивался в скважине и подавлял сильные колебания. За счет этого ствол получался вертикальным.

Наиболее распространенная авария на любой буровой — обрыв колонны труб. Обычно трубы пытаются захватить вновь, но если это случается на большой глубине, то проблема переходит в разряд неустранимых. Искать инструмент в 10-километровой скважине бесполезно, такой ствол бросали и начинали новый, чуть выше. Обрыв и потеря труб на СГ-3 случались многократно. В итоге в своей нижней части скважина выглядит как корневая система гигантского растения. Разветвленность скважины огорчала буровиков, но оказалась счастьем для геологов, которые неожиданно получили объемную картину внушительного отрезка древних архейских пород, сформировавшихся более 2,5 млрд. лет назад [13, "https://referat.bookap.info"].

Внешний вид Кольской буровой способен разочаровать обывателя. Скважина не похожа на шахту, которую рисует нам воображение. Никаких спусков под землю, в толщу уходит только бур диаметром чуть больше 20 сантиметров. Воображаемый разрез Кольской сверхглубокой скважины выглядит как тонюсенькая иголочка, пронзившая земную толщу. Бур с многочисленными датчиками, находящийся на конце иголочки, поднимают и опускают в течение нескольких дней. Быстрее нельзя: прочнейший композитный трос может оборваться под собственным весом.

Глубокая неожиданность

Кое-что о земной коре континентов, конечно, знали. Тот факт, что континенты сложены очень древними породами, возрастом от 1,5 до 3 миллиардов лет, не опровергла даже Кольская скважина. Однако составленный на основании керна СГ-3 геологический разрез оказался прямо противоположным тому, что ученые представляли себе ранее.

Первые 7 километров были сложены вулканическими и осадочными породами: туфами, базальтами, брекчиями, песчаниками, доломитами. Глубже лежал так называемый раздел Конрада, после которого скорость сейсмических волн в породах резко увеличивалась, что интерпретировалось как граница между гранитами и базальтами. Этот раздел был давно пройден, но базальты нижнего слоя земной коры так нигде и не появились. Наоборот, начались граниты и гнейсы.

Все бурение прошло в гранитном слое. Это сверхважное открытие, ибо с теорией послойного строения Земли связаны все наши представления о возникновении и размещении полезных ископаемых.

Еще один сюрприз: жизнь на планете Земля возникла, оказывается, на 1,5 миллиарда лет раньше, чем предполагалось. На глубинах, где считалось, что нет органики, обнаружили 14 видов окаменевших микроорганизмов — возраст глубинных слоев превышал 2,8 миллиарда лет. На еще больших глубинах, где уже нет осадочных пород, появился метан в огромных концентрациях. Это полностью и совершенно разрушило теорию биологического происхождения углеводородов, таких как нефть и газ.

Глубина заключала в себе много неожиданностей. Раньше было естественно думать, что с удалением от поверхности земли, с ростом давления породы становятся более монолитными, с малым количеством трещин и пор. СГ-3 убедила ученых в обратном. Начиная с 9 километров, толщи оказались очень пористыми и буквально напичканы трещинами, по которым циркулировали водные растворы. Позднее этот факт подтвердили другие сверхглубокие скважины на континентах. На глубине оказалось гораздо жарче, чем рассчитывали: на целых 80 °C. На отметке 7 км температура в забое была 120 °C, на 12 км — достигла уже 230 °C. В образцах Кольской скважины ученые обнаружили золотое оруденение. Вкрапления драгоценного металла находились в древних породах на глубине 9,5−10,5 км. Впрочем, концентрация золота была слишком мала, чтобы заявлять о месторождении — в среднем 37,7 мг на тонну породы, но достаточная, чтобы ожидать его и в других подобных местах.

Исследователи выделили в скважине 12 уровней, различаемых по физическим свойствам. Более глубокие уровни, как правило, обладали более высокой изотропией (однородностью). На средних уровнях высокая анизотропия позволила предположить тектоническую активность слоёв.

Хотя в процессе исследования получено много ценнейших сведений о земных недрах, результаты были во многом неожиданны, и на их основании не возникло чёткого понимания природы земной мантии и сущности поверхности Мохоровичича.

Что происходит в глубине, доподлинно неизвестно. Температура окружающей среды, шумы и прочие параметры передавались наверх с минутным запаздыванием. Тем не менее, бурильщики рассказывали, что даже такой контакт с подземельем может не на шутку испугать. Звуки, доносящиеся снизу, и впрямь похожи на вопли и завывания. К этому можно добавить длинный список аварий, преследовавших Кольскую сверхглубокую, когда она достигла глубины 10 километров. Дважды бур доставали оплавленным, хотя температуры, от которых он может расплавиться, сравнимы с температурой поверхности Солнца. Однажды трос как будто дернули снизу и оборвали. Впоследствии, когда бурили в том же месте, остатков троса не обнаружилось. Чем были вызваны эти и многие другие аварии, до сих пор остается загадкой.

Официально, как уже упоминалось, скважина остановилась из-за недостатка средств. Совпадение или нет — но именно в том 1995 году в глубине шахты раздался мощнейший взрыв неустановленной природы. К жителям Заполярного прорвались журналисты финской газеты — и мир потрясла история о вылетевшем из недр планеты демоне.

Были и почти фантастические сенсации. Когда в конце 70х годов советская автоматическая космическая станция привезла на Землю 124 грамма лунного грунта, исследователи Кольского научного центра установили, что он как две капли воды похож на пробы с глубины 3 километров. И возникла гипотеза: Луна оторвалась от Кольского полуострова.

кольский скважина разрез бурение

Итоги

Отличный подарок родине скважина выдала на малой глубине — в интервале 1,6−1,8 км. Там были вскрыты промышленные медно-никелевые руды — обнаружен новый рудный горизонт. И очень кстати, потому что местному никелевому комбинату уже не хватает руды.

Как было отмечено выше, геологический прогноз разреза скважины не оправдался. Картина, которая ожидалась на протяжении первых 5 км, в скважине растянулась на 7 км, а дальше появились совсем неожиданные породы. Прогнозируемых на глубине 7 км базальтов не нашли, даже когда опустились до 12 км.

Ожидали, что граница, дающая наибольшее отражение при сейсмическом зондировании, — это тот уровень, где граниты переходят в более прочный базальтовый слой. В действительности же оказалось, что там расположены менее прочные и менее плотные трещиноватые породы — архейские гнейсы. Такого никак не предполагали. И это принципиально новая геолого-геофизическая информация, которая позволяет по-другому интерпретировать данные глубинных геофизических исследований.

Неожиданными, принципиально новыми оказались и данные о процессе рудообразования в глубинных слоях земной коры. Так, на глубинах 9−12 км встретились высокопористые трещиноватые породы, насыщенные подземными сильно минерализованными водами. Эти воды — один из источников рудообразования. Раньше считали, что такое возможно лишь на значительно меньших глубинах. Именно в этом интервале в керне обнаружили повышенное содержание золота — до 1 г на 1 т породы (концентрация, которая считается пригодной для промышленной разработки). Но будет ли когда-нибудь рентабельной добыча золота с такой глубины?

Изменились и представления о тепловом режиме земных недр, о глубинном распределении температур в районах базальтовых щитов. На глубине более 6 км получен температурный градиент 20оС на 1 км вместо ожидавшегося (как и в верхней части) 16оС на 1 км. Выявлено, что половина теплового потока имеет радиогенное происхождение.

Пробурив уникальную Кольскую сверхглубокую скважину, мы очень многое узнали и одновременно поняли, как мало мы еще знаем о строении своей планеты.

Применение технологии сверхглубокого бурения для изучения земной коры

Геодезия и Геология

Другие дипломы по предмету

. Программа сверхглубокого бурения в Советском Союзе

.1 Кольская скважина

.2 Саатлинская скважина

. Бурение сверхглубоких скважин

. Новая техника и технологии бурения

. Научные результаты сверхглубокого бурения

Прогресс зависит от геологической науки!

Стремительно развивающаяся промышленность требует все новых и новых полезных ископаемых, и во все возрастающем количестве. Для поисков полезных ископаемых и научного прогноза нужны разнообразные современные геологические разработки.

Особую актуальность приобрели сейчас вопросы сверхглубокого бурения, так как запас полезных ископаемых, находящихся на поверхности Земли, почти исчерпан. Огромную важность в освоении сверхглубокого бурения имеют проблемы, которые пока не решены, так как от скорости их решения зависит общественный прогресс вообще всей земной цивилизации. Конечно, хотелось бы, чтобы решение этих проблем было найдено российскими учеными, что повысило бы авторитет нашей страны на международном уровне.

В настоящее время к числу наиболее актуальных вопросов сверхглубокого бурения относятся:

. Разница гидростатического и литостатического давления при бурении;

. Обеспечение надежной работы бурового оборудования при высоких температурах;

. Самая большая проблема возникает с измерительной аппаратурой, с электроникой;

. Самопроизвольное искривление глубоких скважин в процессе бурения;

. Мертвый прихват бурового снаряда.

И подобные им проблемы.

Интерес к этим вопросам обусловлен многочисленной вариативностью их решения, без существования пока четкой научной разработки.

Акцент в данной работе делается на значимость вышеуказанных вопросов при сверхглубоком бурении.

Цель данной работы - дать общее представление методов сверхглубокого бурения на примерах всемирно известных скважин и выделить актуальные проблемы, требующие скорейшего решения.

Работа может быть рекомендована для обучающихся, получающих соответствующее профессиональное образование.

Ожидаемые результаты:

- системное видение обозначенных проблем и возможность их изменения в целях улучшения качества геологических научных разработок;

умение видеть в каждом практическом деле творческое начало.

сверхглубокий бурение скважина порода

2. История проблемы

Земля как объект исследования геологии доступна для прямого наблюдения только с поверхности земли, а о составе и строении земных глубин можно судить лишь по косвенным данным. Поэтому геологи стремятся проникнуть как можно дальше в глубь земли с помощью бурения.

Буровые скважины чаще всего проходят для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, для извлечения из недр воды, нефти и газа, для инженерных изысканий и других прикладных целей. Кроме этого, бурение в последние десятилетия все шире используется как метод решения фундаментальных научных проблем современной геологии. Результаты научного бурения во многом оказались неожиданными и заставили пересмотреть теоретические представления, которые до этого казались очевидными и незыблемыми.

В отличии от относительно мелких скважин которые бурят для разведки твердых полезных ископаемых, скважины научного бурения на континентах, как правило относятся к категории глубоких (3-7км) и сверхглубоких (более 7 км). В этом отношении они сопоставимы лишь со скважинами, пробуренными для поисков, разведки и эксплуатации глубоко залегающих месторождений нефти и газа, известных, например, на юге США. За последние 30 лет в штатах Техас и Оклахома пробурено более 350 скважин глубиной 6,5-7 км и 50 скважин глубиной более 7 км, 4 скважины более 9 км. Самая глубокая - Берта Роджерс (9583м) была пробурена в 1973-1974 годах всего за 502 дня. Столь высокая скорость прохождения обусловлена как возможностями американской техники, так и тем, что бурение осуществлялось без отбора керна, то есть без подъема образцов породы на поверхность. Отбор керна требует большого дополнительного времени, но совершенно необходим при научном бурении. Поэтому глубокие и сверхглубокие поисковые и разведочные скважины имеют ограниченное значение как источники научной информации.

3. Программа сверхглубокого бурения в Советском Союзе

Первая программа систематического, континентального сверхглубокого бурения с научными целями разработана и осуществлена в Советском Союзе. Основополагающие идеи этой программы были сформулированы в 1960-1962 годах. Первая из сверхглубоких скважин в СССР - Аралсорская в Северном Казахстане - достигла 5600 м, Саатлинская на Кура-Араксинской низменности Азербайджана - 8200 м, Уренгойская в Западной Сибири - 7800 м. Были заложены еще несколько скважин: Криворожская, Уральская, Мурунтауская, Кубанская. В мае 1970 года на севере Мурманской области в 10 км от города Заполярного началось бурение Колськой сверхглубокой скважины. Ее проектная глубина была определена в 15 км.

Из зарубежных скважин три дошли до глубины от 9,1 до 9,6 км. Планировалось, что одна из них (в Германии) превзойдет Кольскую. Однако бурение на всех трех, так же как и на СГ, было прекращено из-за аварий.

Успехи Советского Союза стимулировали разработку программ научного континентального бурения в Германии, Франции, США, Канаде, Японии, Великобритании и других странах. Одним из наиболее известных результатов явилось бурение немецкой сверхглубокой скважины КТБ-Оберпфальц в Баварии (1990-1994годы), которая достигла глубины 9101м.

3.1 Кольская скважина

Кольская Сверхглубокая скважина, СГ-3, - одна из главных достопримечательностей области. Глубина ее составляет 12 262 м - до сих пор остается непревзойденной.

Это одна из немногих скважин, которую бурили не ради разведки или добычи полезных ископаемых, а с чисто научными целями: изучить древнейшие породы нашей планеты и идущие в них процессы. Кольская Сверхглубокая (государственный индекс - СГ-3) была не первой и не единственной в программе изучения глубинного строения Земли. Сегодня на Кольской Сверхглубокой не ведут бурение, оно прекращено в 1992 г. В феврале 1995 г. СГ была переведена в режим глубинной геолаборатории.

Для бурения СГ в 1970 г. была создана специальная геологоразведочная экспедиция (Кольская ГРЭ). Скважину и буровую вышку построили в 10 км от Заполярного, по соседству с озером с невыговариваемым названием Вильгискоддеоайвинъярви, в переводе с саамского "озеро у Волчьей горы". Место бурения выбрано неслучайно: Балтийский щит, на поверхность которого выходят древнейшие изверженные породы возрастом около 3 млрд. лет (при возрасте Земли около 4,5 млрд. лет). Бурение началось в мае 1970 г. Проходка до глубины 7263 м заняла 4 года. Ее вели серийной установкой, которую обычно используют при добыче нефти и газа. Далее потребовался почти годовой перерыв для монтажа специальной буровой установки "Уралмаш-15000". Именно с ее помощью велось дальнейшее бурение.

год ознаменовался рекордом: глубина бурения превысила 12 км. Скважина стала глубочайшей выработкой в мире.

Кольская Сверхглубокая, как и другие скважины, - отнюдь не прямое вертикальное отверстие от поверхности земли до забоя. Скважина пересекает наклонные пласты различной плотности. (рис1)

При этом она "извивается", потому что бур постоянно отклоняется в сторону менее прочных пород. При значительных отклонениях скважину пытаются "вернуть на место". Нередко случаются аварии с потерей бурового инструмента и части труб. После этого приходится делать новый ствол, отступив в сторону. Так, крупнейшая авария на Кольской Сверхглубокой произошла 27 сентября 1984 г.: в скважине остались 5 км труб. Это была "черная дата" в истории Сверхглубокой, когда пришлось начинать новый обходной ствол с глубины 7 км. Всего в скважине было пробурено 12 таких обходных стволов. Таким образом, скважина похожа на корневую систему гигантского растения. При этом ученые получили чрезвычайно ценную для науки объемную модель участка земной коры.

По научной значимости бурение сверхглубоких скважин неслучайно сравнивают с космической экс

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

. Программа сверхглубокого бурения в Советском Союзе

.1 Кольская скважина

.2 Саатлинская скважина

. Бурение сверхглубоких скважин

. Новая техника и технологии бурения

. Научные результаты сверхглубокого бурения

Литература1. Ведение Прогресс зависит от геологической науки!

В настоящее время к числу наиболее актуальных вопросов сверхглубокого бурения относятся:

. Разница гидростатического и литостатического давления при бурении;

. Обеспечение надежной работы бурового оборудования при высоких температурах;

. Самая большая проблема возникает с измерительной аппаратурой, с электроникой;

. Самопроизвольное искривление глубоких скважин в процессе бурения;

. Мертвый прихват бурового снаряда.

И подобные им проблемы.

Акцент в данной работе делается на значимость вышеуказанных вопросов при сверхглубоком бурении.

Работа может быть рекомендована для обучающихся, получающих соответствующее профессиональное образование.

Ожидаемые результаты:

умение видеть в каждом практическом деле творческое начало.

сверхглубокий бурение скважина порода

2. История проблемы Земля как объект исследования геологии доступна для прямого наблюдения только с поверхности земли, а о составе и строении земных глубин можно судить лишь по косвенным данным. Поэтому геологи стремятся проникнуть как можно дальше в глубь земли с помощью бурения.

Проекты путешествия в глубь Земли появились в начале 60-х сразу в нескольких странах. Бурить скважины старались в тех местах, где кора должна была быть потоньше – целью было достижение мантии. Например, американцы бурили в районе острова Мауи, на Гавайях, где, по данным сейсмических исследований, древние породы выходят под океанское дно и мантия находится примерно на глубине 5 километров под четырёхкилометровой толщей воды. Увы, ни одна океанская буровая глубже трех километров не пробилась. Вообще, почти все проекты сверхглубоких скважин мистическим образом заканчивались на трёхкилометровой глубине. Именно в этот момент с бурами начинало происходить что-то странное: то они попадали в неожиданные сверхгорячие области, то их как будто откусывал какой-то невиданный монстр. Глубже трёх километров прорвались всего пять скважин, из них четыре – советские. Первоначальные отечественные проекты также предполагали подводное бурение – в Каспийском море или на Байкале. Но в 1963 году ученый-буровик Николай Тимофеев убедил Государственный комитет по науке и технике СССР в том, что нужно создать скважину на континенте. Хотя бурить придется несравненно дольше, полагал он, скважина будет куда ценнее с научной точки зрения, ведь именно в толще континентальных плит в доисторические времена происходили самые значительные перемещения земных пород.

Вложение	Размер
1.docx	979.69 КБ

Предварительный просмотр:

на тему : Кольская сверхглубокая скважина, история и результаты её проходки.

Работу выполнил:
Курюмин Дмитрий Валерьевич

8 А класс МОУ СОШ 13

Адрес: 184538 Мурманская область, н.п.Высокий, ул.Сыромятникова, д.13а

Телефон (факс): (81552) 600-11

Сысоева Елена Алексеевна

2. Площадка для буровой 2-3

А)Первый этап 3-4

В) Третий этап 5

5. Буровая в наши дни 7

7.Список литературы 9

Отдаленные галактики изучены человечеством куда лучше, чем то, что находится под земной корой в каких-то нескольких километрах от нас. С начала XX века считалось, что Земля состоит из коры, мантии и ядра. При этом никто толком не мог сказать, где кончается один слой и начинается следующий. Ученые не знали даже из чего, собственно, эти слои состоят. Еще каких-то 40 лет назад они были уверены, что слой гранитов начинается на глубине 50 метров и продолжается до 3 километров, а затем идут базальты. Встретить мантию ожидалось на глубине 15-18 километров. В реальности все оказалось совершенно иначе.

Первоначальные отечественные проекты также предполагали подводное бурение – в Каспийском море или на Байкале. Но в 1963 году ученый-буровик Николай Тимофеев убедил Государственный комитет по науке и технике СССР в том, что нужно создать скважину на континенте. Хотя бурить придется несравненно дольше, полагал он, скважина будет куда ценнее с научной точки зрения, ведь именно в толще континентальных плит в доисторические времена происходили самые значительные перемещения земных пород.

Площадка для буровой

Для бурения было найдено наиболее приемлемое место – Кольский полуостров. Расположен он на так называемом Балтийском щите, который сложен из самых древних известных человечеству пород и является сокровищем полезных ископаемых. Словно возмещая людям скупость флоры и фауны, природа щедро одарила неуютную северную землю, упрятав в её кладовых богатейшие запасы разнообразного минерального сырья. Площадку для буровой нашли на северной оконечности Кольского полуострова в Печенсгом районе Мурманской области, в 10-ти километрах юго-западнее города Заполярного, у озера с невообразимо трудным и длинным названием Вильгискоддеоайвинъярви, что в переводе с саамского означает >. По географическим координатам: 69-я параллель, 350 метров над уровнем Мирового океана. Кругом - ни деревца , только мхи да разливы озёр немыслимой голубизны в короткую летнюю пору, а в долгую полярную зиму- бескрайние снежные просторы.

24 мая 1970 года на серийной буровой установке >, рассчитанной на проходку скважин до пяти тысяч метров, буднично прозвучала команда: >- и с первыми оборотами турбобура начался штурм земных недр, до сели неизведанную.

Устроиться работать на Кольскую сверхглубокую, как запанибратски называют скважину жители города Заполярный Мурманской области, было сложнее, чем попасть в отряд космонавтов. Из сотен претендентов выбирали одного-двух. Вместе с приказом о приеме на работу счастливцы получали отдельную квартиру и зарплату, равную двойному-тройному окладу московской профессуры. На скважине одновременно работало 16 исследовательских лабораторий, каждая –размером со средний завод.

На глубине свыше 9,5 километров бурильщики обнаружили настоящий кладезь всевозможных ископаемых, в частности золота. Золота в нем 78 граммов на тонну. Кстати, промышленная добыча возможна при концентрации 34 грамма на тонну. Возможно, уже в недалеком будущем человечество сумеет воспользоваться этим богатством.

С октября 1976 года по март 1981 года в сложной горногеологической обстановке, в экстремальных условиях высоких забойных температур и давлений осуществляется второй этап проводки скважины до отметки 10636 метров. Памятным для коллектива экспедиции стал день 6 июня 1979 года, когда в вахтенном журнале вместо обычного рабочего рапорта сменный буровой мастер Федор Атарщиков сделал ликующую запись: >, чао, гуд бай!>>. С этого дня скважина стала глубочайшей горной выработкой в мире.

С апреля 1981 года по декабрь 1984 года продолжался третий этап бурения. Скважина достигла 12000 метров и более чем на 2400 метров превысила экс рекордсменку >. Превзойден также предел глубинности, установленный самой природой: пересечен своеобразный рубеж с абсолютной отметкой около 11500 метров ниже уровня Мирового океана , что на 500 метров превышает глубочайшую точку мира – знаменитую Мариинскую впадину (11022 метра) в Тихом океане.

К 1990 году буровая достигла максимальных значений – 12 262 км. Дальше пробиться так и не получилось: все дальнейшие попытки сводились лишь к очередной аварии.

В стволе скважины на всем её протяжении выполнен сложный комплекс высокоточных геофизических исследований. Он позволил расшифровать физические процессы, происходящие в нижних горизонтах земной коры. Более того, было доказано, что планета Земля возникла, оказывается, на 1,5 миллиарда лет раньше, чем предполагалось. На глубинах, где считалось, что нет органики, обнаружили 14 видов окаменевших микроорганизмов – возраст глубинных слоев превышал 2,8 миллиарда лет. На еще больших глубинах, где уже нет осадочных пород, появился метан в огромных концентрациях. Это полностью и совершенно разрушило теорию биологического происхождения углеводородов, таких как нефть и газ.

Указом президиума Верховного Совета СССР 35 работников Кольской геологоразведочной экспедиции, особо отличившихся при выполнении комплексной программы сверхглубокого бурения Кольской скважины, награждены орденами и медалями. Ученым не удалось добраться до мантии и исследовать ее . Однако это не значит, что Кольская скважина ничего не дала науке — наоборот, она перевернула все их представления о строении земной коры.
С 1995 года бурение вообще было остановлено и проект был заморожен. Основной проблемой на сегодняшний день является то, что никто не хочет эту скважину брать на баланс. И для того, чтобы Кольская хоть как-то функционировала, необходимо наладить стабильное финансирование. Того, что выделяется в рамках научных программ ЮНЕСКО, хватает только на поддержание буровой станции в рабочем состоянии и изучение ранее извлеченных образцов пород.

Буровая в наши дни.

Сейчас место, где когда-то ставились мировые рекорды, и вовсю кипела жизнь, превратилось в заснеженную и безлюдную пустыню.

Что же касается развития туристического спектра на скважине, то нельзя сравнивать с аналогичными туристическими центрами в тех же Финляндии или Германии. Они, по большому счету, очень благоустроенные страны. Там налажен сервис, качественные асфальтированные дороги. Если, например, взять немецкую КТВ – там выставочные залы, есть возможность в кинотеатре посмотреть фильм о Земле, увидеть геологические находки, выслушать рассказ о бурении этих скважин. Сугубо европейский подход. А здесь холод, бездорожье, тундра. Никакой турист сюда не поедет. Государство на это не выделяет средств.

Будем надеяться на то, что Российская Академия наук обеспечит стабильное финансирование этого проекта и, что в перспективе Кольская подземная обсерватория, тщательно прощупав глубинный > планеты , сумеет ответить более определенно на многие вопросы, волнующее естествоиспытателей.

Зачем нужны сверхглубокие. Признаемся сразу: это скважины дальней разведки; с их помощью специалисты, конечно, не надеются обнаружить в данном месте залежи нефти, газа или других полезных ископаемых. Главная задача другая — исследование геокосмоса!

Ведь на сегодняшний день мы сравнительно много знаем о том, что происходит над нашими головами, в глубинах космоса, а вот что творится в каких-нибудь нескольких десятках километров у нас под ногами, представляем весьма слабо.

При сверхглубоком бурении трудности возрастают не пропорционально глубине скважины, а так сказать, по экспоненте. Обратимся к примерам.

Однако на практике все получилось совсем по-другому. Бурение остановилось после первых же 36 метров. Когда на борт бурового судна подняли колонну труб с первым керном, то потом уже не смогли отыскать устье начатой скважины. Не помогли ни системы динамической стабилизации, ни сложнейшие пеленгационные комплексы, расположенные вокруг судна на специальных заякоренных буях.

В СССР в начале восьмидесятых годов прошлого века была заложена СГ-3 — Кольская сверхглубокая. Ее предшественница среди отечественных сверхглубоких были СГ-1 и СГ-2_АралСорская и Биикжальская.

Для очередной попытки проникнуть в глубины геокосмоса не случайно было выбрано место именно на Кольском полуострове. Словно бы для облегчения доступа к нижним этажам планеты, разрушительной силой льда, ветра и воды за последние сотни миллионов лет напрочь стесана 15-километровая толща континентальной коры. В некоторых районах прямо на поверхность выходят древние кристаллические породы Балтийского щита. Специалисты говорят, что здесь можно споткнуться о камешек возрастом в два миллиарда лет! Так что мантия как бы рядом.

Что делать? Специалисты испробовали несколько безуспешных вариантов, пока не остановились, наконец, на одном. Клин решили выбивать клином, как советует русская пословица. А точнее, один эффект решили компенсировать другим: пружинный — маятниковым. Под турбобуром была смонтирована тяжеленная, залитая свинцом труба, которая, действуя подобно отнесу, старалась оттянуть бур по вертикали к центру Земли.

День за днем, год за годом крутилось и крутилось буровое долото. Время от времени его останавливали не только затем, чтобы сменить выкрошенные твердейшими породами алмазные зубья, но и чтобы поднять на поверхность драгоценную добычу — керн, аккуратно выпиленный кусочек древнего Балтийского щита.

Конечно, всем хочется потрогать его руками — кусочек камня, только что лежавший на многокилометровой глубине. Но сразу делать это опасно. Можно обжечься. Там, внизу, недра хранили камень при 200-градусной температуре. И все-таки, чуточку выждав, трогают. Велико нетерпение: вот она, желанная добыча! Крупицы знаний, которые с таким трудом добываются со столько огромной глубины. О чем они говорят?

Читайте также: