Hloubka superhlubokého vrtu Kola. Kola superhluboká

V jednom z vědeckých programů uvedli jednoduchý příklad, který vám umožní uvědomit si, jak obrovská je naše planeta. Představte si velký horkovzdušný balón. Tohle je celá planeta. A nejtenčí stěny jsou zónou, kde je život. Ale lidé ve skutečnosti zvládli pouze jednu vrstvu atomů obklopujících tuto zeď.

Ale lidstvo se neustále snaží rozšiřovat své znalosti o planetě a procesech na ní probíhajících. Vypouštíme vesmírné lodě a satelity, stavíme ponorky, ale nejtěžší je zjistit, co máme pod nohama, uvnitř země.

Wells přináší relativní porozumění. S jejich pomocí můžete zjistit složení hornin, studovat změny fyzikálních podmínek a také provádět průzkum nerostů. A nejhlubší studna světa samozřejmě přinese nejvíce informací. Jedinou otázkou je, kde přesně to je. To je to, co se dnes pokusíme zjistit.

NEBO-11

Není divu, že nejdelší vrt byl vyroben poměrně nedávno, v roce 2011. Nové, pokročilejší technologie, odolné a spolehlivé materiály a přesné výpočetní metody umožnily dosáhnout tohoto výsledku.

Jistě vás potěší, že se nachází v Rusku a byl vyvrtán v rámci projektu Sachalin-1. Veškeré práce si vyžádaly pouhých 60 dní, což značně převyšuje výsledky předchozích průzkumů.

Celková délka tohoto rekordního vrtu je 12 kilometrů 345 metrů, což zůstává nepřekonaným rekordem. Dalším úspěchem je maximální délka vodorovného kmene, která je 11 kilometrů 475 metrů. Tento výsledek se zatím nikomu nepodařilo překonat. Ale to je zatím vše.

BD-04A

Tento ropný vrt v Kataru je proslulý svou tehdejší rekordní hloubkou. Jeho celková délka je 12 kilometrů 289 metrů, z toho 10 902 metrů je horizontální kmen. Mimochodem, byla postavena v roce 2008 a rekord držela celé tři roky.

Tato hluboká studna je ale známá nejen svou impozantní velikostí, ale také velmi smutnou skutečností. Byl postaven vedle ropného šelfu kvůli geologickému průzkumu a v roce 2010 utrpěl vážnou nehodu.

Takhle vypadá studna nyní

Superhluboký vrt Kola, vrtaný během SSSR, ztratil svůj titul vůdce v roce 2008. Přesto zůstává jedním z nejznámějších objektů tohoto typu a nadále si drží třetí místo.

Přípravné práce na vrtání začaly již v roce 1970. Bylo plánováno, že tato studna se stane nejhlubší na Zemi a dosáhne 15 kilometrů. Je pravda, že takového výsledku nebylo nikdy dosaženo. V roce 1992 byly práce přerušeny, když hloubka dosáhla impozantních 12 kilometrů 262 metrů. Další výzkum musel být zastaven kvůli nedostatku financí a vládní podpory.

S jeho pomocí bylo možné získat mnoho zajímavých vědeckých dat a hlouběji porozumět struktuře zemské kůry. To není překvapivé, protože projekt byl původně zcela vědecký, nesouvisel s geologickým průzkumem nebo studiem ložisek nerostů.

Mimochodem, populární legenda o „studně do pekla“ je spojena se superhlubokou studnou Kola. Říkají, že když dosáhli hranice 11 kilometrů, vědci slyšeli děsivé výkřiky. A brzy nato praskla vrtačka. Podle legendy to naznačuje existenci pekla v podzemí, ve kterém jsou mučeni hříšníci. Právě jejich výkřiky zaslechli vědci.

Pravda, legenda kritice neobstojí. Už jen proto, že žádné akustické zařízení nemůže fungovat při tlaku a teplotě na těchto úrovních. Ale na druhou stranu je docela zajímavé spekulovat o tom, že nejhlubším vrtem se bude moci dostat když ne do pekla, tak na nějaká další legendární a bájná místa.

Prozatím jen pomáhají vědcům lépe porozumět tomu, jak naše planeta žije. A přestože je cesta do středu země ještě velmi vzdálená, lidé o ni zjevně usilují.

V 50-70 letech minulého století se svět měnil neuvěřitelnou rychlostí. Objevily se věci, bez kterých je těžké si dnešní svět představit: internet, počítače, mobilní komunikace, dobývání vesmíru a mořských hlubin. Člověk rychle rozšiřoval sféry své přítomnosti ve Vesmíru, ale stále měl poněkud hrubé představy o struktuře svého „domova“ – planety Země. Přestože ani tehdy myšlenka ultrahlubokého vrtání nebyla nová: již v roce 1958 Američané zahájili projekt "Mohole". Jeho název je odvozen ze dvou slov:

Moho– povrch pojmenovaný po Andrija Mohorovičić– chorvatský geofyzik a seismolog, který v roce 1909 identifikoval spodní hranici zemské kůry, na níž dochází k prudkému zvýšení rychlosti seismických vln;
Otvor- studna, díra, otvor. Na základě předpokladů, že tloušťka zemské kůry pod oceány je mnohem menší než na souši, bylo poblíž ostrova Guadelupe vyvrtáno 5 vrtů o hloubce asi 180 metrů (s hloubkou oceánu až 3,5 km). Během pěti let vědci vyvrtali pět vrtů, shromáždili mnoho vzorků z čedičové vrstvy, ale nedosáhli pláště. V důsledku toho byl projekt prohlášen za neúspěšný a práce byly zastaveny.

Plavidlo CUSS, které provedlo projekt Mohole

Jedním z hlavních cílů expedice „Na cestách Arktidy“ byla superhluboká studna Kola (nebo objekt SG-3) - nejhlubší na světě. Poprvé jsem se o tom dozvěděl už v roce 2004 při studiu prvního ročníku geologické fakulty Ruské státní univerzity ropy a zemního plynu na přednášce z obecné geologie. A od té doby jsem doufal, že vše uvidím na vlastní oči.

Časy se změnily a kdysi nepřístupné území zařízení SG-3 se dnes nachází v těsné blízkosti těžebního a zpracovatelského závodu Kolské důlní a hutní společnosti. A trasa ke studni vede po technologických cestách.

Pokud budete následovat navigátora, pak za městem Zapolyarny povede ke kontrolnímu bodu těžebního a zpracovatelského závodu. Ochranka vás samozřejmě nepustí na území a o Kola Superdeep jsem údajně nic neslyšel.

Vedení závodu bylo podle očekávání unaveno neustálou poutí různých druhů neostalkerů, milovníků geologie a lovců kovů do kolské superhlubiny, takže cesta ke studni byla nadobro rozryta bagry a posypána dlažebními kostkami. opatření.

Vracíme se proto tam, kde naposledy fungoval mobilní internet a hledáme zaběhnutou alternativní cestu přes satelit. Když jsme našli drahocennou díru, zvedáme hydropneumatické odpružení naší Toyoty Land Cruiser 200 Executive do nejvyšší polohy a plazíme se do kopců ke studni.

Cesta, jak se na opravdové dobrodružství sluší a patří, byla plná různých druhů překážek - brodů, kamenů, dokonce i jezer.

Po návratu do Murmansku a analýze trasy GPS (celou trasu jsme napsali pomocí služby locme.ru, o tom budu mluvit později) jsem si všiml, že jsme nejeli ke studni po optimální trase a někde jsme ztratili cestu , ale zpět Už jsme zašli tak daleko, jak jsme měli. Což ani trochu nelituji.

Trať byla nahrána pomocí služby LocMe

A teď, když jsme vystoupali na další kopec, máme výhled na kdysi majestátní výzkumný a výrobní komplex superhlubinné studny Kola.

Ve snaze zaujmout vedoucí postavení ve všech odvětvích najednou zahájil SSSR v roce 1962 svůj program ultrahlubokých vrtů.

Příprava projektu trvala 4 roky: hlavní problém spočíval v tom, že podle geotermálního gradientu (fyzikální veličina, která popisuje nárůst teploty hornin s hloubkou) by měla být teplota v hloubce 10 km asi 300 °C. , a na 15 km - téměř 500°C S. Vrtací nástroj ani měřící zařízení nebyly na takovou teplotu dimenzovány. V roce 1970, přesně v době 100. výročí Leninova narození, bylo nalezeno místo vrtů - starověký krystalický štít poloostrova Kola. Podle zprávy Ústavu fyziky Země se za miliardy let Kola Shield ochlazovala v hloubce 15 km, neměla překročit 150 °C. Podle přibližného řezu by prvních 7 kilometrů mělo tvořit žulové vrstvy svrchní části zemské kůry a níže začínají čediče. Místo vrtů bylo vybráno na severním cípu poloostrova Kola poblíž jezera Vilgiskoddeoaivinjärvi (ve finštině to znamená „Pod Vlčí horou“). Vrtání vrtu, jehož projektovaná hloubka byla 15 kilometrů, začalo v květnu 1970.

Přes netriviální úkol nebylo pro práci vyvinuto žádné speciální vybavení – pracovali jsme s tím, co jsme měli. V prvních etapách byla použita vrtná souprava Uralmash 4E s nosností 200 tun a hliníkové trubky z lehkých slitin. Drahý hliník byl použit z několika důvodů: trubky vyrobené z „okřídleného kovu“ mají mnohem menší hmotnost a při teplotách nad 150–160 stupňů ocel sériových trubek měkne a hůře snáší mnohatunové zatížení – kvůli tím se zvyšuje pravděpodobnost nebezpečných deformací a zlomení sloupku. Když studna dosáhla hloubky 7000 metrů, byla na místě instalována nová vrtná souprava "Uralmash 15000"- jeden z nejmodernějších v té době. Výkonná, spolehlivá, s automatickým zvedacím mechanismem, odolala potrubí dlouhému až 15 km. Vrtná souprava se proměnila v plně opláštěnou věž vysokou 68 m, vzdorující silným větrům zuřícím v Arktidě. Hmotnost samotné vrtné kolony by v hloubce 15 kilometrů dosáhla 200 tun. A samotná instalace mohla zvednout náklad až 400 tun. V blízkosti vyrostla továrna na mechanické opravy, vědecké laboratoře a sklad jádra. : v 70. letech bylo nejrozšířenější rotační vrtání, kdy se celý řetězec trubek roztáčel rotorem umístěným na povrchu. Tato metoda byla vynikající pro relativně mělké vrty, ale když se délka vrtu blíží 7 000 nebo dokonce 10 000 metrů, rotační vrtání se stává bezmocným. U SG-3 bylo vrtání prováděno pomocí turbodrillu - hydraulického motoru, jehož rotaci zajišťovala energie cirkulující vrtné kapaliny. 46metrové sekce instalované na spodním konci sloupu otáčely vrtákem. Ani v SSSR, ani ve světě v té době nebyly žádné zkušenosti s vrtáním v krystalických horninách podloží v takových hloubkách a kromě čistě technologických problémů práci komplikoval 100% odběr jader. Průnik při jednom výjezdu, určený opotřebením vrtací hlavy, je obvykle 7-10 m (výlet, nebo cyklus, je spouštění struny turbínou a vrtacím nástrojem, vlastní vrtání a úplné zvednutí vrtáku struna.) Samotné vrtání trvá 4 hodiny a spouštění trvá Výstup 12kilometrového sloupu trvá asi 18 hodin. Sloup se při zvednutí automaticky rozebere na úseky (svíčky) o délce 33 m Průměrně bylo navrtáno 50 km potrubí na posledních 5 km vrtu. To je míra jejich opotřebení.

Když jsme se blížili k území SG-3, uviděli jsme „bochník“ a lidi, jak do něj pracně vkládají kusy železa. Tento obrázek se kdysi vyspělému vědeckému centru dávno stal známým - předpokládalo se, že superhlubinný vrt Kola se po dokončení výkopu promění v unikátní přírodní laboratoř pro studium hlubinných procesů probíhajících v zemské kůře pomocí speciálních přístrojů. V roce 2008 však bylo zařízení definitivně opuštěno a veškeré více či méně cenné vybavení bylo demontováno. Od té chvíle začalo období drancování všeho, co mělo nějakou hodnotu – především kovu.

Ze zlodějů kovů se však vyklubali docela společenští chlapi, byli upřímně překvapeni, proč jsme sem přijeli z Moskvy - „tam nic nezbylo! a ukázal legendární studnu. Nyní je zakonzervovaný a jeho ústí je uzavřeno ocelovou deskou. Nikdo neví, co se děje v samotném kufru.

Na základě SG-3 bylo kromě samotného vrtného místa několik výzkumných ústavů, vlastní konstrukční kancelář, soustružna a kovárna. Nejodvážnější technická řešení se zrodila přímo na místě, realizovala se vlastními silami a po pár dnech byla již otestována v provozu. To vše vyžadovalo energii a Kola Superdeep obsluhovala vlastní rozvodna. Nyní pohonná jednotka vypadá takto najednou zde pracovalo 48 lidí.

U vchodu se hromadí bedny s unikátním vybavením. Všechno cenné je vytrháno „s masem“:

A o kousek dál jsou podpěry elektrického vedení. Všechny dráty byly samozřejmě již dávno odříznuty.

Podle směrnice shora se v SG-3 používalo pouze domácí vybavení a ani to nemohlo být jinak: zprvu byla studna přísně tajným bezpečnostním zařízením. Až do hloubky 7 km byla použita sériová zařízení. Práce ve větších hloubkách a při vyšších teplotách vyžadovala vytvoření speciálních tepelně a tlakově odolných zařízení. Zvláštní potíže nastaly během poslední fáze vrtání; když se teplota ve studni přiblížila 200 o C a tlak přesáhl 1000 atmosfér, sériová zařízení již nemohla fungovat. Geofyzikální projekční kanceláře a specializované laboratoře několika výzkumných ústavů přišly na pomoc a vyrobily jednotlivé kopie tepelně a tlakově odolného zařízení. Soutěž o zaměstnání sestávala z desítek lidí na pozici a ti, kteří prošli přísným výběrovým řízením, dostali rovnou byt. V době, kdy běžný sovětský inženýr dostával 120 rublů měsíčně, si inženýr na Kola Superdeep Well vydělal neuvěřitelných 850 rublů – tři platy a můžete si koupit auto. Celkem v Kola Superdeep pracovalo asi 300 lidí.

Hloubka 7000 metrů se stala pro kolskou superhlubinu osudnou

Hloubka v 7000 metrů se stal pro Kolu krajně osudným. Výše v úseku probíhalo vrtání relativně klidně; Ale po této hloubce se vrtací hlava dostala do méně odolných vrstevnatých hornin a hlaveň nebylo možné udržet ve svislé poloze. Když vrt poprvé překročil hranici 12 km, šachta se odchýlila od svislice o 21°. Vrtaři se sice už naučili pracovat s neuvěřitelným zakřivením hlavně, ale dál už to nešlo. Studna musela být vrtána od hranice 7 km. Chcete-li získat vertikální hřídel v tvrdých horninách, potřebujete velmi tvrdé dno vrtací kolony, aby šlo do podpovrchu jako nůž do másla. Vyvstává ale další problém – studna se postupně rozšiřuje, vrták v ní visí jako ve sklenici, stěny sudu se začnou hroutit a mohou nástroj rozdrtit. Řešení tohoto problému se ukázalo jako originální - byla použita kyvadlová technologie. Vrták byl ve studni uměle rozkýván a tlumil silné vibrace. Díky tomu se kmen ukázal svisle. 6. června 1979 došlo k první historické události. Vrtaři hlásili dosažení značky v 9584 metrů. Vrt Kola se stal nejhlubším vrtem na světě a překonal americkou ropnou rekordmanku Berthu Rogersovou (9583 metrů).

6. června 1979 udělal mistr vrtání Fedor Atarshchikov triumfální záznam do deníku: „Počel je 9584 metrů. "Bertha Rogersová," čau, sbohem."

Na počátku 80. let 20. století došlo také k druhé historické události. Kola superhlubina prošla 11 022 metrů, obchází Mariánský příkop. Lidstvo nikdy nedosáhlo takové hloubky uvnitř své vlastní kolébky. Jednou z nejčastějších nehod při vrtání jsou zaseknuté vrtací nástroje, což je situace, kdy rozpadající se stěny studny blokují výplet a brání otáčení nástroje. Pokusy vytáhnout zaseknutý sloupek často končí jeho rozbitím. V 10kilometrové studni je zbytečné hledat nástroj od takové šachty se upustilo a začala se nová, o něco výše; K prasknutí a ztrátě potrubí u SG-3 došlo mnohokrát. Výsledkem je, že studna ve své spodní části vypadá jako kořenový systém obří rostliny. Větvení studny rozrušilo vrtače, ale ukázalo se, že je požehnáním pro geology, kteří nečekaně obdrželi trojrozměrný obrázek působivého úseku starověkých archejských hornin vytvořených před více než 2,5 miliardami let.

Při procházce opuštěnými chodbami komplexu i přes všeobecnou monstrózní devastaci cítíte bývalou velkolepost toho, co se zde stalo. V jedné z kanceláří je podlaha poseta vzácnou vědeckou literaturou - několik let vydání časopisu "Defektoskopie" a manuálem pro výpočet vrtných kolon pro ultrahluboké vrty - jedinečnost vědecké práce je přibližně srovnatelná s "návody pro let na Měsíc pro figuríny“, pokud existoval.

V dalším je zázračně zachovalé pracoviště vrtného mistra. První vrt v Rusku byl vyvrtán v roce 1864 v Kubani. Od té doby pracuje mistr téměř vždy přímo na místě vrtání, aby viděl a kontroloval vše, co se děje. Ale na Kola Superdeep tomu tak nebylo! Obsluha seděla až 250 metrů od ústí a vše na dálku sledovala, včetně parametrů vrtání. Plocha!

Stěny jsou ošuntělé, sklo rozbité drsným severním větrem, ale nemůžete se zbavit pocitu, že se do kanceláře chystá vstoupit laborant a vyhnat nezvané hosty.

V září 1984 poprvé bylo dosaženo hloubky 12 066 metrů a pak došlo k dalšímu přerušení vrtací kolony. To se pro vrtnou posádku stalo skutečnou tragédií, protože museli začít téměř znovu, všichni ze stejných 7 kilometrů, znovu a znovu procházet trhlinami a jeskyněmi spodní vrstvy zemské kůry. Zároveň byly v rámci Světového geologického kongresu odtajněny práce prováděné v Arktidě. Ve vědeckém světě způsobila studna SG-3 skutečnou senzaci. Početná delegace geologů a novinářů jela do obce Zápolyarny. Návštěvníkům byla ukázána vrtná souprava v akci, byly odstraněny a odpojeny 33metrové části potrubí. Kolem byly desítky přesně stejných vrtáků jako ten, který ležel na stojanu v Moskvě. SSSR potvrdil svůj status vedoucí velmoci v oblasti hlubinných vrtů.

V června 1990 když SG-3 dosáhla hloubky 12 262 m, začaly přípravné práce na výkopu do 14 km, opět došlo k nehodě. Ve výšce 8 550 m praskla trubní šňůra. Pokračování v práci vyžadovalo dlouhou a nákladnou aktualizaci zařízení, takže v roce 1994 bylo vrtání superhlubiny Kola zastaveno. Všechny možnosti moderní techniky byly vyčerpány. Po 3 letech se zapsala do Guinessovy knihy rekordů a dodnes zůstává nepřekonána.

Co daly lidstvu ultrahluboké vrty na poloostrově Kola?

V první řadě vyvrátila jednoduchou dvouvrstvou strukturu Země. Geologický řez sestavený na základě jádra SG-3 se ukázal být přesným opakem toho, co si vědci dříve představovali. Prvních 7 kilometrů tvořily vulkanické a sedimentární horniny: tufy, čediče, brekcie, pískovce, dolomity. Hlouběji ležel tzv. Conradův úsek, po kterém se prudce zvýšila rychlost seismických vln v horninách, což bylo interpretováno jako hranice mezi žulami a čediči. Tento úsek prošel již dávno, ale čediče spodní vrstvy zemské kůry se nikdy nikde neobjevily. Naopak se začaly objevovat žuly a ruly.
Jedním z nejdůležitějších cílů vrtání bylo získat jádro (válcový sloup horniny) po celé délce vrtu. Nejdelší jádro na světě bylo označeno jako pravítko do metrů a umístěno v příslušném pořadí do krabic. Číslo krabice a čísla vzorků jsou uvedeny nahoře. Skladem je téměř 900 takových krabic.

Seizmické úseky v podpovrchu, jak se ukázalo, nejsou hranicemi vrstev hornin různého složení. Spíše naznačují změny v petrofyzikálních vlastnostech hornin s hloubkou. Při vysokém tlaku a teplotě se vlastnosti mění natolik, že se žuly ve svých fyzikálních vlastnostech podobají čedičům a naopak. Věřilo se, že s hloubkou a rostoucím tlakem klesá pórovitost a lámavost hornin. Počínaje 9-ti kilometry se však ukázalo, že vrstvy jsou abnormálně porézní a rozbité. Vodné roztoky cirkulovaly hustým systémem trhlin. Tuto skutečnost později potvrdily i další ultrahluboké vrty na kontinentech. Ukázalo se, že v hloubce je mnohem teplejší, než se očekávalo: až 80°! Na hranici 7 km byla teplota v obličeji 120 °C, na 12 km již dosáhla 230 °C. Vědci objevili mineralizaci zlata ve vzorcích ze studny Kola. Vložení drahého kovu bylo nalezeno ve starých horninách v hloubce 9,5-10,5 km. Koncentrace zlata však byla příliš nízká na to, aby bylo možné vyhlásit ložisko – v průměru 37,7 mg na tunu horniny, ale dostačující na to, aby se to dalo očekávat na jiných podobných místech. Superhlubina Kola zestárla Zemi až o 1,5 miliardy let: život se na planetě objevil dříve, než se očekávalo. V hloubkách, kde se věřilo, že neexistuje žádná organická hmota, bylo objeveno více než 17 druhů zkamenělých mikroorganismů – mikrofosilií – a stáří těchto hlubokých vrstev přesáhlo 2,8 miliardy let. A více než tucet úžeji zaměřených objevů.

Celkem bylo na území SSSR vyvrtáno asi 30 ultrahlubokých vrtů

Málokdo ví, ale na území bývalého SSSR bylo vyvrtáno více než 30 ultrahlubokých vrtů (dnes jsou všechny nebo téměř všechny zničeny). Navzájem byly propojeny pomocí speciálních transektů (měřicích čar), čímž byly získány regionální geologické profily dlouhé mnoho tisíc kilometrů. Podél transektů bylo umístěno speciální geofyzikální zařízení, které zaznamenávalo všechny procesy probíhající v podpovrchu najednou. Do roku 1991 byly podzemní jaderné výbuchy používány jako zdroje buzení (puls, který byl zaznamenán ve vrtech).

Tento zásadně nový technický a metodologický přístup k řešení regionální hlubinné struktury zemské kůry a svrchního pláště byl založen na integraci dat z ultrahlubinných a hlubinných vrtů, jakož i seismických hloubkových sond a dalších geofyzikálních a geochemických metod. Pro území SSSR byl vyvinut systém vzájemné korelace geofyzikálních profilových dat na základě referenčních ultrahlubinných vrtů. To vše umožnilo provést poměrně podrobné rajonování především perspektivních zón z hlediska ložisek ropy, plynu a rud v celostátním měřítku.

Náklady na obnovu jsou 100 milionů rublů?

Ředitel Geologického ústavu Kolského vědeckého centra Ruské akademie věd ve svých rozhovorech tvrdí, že za 100 milionů rublů je již nyní možné obnovit komplex superhlubinné studny Kola, otevřít na ní vědecké a technické centrum. základ a vyškolit specialisty na vrtání na moři. Je mi zcela zřejmé, že tomu tak není. A problém bohužel není o penězích. Unikátní objekt, srovnatelný co do měřítka a významu s lidstvem pouze s lidským vesmírným letem, byl ztracen. A navždy ztracen.

Po SG-3 bylo a probíhá mnoho pokusů po celém světě nahlédnout do hlubokých horizontů nitra Země, ale bohužel ani jeden projekt se svou důležitostí nepřiblížil práci prováděné v Arktidě.

- Co je nejdůležitější věc, kterou kolská studna ukázala?
- Pánové! Hlavní věc je, že se ukázalo, že o kontinentální kůře nic nevíme

Jak se dostat do superhlubinné studny Kola? Body, souřadnice atd.

Z Murmansku po silnici A138 pohyb směrem k městu Nikel;
Na místě 69.479533, 31.824395 bude tam kontrolní stanoviště, kde se budou kontrolovat doklady;
Pojďme dále k 69.440422, 30.594060 kde odbočíme doleva;
Pokračujeme po technologické cestě až do 69.416088, 30.684387 ;
Zaplněná cesta by měla být v bodě vpravo 69.408826, 30.661051 ;
Jdeme dál a pozorně si prohlížíme klopu na levé ruce. Šel jsem sem: 69.414850, 30.613894 ;
Dále se pohybujeme po vyšlapané cestě, ale na místě 69.411232, 30.608956 musíte zůstat vpravo.
Souřadnice studny samotné 69.396326, 30.609513 .

"Doktore Hubermane, co jste to tam sakra vyhrabal?" - poznámka z publika přerušila zprávu ruského vědce na setkání UNESCO v Austrálii. O pár týdnů dříve, v dubnu 1995, se světem prohnala vlna zpráv o záhadné nehodě v superhlubinné studni Kola.

Údajně při přibližování se ke 13. kilometru zaznamenaly přístroje zvláštní hluk vycházející z útrob planety – žluté noviny jednohlasně ujistily, že tak může znít jen výkřik hříšníků z podsvětí. Několik sekund poté, co se objevil ten hrozný zvuk, došlo k explozi...

Prostor pod nohama

Na přelomu 70. a 80. let bylo získání práce v Kola Superdeep Well, jak studnu láskyplně nazývají obyvatelé vesnice Zapolyarnyj v Murmanské oblasti, obtížnější než dostat se do sboru kosmonautů. Ze stovek uchazečů byl vybrán jeden nebo dva. Spolu s pracovním řádem dostali šťastlivci samostatný byt a plat rovnající se dvojnásobku nebo trojnásobku platu moskevských profesorů. Na vrtu pracovalo současně 16 výzkumných laboratoří, každá o velikosti průměrné továrny. Jen Němci kopali zemi s takovou houževnatostí, ale jak dosvědčuje Guinessova kniha rekordů, nejhlubší německá studna je téměř o polovinu kratší než ta naše.

Vzdálené galaxie lidstvo studovalo mnohem lépe než to, co se nachází pod zemskou kůrou pár kilometrů od nás. Kola Superdeep je druh dalekohledu do tajemného vnitřního světa planety.

Od počátku 20. století se věřilo, že Země se skládá z kůry, pláště a jádra. Přitom nikdo pořádně nedokázal říct, kde končí jedna vrstva a začíná druhá. Vědci ani nevěděli, z čeho se tyto vrstvy vlastně skládají. Před nějakými 40 lety si byli jisti, že žulová vrstva začíná v hloubce 50 metrů a pokračuje až do 3 kilometrů, a pak jsou tam čediče. Očekávalo se, že na plášť narazíte v hloubce 15–18 kilometrů. Ve skutečnosti vše dopadlo úplně jinak. A přestože školní učebnice stále píší, že Země se skládá ze tří vrstev, vědci z Kola Superdeep Site dokázali, že tomu tak není.

Baltský štít

Projekty cestování hluboko do Země se objevily na počátku 60. let v několika zemích najednou. Zkoušeli vrtat studny v místech, kde měla být kůra tenčí – cílem bylo dosáhnout pláště. Američané například vrtali v oblasti ostrova Maui na Havaji, kde se podle seismických studií pod dnem oceánu vynořují prastaré horniny a plášť se nachází v hloubce přibližně 5 kilometrů pod čtyřmi kilometry. vrstva vody. Bohužel ani jedno místo oceánských vrtů neproniklo hlouběji než 3 kilometry. Obecně téměř všechny projekty ultrahlubokých vrtů záhadně končily v hloubce tří kilometrů. Právě v tuto chvíli se s vrtáky začalo dít něco zvláštního: buď se ocitli v nečekaných super horkých oblastech, nebo jako by je kousalo nějaké bezprecedentní monstrum. Pouze 5 vrtů prorazilo hlouběji než 3 kilometry, z toho 4 sovětské. A pouze Kola Superdeep byla předurčena k překonání hranice 7 kilometrů.

Prvotní domácí projekty zahrnovaly i podvodní vrty – v Kaspickém moři nebo na jezeře Bajkal. Ale v roce 1963 vrtný vědec Nikolaj Timofeev přesvědčil Státní výbor pro vědu a techniku SSSR, že je nutné vytvořit studnu na kontinentu. Přestože by vrtání trvalo mnohem déle, domníval se, že studna bude z vědeckého hlediska mnohem cennější, protože právě v tloušťce kontinentálních desek probíhaly v prehistorických dobách nejvýznamnější pohyby zemských hornin. Místo vrtání nebylo na poloostrově Kola vybráno náhodou. Poloostrov se nachází na tzv. Baltském štítu, který je složen z nejstarších hornin, které lidstvo zná.

Mnohokilometrový úsek vrstev Baltského štítu je vizuální historií planety za poslední 3 miliardy let.

Dobyvatel hlubin

Vzhled vrtné soupravy Kola může běžného člověka zklamat. Studna není jako důl, který si představuje naše fantazie. Do podzemí nejsou žádné sestupy, do tloušťky jde pouze vrták o průměru něco málo přes 20 centimetrů. Pomyslná část superhlubinné studny Kola vypadá jako drobná jehla prorážející tloušťku země. Vrták s četnými senzory umístěnými na konci jehly se zvedá a spouští několik dní. Nemůžete jít rychleji: nejsilnější kompozitní kabel se může přetrhnout vlastní vahou.

Co se děje v hlubinách, není s jistotou známo. Okolní teplota, hluk a další parametry jsou přenášeny směrem nahoru s minutovým zpožděním. Vrtaři však říkají, že i takový kontakt s podzemím může být vážně děsivý. Zvuky přicházející zespodu skutečně vypadají jako křik a vytí. K tomu můžeme přidat dlouhý seznam nehod, které sužovaly Kola Superdeep, když dosáhl hloubky 10 kilometrů. Dvakrát byl vrták vyjmut roztavený, i když teploty, při kterých se může roztavit, jsou srovnatelné s teplotou povrchu Slunce. Jednoho dne jako by byl kabel vytažen zespodu a byl utržen. Následně, když vrtali na stejném místě, nebyly nalezeny žádné zbytky kabelu. Co způsobilo tyto a mnoho dalších nehod, stále zůstává záhadou. Nebyly však důvodem k zastavení vrtů v Baltském štítu.

12 000 metrů objevů a trochu ďábelství

"Máme tu nejhlubší díru na světě - tak ji musíme využít!" - David Guberman, stálý ředitel Kola Superdeep Research and Production Center, hořce vykřikne. V prvních 30 letech Kola Superdeep prorazili sovětští a poté ruští vědci do hloubky 12 262 metrů. Ale od roku 1995 bylo vrtání zastaveno: nebyl nikdo, kdo by projekt financoval. To, co je přiděleno v rámci vědeckých programů UNESCO, stačí pouze k udržení vrtné stanice v provozuschopném stavu a ke studiu dříve vytěžených vzorků hornin.

Huberman s lítostí vzpomíná, kolik vědeckých objevů se odehrálo v Kola Superdeep. Doslova každý metr byl zjevením. Studna ukázala, že téměř všechny naše dosavadní poznatky o stavbě zemské kůry jsou nesprávné. Ukázalo se, že Země vůbec není jako patrový dort. „Až do 4 kilometrů šlo všechno podle teorie a pak začal konec světa,“ říká Huberman. Teoretici slibovali, že teplota Baltského štítu zůstane relativně nízká do hloubky minimálně 15 kilometrů. Podle toho bude možné vykopat studnu až téměř 20 kilometrů, jen po plášť. Ale již v 5 kilometrech okolní teplota přesáhla 700 °C, v sedmi - přes 1200 °C a v hloubce 12 bylo tepleji než 2200 °C - o 1000 °C vyšší, než se předpokládalo. Vrtaři Kola zpochybnili teorii vrstevnaté struktury zemské kůry – minimálně v intervalu do 12 262 metrů. Ve škole nás učili: jsou tam mladé horniny, žuly, čediče, plášť a jádro. Ukázalo se ale, že žuly jsou o 3 kilometry nižší, než se očekávalo. Dále tam měly být čediče. Nebyly vůbec nalezeny. Veškeré vrtání probíhalo v žulové vrstvě. Jde o velmi důležitý objev, protože všechny naše představy o původu a rozšíření nerostů jsou spojeny s teorií vrstevnaté stavby Země.

Další překvapení: ukázalo se, že život na planetě Zemi vznikl o 1,5 miliardy let dříve, než se očekávalo. V hloubkách, kde se věřilo, že neexistuje žádná organická hmota, bylo objeveno 14 druhů zkamenělých mikroorganismů – stáří hlubokých vrstev přesáhlo 2,8 miliardy let. V ještě větších hloubkách, kde už nejsou sedimenty, se metan objevoval v obrovských koncentracích. To zcela a úplně zničilo teorii biologického původu uhlovodíků, jako je ropa a plyn

Byly tam téměř fantastické pocity. Když koncem 70. let sovětská automatická vesmírná stanice přivezla na Zemi 124 gramů měsíční půdy, výzkumníci z Kola Science Center zjistili, že je to jako dva hrášky v lusku se vzorky z hloubky 3 kilometrů. A vznikla hypotéza: Měsíc se odtrhl od poloostrova Kola. Nyní hledají, kde přesně.

Historie Kola Superdeep není bez mystiky. Oficiálně, jak již bylo řečeno, studna zastavila pro nedostatek financí. Ať to byla náhoda nebo ne, právě v roce 1995 se v hlubinách dolu ozval silný výbuch neznámého původu. Novináři z finských novin se probili k obyvatelům Zapolyarny - a svět šokoval příběh démona vylétajícího z útrob planety.

„Když se mě UNESCO začalo ptát na tento tajemný příběh, nevěděl jsem, co odpovědět. Na jednu stranu je to kravina. Na druhou stranu jsem jako poctivý vědec nemohl říct, že vím, co se nám přesně stalo. Byl zaznamenán velmi zvláštní hluk, pak došlo k výbuchu... O pár dní později se nic takového ve stejné hloubce nenašlo,“ vzpomíná akademik David Guberman.

Zcela nečekaně pro všechny byly potvrzeny předpovědi Alexeje Tolstého z románu „Engineer Garin’s Hyperboloid“. V hloubce přes 9,5 kilometru byla objevena skutečná pokladnice všech druhů minerálů, zejména zlata. Skutečný olivínový pás, skvěle předpovídaný spisovatelem. Obsahuje 78 gramů zlata na tunu. Mimochodem, průmyslová výroba je možná při koncentraci 34 gramů na tunu. Snad v blízké budoucnosti bude lidstvo schopno tohoto bohatství využít.

V posledních desetiletích minulého století byly do zemské kůry vyvrtány statisíce vrtů. A to není překvapující, protože hledání a těžba nerostů v naší době nevyhnutelně zahrnuje hluboké vrtání. Ale mezi všemi těmito studnami je na planetě pouze jedna - legendární Kola Superdeep (SG), jejíž hloubka stále zůstává nepřekonaná - více než dvanáct kilometrů. Kromě toho je SG jedním z mála, který nebyl vyvrtán pro průzkum nebo těžbu, ale pro čistě vědecké účely: pro studium nejstarších hornin naší planety a poznání tajemství procesů, které v nich probíhají.

Dnes se na superhlubni Kola nevrtá, byla zastavena v roce 1992. SG nebyl první a ne jediný v programu pro studium hluboké struktury Země. Tři ze zahraničních vrtů dosáhly hloubky 9,1 až 9,6 km. Bylo plánováno, že jeden z nich (v Německu) překoná ten Kola. Vrty na všech třech, stejně jako na SG, však byly z důvodu havárií zastaveny a z technických důvodů v nich zatím nelze pokračovat.

Zřejmě ne nadarmo se náročnost vrtání ultrahlubokých vrtů srovnává s letem do vesmíru, s dlouhou vesmírnou expedicí na jinou planetu. Vzorky hornin extrahované z nitra země nejsou o nic méně zajímavé než vzorky měsíční půdy. Půda dodaná sovětským lunárním roverem byla studována v různých ústavech, včetně vědeckého centra Kola. Ukázalo se, že složení měsíční půdy téměř zcela odpovídá horninám vytěženým ze studny Kola z hloubky asi 3 km.

VÝBĚR STRÁNEK A PROGNÓZA

Pro vrtání SG byla vytvořena speciální geologická průzkumná expedice (Kola Geological Exploration Expedition). Místo vrtů také samozřejmě nebylo vybráno náhodou – Baltic Shield v oblasti poloostrova Kola. Zde vycházejí na povrch nejstarší vyvřelé horniny staré asi 3 miliardy let (a Země je stará jen 4,5 miliardy let). Bylo zajímavé vrtat v nejstarších vyvřelých horninách, protože sedimentární horniny až do hloubky 8 km byly již dobře prozkoumány pro těžbu ropy. A při těžbě obvykle pronikají jen 1-2 km do vyvřelých hornin. Výběr místa pro SG usnadnil i fakt, že se zde nachází Pečeněgský žlab - obrovská mísovitá stavba, jakoby vtlačená do pradávných skal. Jeho vznik je spojen s hlubokým zlomem. A právě zde se nacházejí velká ložiska mědi a niklu. A úkoly přidělené geologické expedici Kola zahrnovaly identifikaci řady rysů geologických procesů a jevů, včetně tvorby rud, určení povahy hranic oddělujících vrstvy v kontinentální kůře a sběr dat o materiálovém složení a fyzickém stavu hornin. .

Před zahájením vrtání byla na základě seismologických dat zkonstruována část zemské kůry. Sloužila jako předpověď pro vzhled těch zemských vrstev, které studna protínala. Předpokládalo se, že žulové souvrství sahá do hloubky 5 km, poté se očekávaly silnější a starší čedičové horniny.

Místo vrtů bylo tedy vybráno na severozápadě poloostrova Kola, 10 km od města Zapolyarny, nedaleko našich hranic s Norskem. Zapolyarny je malé město, které vyrostlo v padesátých letech vedle továrny na nikl. Mezi kopcovitou tundrou na návrší, foukaném všemi větry a sněhovými bouřemi, je „náměstí“, jehož každou stranu tvoří sedm pětipatrových budov. Uvnitř jsou dvě ulice, na jejich křižovatce je náměstí, kde stojí Dům kultury a hotel. Kilometr od města jsou za roklí vidět budovy a vysoké komíny niklovny, za ní podél úbočí jsou tmavé skládky hlušiny z nedalekého lomu. Poblíž města vede dálnice do města Nikel a k jezeru, na jehož druhé straně je Norsko.

Půda těchto míst obsahuje hojné stopy minulé války. Když pojedete autobusem z Murmansku do Zapolyarny, asi v polovině cesty překročíte říčku Zapadnaja Litsa, na jejím břehu je pamětní obelisk. Toto je jediné místo v celém Rusku, kde během války v letech 1941 až 1944 stála fronta nehybně obrácená k Barentsovu moři. I když celou dobu probíhaly urputné boje a ztráty na obou stranách byly obrovské. Němci se neúspěšně pokusili prorazit do Murmansku – jediného nezamrzlého přístavu na našem Severu. V zimě 1944 se sovětským jednotkám podařilo prorazit frontu.

Na tomto háku byla spuštěna a zvednuta trubková šňůra. Vlevo - v koši - jsou 33metrové trubky - "svíčky" - připravené k sestupu.

Kola superhluboká studna. Na obrázku vpravo: A. Předpověď geologického řezu. B. Geologický řez zkonstruovaný na základě dat SG vrtů (šipky od sloupce A do sloupce B označují, v jaké hloubce se předpokládané horniny nacházely). V tomto úseku je svrchní část (do 7 km) proterozoická vrstva s vrstvami vulkanických (diabas) a sedimentárních hornin (pískovce, dolomity). Pod 7 km se nachází archejský sled s opakujícími se jednotkami hornin (hlavně ruly a amfibolity). Jeho stáří je 2,86 miliardy let. B. Vrt s mnoha vyvrtanými a ztracenými vrty (pod 7 km) má tvar rozvětvených kořenů obří rostliny. Zdá se, že studna se kroutí, protože vrták se neustále odklání směrem k méně odolným horninám.

Ze Zapolyarny do Superglubokaya - 10 km. Cesta vede kolem závodu, pak podél okraje lomu a pak stoupá do hory. Z průsmyku se otevírá malá nádrž, ve které je instalována vrtná souprava. Jeho výška je vysoká jako dvacetipatrová budova. Na každou směnu sem přicházeli „dělníci na směny“ ze Zapolyarny. Celkem na výpravě pracovalo asi 3000 lidí, kteří bydleli ve městě ve dvou domech. Z vrtné soupravy bylo nepřetržitě slyšet vrčení některých mechanismů. Ticho znamenalo, že z nějakého důvodu došlo k přerušení vrtání. V zimě, za dlouhé polární noci – a trvá tam od 23. listopadu do 23. ledna – celá vrtná věž zářila světly. Často se k nim přidalo světlo polární záře.

Něco málo o personálu. Geologická průzkumná expedice Kola vytvořená pro vrtání dala dohromady dobrý, vysoce kvalifikovaný tým pracovníků. Šéfem GRE, talentovaným vůdcem, který vybíral tým, byl téměř vždy D. Guberman. Za vrtání odpovídal hlavní inženýr I. Vasilčenko. Vrtné soupravě velel A. Batiščev, kterému všichni říkali jednoduše Lekha. Geologii měl na starosti V. Laney a geofyziku měl na starosti Ju. Obrovské množství práce na zpracování jádra a vytvoření úložiště jádra odvedl geolog Yu Smirnov - ten samý, který měl „pokladnou skříň“, o které vám povíme později. Na provádění výzkumu SG se podílelo více než 10 výzkumných ústavů. Tým měl také své „Kulibiny“ a „leváky“ (obzvláště se vyznamenal S. Cerikovskij), kteří vymýšleli a vyráběli různá zařízení, která někdy umožňovala dostat se z nejtěžších, zdánlivě beznadějných situací. Sami zde v dobře vybavených dílnách vytvořili mnoho potřebných mechanismů.

HISTORIE VRTÁNÍ

Vrtání studní začalo v roce 1970. Vrty do hloubky 7263 m trvaly 4 roky. Byl proveden pomocí sériové instalace, která se obvykle používá při těžbě ropy a plynu. Kvůli neustálému větru a chladu musela být celá věž pokryta až po vrchol dřevěnými panely. Jinak je prostě nemožné, aby pracoval někdo, kdo musí stát na vrcholu při zvedání potrubí.

Poté následovala roční přestávka spojená se stavbou nové věže a instalací speciálně navržené vrtné soupravy – Uralmash-15000. S jeho pomocí byly provedeny všechny další ultrahluboké vrtání. Nová instalace má výkonnější automatizované zařízení. Bylo použito turbínové vrtání - tehdy se netočí celý sloup, ale pouze vrtací hlava. Vrtná kapalina byla přiváděna kolonou pod tlakem, rotující vícestupňovou turbínou umístěnou níže. Její celková délka je 46 m. Turbína je zakončena vrtací hlavou o průměru 214 mm (často se jí říká koruna), která má prstencový tvar, takže uprostřed zůstává neodvrtaný sloup horniny - jádro. o průměru 60 mm. Přes všechny sekce turbíny prochází potrubí - přijímač jádra, kde se shromažďují sloupce vytěžené horniny. Drcená hornina spolu s vrtným výplachem je unášena vrtem na povrch.

Na vzorcích jádra vpravo jsou jasně viditelné šikmé pruhy, což znamená, že zde studna procházela šikmo umístěnými útvary.

Hmotnost sloupu ponořeného do studny s vrtným výplachem je asi 200 tun. A to i přesto, že byly použity speciálně navržené trubky z lehkých slitin. Pokud je sloup vyroben z běžných ocelových trubek, praskne svou vlastní hmotností.

Mnoho obtíží, někdy zcela neočekávaných, vzniká při procesu vrtání ve velkých hloubkách a při odběru vzorků jádra.

Průnik při jedné jízdě, určený opotřebením vrtací hlavy, je obvykle 7-10 m (Výlet nebo cyklus je spouštění struny turbínou a vrtacím nástrojem, vlastní vrtání a úplné zvednutí. struna.) Samotné vrtání trvá 4 hodiny. A sestup a výstup 12kilometrové kolony trvá 18 hodin. Sloup se při zvednutí automaticky rozebere na úseky (svíčky) o délce 33 m Průměrně bylo navrtáno 50 km potrubí na posledních 5 km vrtu. To je míra jejich opotřebení.

Přibližně do hloubky 7 km protínala studna silné, relativně homogenní horniny, a proto byl vrt hladký, téměř odpovídající průměru hlavy vrtáku. Práce postupovaly, dalo by se říci, klidně. V hloubce 7 km se však objevily méně odolné puklinové horniny, proložené drobnými velmi tvrdými vrstvami - ruly, amfibolity. Vrtání se stalo obtížnějším. Kmen získal oválný tvar a objevilo se mnoho dutin. Nehody byly stále častější.

Obrázek ukazuje výchozí předpověď geologického řezu a prognózu sestavenou na základě vrtných dat. Je zajímavé poznamenat (sloupec B), že úhel sklonu útvarů podél studny je asi 50 stupňů. Je tedy zřejmé, že horniny protnuté studnou vycházejí na povrch. Zde si můžeme vzpomenout na již zmíněný „milovaný kabinet“ geologa Yu Smirnova. Tam měl na jedné straně vzorky získané z vrtu a na druhé vzorky odebrané na povrchu ve vzdálenosti od místa vrtání, kde vystupuje odpovídající útvar. Shoda mezi plemeny je téměř kompletní.

Rok 1983 byl ve znamení dosud nepřekonaného rekordu: hloubka vrtu přesáhla 12 km. Práce byly pozastaveny.

Blížil se Mezinárodní geologický kongres, který se podle plánu konal v Moskvě. Připravovala se k tomu výstava Geoexpo. Bylo rozhodnuto nejen přečíst zprávy o dosažených výsledcích na SG, ale také ukázat účastníkům kongresu práci in situ a vytěžené vzorky hornin. Pro kongres byla vydána monografie „Kola Superdeep“.

Na výstavě Geoexpo byl velký stánek věnovaný práci SG a to nejdůležitější - dosažení rekordní hloubky. Byly tam působivé grafy vypovídající o vrtacích technikách a technologiích, vytěžené vzorky hornin, fotografie zařízení a personálu při práci. Největší pozornost účastníků a hostů kongresu ale upoutal jeden na výstavní ukázku netradiční detail: nejobyčejnější a již lehce rezavá vrtací hlava s opotřebovanými karbidovými zuby. Na štítku bylo uvedeno, že je to přesně to, co bylo použito při vrtání v hloubce více než 12 km. Tato vrtací hlava ohromila i specialisty. Asi každý nedobrovolně čekal, že uvidí nějaký zázrak techniky, třeba s diamantovým vybavením... A to ještě nevěděli, že na SG vedle vrtné soupravy je velká hromada úplně stejných už zrezivělých vrtacích hlav: vždyť se musely přibližně každých 7-8m vrtů vyměnit za nové.

Mnoho delegátů kongresu chtělo na vlastní oči vidět unikátní vrtnou soupravu na poloostrově Kola a ujistit se, že v Unii bylo skutečně dosaženo rekordní hloubky vrtů. K takovému odchodu došlo. Na místě se sešla část kongresu. Delegátům byla ukázána vrtná souprava, kde zvedli sloup z vrtu a odpojili od něj 33metrové úseky. Fotografie a články o SG kolovaly v novinách a časopisech téměř ve všech zemích světa. Byla vydána poštovní známka a bylo organizováno speciální storno obálek. Nebudu vypisovat jména laureátů různých cen a oceněných za jejich práci...

Prázdniny ale skončily, bylo potřeba pokračovat ve vrtání. A začalo to největší nehodou při prvním letu 27. září 1984 – „černé datum“ v historii SG. Studna neodpouští, když je dlouho ponechána bez pozornosti. V průběhu vrtání nevyhnutelně došlo na jeho stěnách ke změnám, které nebyly zajištěny cementovanou ocelovou trubkou.

Zpočátku šlo všechno náhodně. Vrtaři prováděli své obvyklé operace: jeden po druhém spouštěli části vrtné kolony, připojovali přívodní potrubí vrtné kapaliny k poslední, horní a zapínali čerpadla. Začali jsme vrtat. Přístroje na konzole před obsluhou ukazovaly normální provozní režim (počet otáček vrtací hlavy, její tlak na horninu, proudění kapaliny k otáčení turbíny atd.).

Po navrtání dalšího 9metrového úseku v hloubce více než 12 km, který trval 4 hodiny, jsme dosáhli hloubky 12,066 km. Připravili jsme se zvednout kolonu. Zkusili jsme to. nefunguje. „Přilepení“ bylo v takových hloubkách pozorováno více než jednou. To je, když se nějaká část sloupu jakoby přilepila ke stěnám (možná něco spadlo shora a trochu se to zaseklo). K pohybu sloupu je zapotřebí síla přesahující jeho hmotnost (asi 200 tun). Tentokrát udělali totéž, ale kolona se nepohnula. Trochu jsme zvýšili sílu a jehla nástroje prudce snížila hodnoty. Kolona se stala mnohem lehčí, taková ztráta hmotnosti by nemohla nastat během normálního průběhu operace. Začali jsme zvedat: jednotlivé sekce jsme odšroubovali. Při posledním výtahu visel na háku zkrácený kus trubky s nerovným spodním okrajem. To znamenalo, že ve vrtu nezůstal jen turbovrták, ale i 5 km vrtných trubek...

Snažili se je získat sedm měsíců. Vždyť přišli nejen o 5 km potrubí, ale o výsledky pětileté práce.

Poté byly všechny pokusy o znovuzískání ztraceného zastaveny a znovu se začalo vrtat z hloubky 7 km. Nutno říci, že právě po sedmém kilometru jsou zde geologické podmínky obzvlášť náročné na práci. Technologie vrtání každého kroku je vypracována metodou pokus-omyl. A začít z hloubky cca 10 km je to ještě obtížnější. Vrtání, obsluha zařízení a přístrojů se provádí při maximální rychlosti.

Každou chvíli zde proto lze očekávat nehody. Připravují se na ně. Způsoby a prostředky jejich odstranění jsou předem promyšleny. Typickou komplexní nehodou je prasknutí vrtné sestavy spolu s částí vrtné kolony. Hlavní metodou eliminace je vytvořit lavičku těsně nad ztracenou částí a z tohoto místa vyvrtat novou obtokovou šachtu. Celkem bylo ve studni navrtáno 12 takovýchto obtokových kmenů. Čtyři z nich mají délku od 2 200 do 5 000 m Hlavní náklady na takové nehody jsou roky ztracené práce.

Pouze v každodenním životě je studna vertikální „díra“ od povrchu země ke dnu. Ve skutečnosti tomu tak zdaleka není. Zvláště pokud je studna superhluboká a protíná šikmé útvary různé hustoty. Pak se jakoby kroutí, protože vrták neustále vybočuje směrem k méně odolným horninám. Po každém měření, které ukazuje, že sklon studny překračuje přípustný sklon, je třeba se pokusit ji „vrátit na místo“. K tomu jsou spolu s vrtacím nástrojem spuštěny speciální „deflektory“, které pomáhají snížit úhel sklonu studny během vrtání. K úrazům často dochází při ztrátě vrtacích nástrojů a částí potrubí. Poté musí být nový kufr vyroben, jak jsme již řekli, ustoupením stranou. Představte si tedy, jak vypadá studna v zemi: něco jako kořeny obří rostliny rozvětvující se v hloubce.

To je důvodem zvláštního trvání poslední fáze vrtání.

Po největší havárii – „černém datu“ z roku 1984 – se opět až po 6 letech přiblížili k hloubce 12 km. V roce 1990 bylo dosaženo maxima - 12 262 km. Po několika dalších nehodách jsme se přesvědčili, že hlouběji se už nedostaneme. Všechny možnosti moderní techniky byly vyčerpány. Zdálo se, jako by Země už nechtěla odhalovat svá tajemství. Vrtání se zastavilo v roce 1992.

VÝZKUMNÉ PRÁCE. CÍLE A METODY

Jedním z velmi důležitých cílů vrtání bylo získat jádrový sloupec vzorků hornin po celé délce vrtu. A tento úkol je splněn. Nejdelší jádro na světě bylo označeno jako pravítko do metrů a umístěno v příslušném pořadí do krabic. Číslo krabice a čísla vzorků jsou uvedeny nahoře. Skladem je téměř 900 takových krabic.

Teď už zbývá jen studovat jádro, které je při určování struktury horniny, jejího složení, vlastností a stáří opravdu nepostradatelné.

Ale vzorek horniny vytažený na povrch má jiné vlastnosti než v masivu. Zde, nahoře, je osvobozen od obrovského mechanického namáhání, které existuje v hloubce. Při vrtání praskl a nasytil se vrtnou kapalinou. I když znovu vytvoříte hluboké podmínky ve speciální komoře, parametry naměřené na vzorku se stále liší od parametrů v poli. A ještě jeden malý „škyt“: na každých 100 m vrtané studny se nezíská 100 m jádra. V SG byla z hloubek větších než 5 km průměrná vydatnost jádra jen asi 30 % a z hloubek větších než 9 km to byly někdy jen jednotlivé plaky o tloušťce 2-3 cm, odpovídající nejodolnějším vrstvám.

Takže jádro získané z vrtu pomocí SG neposkytuje úplné informace o hluboko uložených horninách.

Vrty byly vrtány pro vědecké účely, takže byla využita celá řada moderních výzkumných metod. Kromě těžby jádra byly nutně prováděny studie vlastností hornin v jejich přirozeném výskytu. Technický stav studny byl neustále sledován. Měřili teplotu v celém vrtu, přirozenou radioaktivitu - gama záření, indukovanou radioaktivitu po pulzním ozáření neutrony, elektrické a magnetické vlastnosti hornin, rychlost šíření elastických vln a zkoumali složení plynů ve vrtu.

Až do hloubky 7 km byla použita sériová zařízení. Práce ve větších hloubkách a při vyšších teplotách vyžadovala vytvoření speciálních tepelně a tlakově odolných zařízení. Zvláštní potíže nastaly během poslední fáze vrtání; když se teplota ve vrtu přiblížila 200°C a tlak přesáhl 1000 atmosfér, sériová zařízení již nemohla fungovat. Geofyzikální konstrukční kanceláře a specializované laboratoře několika výzkumných ústavů přišly na pomoc a vyrobily jednotlivé kopie tepelně a tlakově odolných přístrojů. Po celou dobu jsme tedy pracovali pouze na domácím vybavení.

Stručně řečeno, studna byla prozkoumána dostatečně podrobně do celé její hloubky. Výzkum probíhal po etapách, cca 1x ročně, po prohloubení vrtu o 1 km. Pokaždé poté bylo provedeno posouzení spolehlivosti obdržených materiálů. Odpovídající výpočty umožnily určit parametry konkrétního plemene. Objevili určité střídání vrstev a už věděli, s jakými horninami jsou kaverny spojeny a s nimi spojenou částečnou ztrátu informací. Naučili jsme se doslova identifikovat kameny od „drobků“ a na tomto základě znovu vytvořit úplný obraz toho, co studna „skrývala“. Zkrátka bylo možné sestrojit detailní litologický sloup – ukázat střídání hornin a jejich vlastnosti.

Z VLASTNÍ ZKUŠENOSTI

Zhruba jednou za rok, když byla dokončena další etapa vrtání - prohloubení vrtu o 1 km, jsem také zašel na SG provést měření, která mi byla svěřena. V této době byla studna obvykle vymyta a zpřístupněna k výzkumu na měsíc. Čas plánované zastávky byl vždy předem znám. S předstihem dorazil i telegram vyzývající k práci. Zařízení bylo zkontrolováno a zabaleno. Formality související s uzavřenými pracemi v pohraničním pásmu byly dokončeny. Nakonec je vše vyřešeno. Jdeme.

Naše skupina je malý přátelský tým: vývojář vrtných nástrojů, vývojář nových pozemních zařízení a já, metodik. Přijíždíme 10 dní před měřením. Seznamujeme se s údaji o technickém stavu studny. Vypracujeme a schválíme podrobný program měření. Zařízení montujeme a kalibrujeme. Čekáme na hovor - hovor ze studny. Je řada na nás, abychom se „potápali“ do třetice, ale pokud naši předchůdci odmítnou, studnu nám poskytneme. Tentokrát je s nimi vše v pořádku, prý skončí zítra ráno. S námi jsou ve stejném týmu geofyzici - operátoři, kteří zaznamenávají signály přijímané ze zařízení ve vrtu a řídí všechny operace pro spouštění a zvedání hlubinných zařízení, stejně jako mechanici na kladkostroji, řídí odvíjení stejných 12 km kabelu z buben a na něj, na kterém je zařízení spuštěno do studny. Ve službě jsou i vrtači.

Práce začala. Zařízení je spuštěno do studny několik metrů. Poslední kontrola. Jdeme. Klesání je pomalé - asi 1 km/h, s nepřetržitým sledováním signálu přicházejícího zespodu. Zatím je vše dobré. Jenže na osmém kilometru se signál zaškubal a zmizel. To znamená, že něco není v pořádku. Plný výtah. (Pro jistotu jsme připravili druhou sadu vybavení.) Začínáme kontrolovat všechny detaily. Tentokrát se ukázalo, že kabel je vadný. Je nahrazován. To trvá déle než jeden den. Nový sestup trval 10 hodin. Nakonec osoba, která sledovala signál, řekla: "Dorazili jsme na jedenáctý kilometr." Příkaz pro operátory: "Spustit nahrávání." Co a jak se plánuje předem podle programu. Nyní musíte v daném intervalu několikrát spustit a zvednout vrtací nástroj, abyste mohli provést měření. Tentokrát zařízení fungovalo dobře. Nyní je to plný vzestup. Zvedli to na 3 km a najednou naviják zavolal (je to muž s humorem): "Lano je u konce." Jak?! Co?! Běda, kabel se zlomil... Na dně zůstal ležet vrtací nástroj a 8 km kabelu... Naštěstí to o den později dokázali vrtači posbírat pomocí metod a zařízení vyvinutých místními řemeslníky k odstranění takových mimořádné události.

VÝSLEDKY

Cíle stanovené v projektu ultrahlubokého vrtání byly splněny. Bylo vyvinuto a vytvořeno speciální zařízení a technologie pro ultrahluboké vrtání a také pro studium vrtů vrtaných do velkých hloubek. Informace o fyzikálním stavu, vlastnostech a složení hornin v jejich přirozeném výskytu a ze vzorků jádra do hloubky 12 262 m jsme získali, dalo by se říci, „z první ruky“.

Studna dala vynikající dar vlasti v malých hloubkách - v rozmezí 1,6-1,8 km. Byly tam otevřeny průmyslové měděnoniklové rudy - objeven nový rudní horizont. A to se hodí, protože místní niklovně už dochází ruda.

Jak bylo uvedeno výše, geologická předpověď vrtné části se nenaplnila (viz obrázek na str. 39). Obrázek, který se očekával během prvních 5 km ve studni, se protáhl na 7 km a pak se objevily zcela nečekané kameny. Čediče předpovídané v hloubce 7 km nebyly nalezeny, ani když klesly na 12 km.

Očekávalo se, že hranicí, která dává největší odraz při seismické sondáži, je úroveň, kde se žuly přeměňují na odolnější čedičovou vrstvu. Ve skutečnosti se ukázalo, že se tam nacházejí méně pevné a méně husté puklinové horniny - archejské ruly. Tohle se nikdy nečekalo. A to jsou zásadně nové geologické a geofyzikální informace, které nám umožňují interpretovat data hlubinného geofyzikálního výzkumu odlišně.

Údaje o procesu tvorby rudy v hlubokých vrstvách zemské kůry se také ukázaly jako neočekávané a zásadně nové. V hloubkách 9-12 km se tak nacházely vysoce porézní puklinové horniny nasycené vysoce mineralizovanými podzemními vodami. Tyto vody jsou jedním ze zdrojů tvorby rud. Dříve se věřilo, že to bylo možné pouze v mnohem mělčích hloubkách. Právě v tomto intervalu byl zjištěn zvýšený obsah zlata v jádře - až 1 g na 1 tunu horniny (koncentrace považovaná za vhodnou pro průmyslový rozvoj). Bude ale někdy výhodné těžit zlato z takových hloubek?

Změnily se i představy o tepelném režimu zemského nitra a hlubokém rozložení teplot v oblastech čedičových štítů. V hloubce více než 6 km byl získán teplotní gradient 20°C na 1 km místo očekávaných (jako v horní části) 16°C na 1 km. Bylo zjištěno, že polovina tepelného toku je radiogenního původu.

Po vyvrtání unikátního superhlubinného vrtu Kola jsme se hodně naučili a zároveň jsme si uvědomili, jak málo toho ještě víme o struktuře naší planety.

Kandidát technických věd A. OSADCHÝ.

LITERATURA

Kola superhluboká. M.: Nedra, 1984.
Kola superhluboká. Vědecké výsledky a výzkumné zkušenosti. M., 1998.
Kozlovský E. A. Světové fórum geologů. "Věda a život" č. 10, 1984.
Kozlovský E. A. Kola superhluboký. "Věda a život" č. 11, 1985.

Sredao.ru chatové vesnice z HABITAT

Řadové domy Sredao.ru od realitní kanceláře HABITAT

Prostor pod nohama

Vzdálené galaxie lidstvo studovalo mnohem lépe než to, co se nachází pod zemskou kůrou pár kilometrů od nás. Kola Superdeep je druh dalekohledu do tajemného vnitřního světa planety.

Baltský štít

Obecně téměř všechny projekty ultrahlubokých vrtů záhadně končily v hloubce tří kilometrů. Právě v tuto chvíli se s vrtáky začalo dít něco zvláštního: buď se ocitli v nečekaných super horkých oblastech, nebo jako by je kousalo nějaké bezprecedentní monstrum. Pouze 5 vrtů prorazilo hlouběji než 3 kilometry, z toho 4 sovětské. A pouze Kola Superdeep byla předurčena k překonání hranice 7 kilometrů.

Mnohokilometrový úsek vrstev Baltského štítu je vizuální historií planety za poslední 3 miliardy let.

Dobyvatel hlubin

12 226 metrů objevů a trochu ďábelství

"Máme tu nejhlubší díru na světě - tak ji musíme využít!" - David Guberman, stálý ředitel Kola Superdeep Research and Production Center, hořce vykřikne. V prvních 30 letech Kola Superdeep prorazili sovětští a poté ruští vědci do hloubky 12 226 metrů. Ale od roku 1995 bylo vrtání zastaveno: nebyl nikdo, kdo by projekt financoval. To, co je přiděleno v rámci vědeckých programů UNESCO, stačí pouze k udržení vrtné stanice v provozuschopném stavu a ke studiu dříve vytěžených vzorků hornin.

Podle toho bude možné vykopat studnu až téměř 20 kilometrů, jen po plášť. Ale již v 5 kilometrech okolní teplota přesáhla 70 ºC, v sedmi - přes 120 ºC a v hloubce 12 bylo tepleji než 220 ºC - 100 ºC vyšší, než se předpokládalo. Vrtaři Kola zpochybnili teorii vrstevnaté struktury zemské kůry – minimálně v intervalu do 12 262 metrů.

Ve škole nás učili: jsou tam mladé horniny, žuly, čediče, plášť a jádro. Ukázalo se ale, že žuly jsou o 3 kilometry nižší, než se očekávalo. Dále tam měly být čediče. Nebyly vůbec nalezeny. Veškeré vrtání probíhalo v žulové vrstvě. Jde o velmi důležitý objev, protože všechny naše představy o původu a rozšíření nerostů jsou spojeny s teorií vrstevnaté stavby Země.