Vladimir Khomutko

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Onde está o poço de petróleo mais profundo?

O homem há muito sonha em não apenas voar para o espaço, mas também penetrar profundamente em seu planeta natal. Por muito tempo, esse sonho permaneceu irrealizável, pois as tecnologias existentes não permitiam nenhum aprofundamento significativo na crosta terrestre.

No século XIII, os chineses, a profundidade dos poços escavados pelos chineses, atingia fantásticos 1.200 metros para a época, e a partir da década de trinta do século passado, com o advento das sondas de perfuração, os europeus começaram a perfurar poços de três quilômetros. No entanto, tudo isso, por assim dizer, eram apenas arranhões superficiais na superfície da Terra.

A ideia de perfurar a concha superior da terra em um projeto global tomou forma nos anos 60 do século XX. Antes disso, todas as suposições sobre a estrutura do manto terrestre eram baseadas em dados de atividade sísmica e outros fatores indiretos. No entanto, a única maneira de olhar para as entranhas da Terra no sentido literal da palavra era perfurar poços profundos.

Centenas de poços perfurados para esse fim, tanto em terra quanto no oceano, forneceram inúmeros dados que ajudam a responder a muitas perguntas sobre a estrutura do nosso planeta. No entanto, agora os trabalhos ultraprofundos estão buscando não apenas objetivos científicos, mas também puramente práticos. Em seguida, analisamos os poços mais profundos já perfurados no mundo.

Este poço, com 8.553 metros de profundidade, foi perfurado em 1977 na área onde está localizada a província de petróleo e gás de Viena. Nele foram descobertos pequenos depósitos de petróleo, e surgiu a ideia de olhar mais fundo. A uma profundidade de 7.544 metros, os especialistas encontraram reservas de gás irrecuperáveis, após o que o poço desmoronou repentinamente. A OMV decidiu perfurar uma segunda, mas apesar de sua grande profundidade, os mineradores não encontraram nenhum mineral.

Poço austríaco Zistersdorf

República Federal da Alemanha – Hauptbohrung

Os especialistas alemães foram inspirados a organizar esta mineração profunda pelo famoso poço super profundo de Kola. Nessa época, muitos estados da Europa e do mundo começaram a desenvolver seus projetos de perfuração profunda. Entre eles, destacou-se o projeto Hauptborung, que foi implementado por quatro anos – de 1990 a 1994 na Alemanha. Apesar de sua profundidade relativamente rasa (em comparação com os poços descritos abaixo) de 9.101 metros, este projeto tornou-se amplamente conhecido em todo o mundo devido ao acesso aberto aos dados geológicos e de perfuração recebidos.

Estados Unidos da América - Unidade Baden

Um poço com profundidade de 9.159 metros foi perfurado pela empresa americana Lone Star nas proximidades da cidade de Anadarko (EUA). O desenvolvimento começou em 1970 e continuou por 545 dias. O custo de sua construção foi de seis milhões de dólares e, em termos de materiais, foram utilizados 150 cinzéis de diamante e 1.700 toneladas de cimento.

Estados Unidos – Bertha Rogers

Essa produção também foi criada no estado de Oklahoma na área da província de petróleo e gás de Anadarko em Oklahoma. As obras começaram em 1974 e duraram 502 dias. A perfuração também foi realizada pela empresa, como no exemplo anterior. Passados ​​9.583 metros, os mineiros encontraram um depósito de enxofre derretido e foram obrigados a interromper o trabalho.

Este poço foi nomeado pelo Guinness Book of Records como "a mais profunda intrusão na crosta terrestre pelo homem". Em maio de 1970, nas proximidades do lago com o nome furioso Vilgiskoddeoaivinjärvi, começou a construção desta grandiosa mina em funcionamento. Inicialmente, eles queriam caminhar 15 quilômetros, mas devido às temperaturas muito altas pararam em 12.262 metros. Atualmente, o Kola Superdeep está desativado.

Catar - BD-04A

Perfurado em um campo de petróleo chamado Al-Shaheen para fins de exploração geológica.

A profundidade total foi de 12.289 metros, e a marca de 12 quilômetros foi percorrida em apenas 36 dias! Foi há sete anos.

Federação Russa - OP-11

A partir de 2003, toda uma série de trabalhos de perfuração ultraprofunda começou como parte do projeto Sakhalin-1.

Em 2011, a Exxon Neftegas perfurou o poço de petróleo mais profundo do mundo - 12.245 metros - em apenas 60 dias.

Foi em um campo chamado Odoptu.

No entanto, os registros não pararam por aí.

O-14 é um poço de produção do mundo que não possui análogos em termos de comprimento total do poço - 13.500 metros, bem como o maior poço horizontal - 12.033 metros.

Foi desenvolvido pela empresa russa NK Rosneft, que é membro do consórcio do projeto Sakhalin-1. Este poço foi desenvolvido em um campo chamado Chayvo. Para sua perfuração, foi utilizada a ultramoderna plataforma de perfuração "Orlan".

Destacamos também a profundidade ao longo do tronco do poço construído em 2013 sob o mesmo projeto sob o número Z-43, cujo valor atingiu 12.450 metros. No mesmo ano, esse recorde foi quebrado no campo de Chayvinskoye - o comprimento do tronco Z-42 atingiu 12.700 metros e o comprimento da seção horizontal - 11.739 metros.

Em 2014, foi concluída a perfuração do desenvolvimento Z-40 (o campo offshore de Chayvo), que, antes do O-14, era o poço mais longo do mundo - 13.000 metros, e também tinha a seção horizontal mais longa - 12.130 m.

Ou seja, até o momento, 8 dos 10 poços mais longos do mundo estão localizados nos campos do projeto Sakhalin-1.

Kola Superdeep Well

O campo de Chayvo é um dos três que estão sendo desenvolvidos pelo consórcio em Sakhalin. Ele está localizado a nordeste da costa da Ilha Sakhalin. A profundidade do fundo do mar nesta área varia de 14 a 30 m. O campo entrou em operação em 2005.

Em geral, o projeto offshore internacional Sakhalin-1 une os interesses de várias grandes corporações mundiais. Inclui três campos localizados na plataforma marítima de Odoptu, Chaivo e Arkutun-Dagi. Segundo especialistas, as reservas totais de hidrocarbonetos disponíveis aqui são cerca de 236 milhões de toneladas de petróleo e quase 487 bilhões de metros cúbicos de gás natural. O campo de Chaivo foi colocado em operação (como dissemos acima) em 2005, o campo de Odoptu - em 2010, e no início de 2015 foi iniciado o desenvolvimento do campo de Arkutun-Dagi.

Durante toda a existência do projeto, foi possível extrair cerca de 70 milhões de toneladas de petróleo e 16 bilhões de metros cúbicos de gás natural. Atualmente, o projeto encontra algumas dificuldades relacionadas à flutuação dos preços do petróleo, mas os membros do consórcio confirmaram seu interesse em continuar o trabalho.

Nome Mohole complexo. "Buraco" significa um poço ou simplesmente um buraco, e a primeira sílaba "Mo" é tirada do nome do notável geofísico croata Andrei Mohorovichich. Graças a ele, o conceito da superfície Mohorovichic entrou em uso científico. Este é o nome da misteriosa região subterrânea, presumivelmente o limite inferior da crosta terrestre, na qual há um aumento abrupto nas velocidades das ondas sísmicas longitudinais de 6,7-7,6 para 7,9-8,2 km / s e transversais de 3,6- 4, 2 a 4,4—4,7 km/s. A densidade da matéria também aumenta abruptamente, presumivelmente de 2,9–3 para 3,1–3,5 t/m3. O objetivo do projeto Mohol era justamente chegar a essa superfície e pela primeira vez obter uma ideia visual, e não apenas especulativa sobre ela.

Plataforma de perfuração CUSS I, Projeto Mohole

Acreditava-se que isso seria mais fácil de conseguir começando a perfurar no fundo do oceano, onde a crosta é muito mais fina. Foi escolhido um local próximo à ilha de Guadalupe com profundidade oceânica de cerca de 3,5 km. No entanto, apenas 5 poços de teste foram perfurados com profundidade de até 180 metros. Depois disso, o projeto, infelizmente, teve que ser encerrado devido a derrapagens de custos.

Em 1973-1974 Bertha Rogers perfurado em Oklahoma. Seu objetivo era mais prosaico - produção de petróleo, mas o projeto também tinha uma carga de pesquisa. Bertha Rogers atingiu uma profundidade de 9.583 m e, por enquanto, permaneceu o poço mais profundo do mundo.

Entretanto, foi lançado na URSS um projeto para a criação de cerca de 30 poços ultraprofundos (mais de 5 km) em várias regiões do país. Eles eram principalmente produtores de petróleo, mas não todos. Em 1974, o mais profundo deles tinha uma profundidade de 7263. Este era o poço superprofundo Kola, que ocupava um lugar especial no programa soviético de perfuração profunda. Não se destinava à produção de petróleo, mas exclusivamente à pesquisa científica.

O Kola Superdeep foi colocado em 1970 na parte nordeste do Escudo Báltico, num local onde afloram as rochas ígneas mais antigas, pouco estudadas na mineração, que muitas vezes é realizada em estratos sedimentares. Além disso, a fronteira de Mohorovichic não é profunda aqui (relativamente, é claro).

Viramos a 15 km. As tarefas atribuídas aos participantes do projeto incluíam na prática confirmar ou refutar uma série de teorias, identificar as características dos processos de formação de minério, determinar a natureza dos limites que separam as camadas na crosta continental e coletar dados sobre a composição do material e o estado físico da rochas.

A perfuração começou em 24 de maio. O diâmetro de entrada era de 92 cm, inicialmente, o trabalho foi realizado com uma instalação em série, que normalmente é usada na produção de petróleo e gás. Em seguida, foi substituído por equipamentos especialmente desenvolvidos pela Uralmash a partir de ligas leves, mas fortes. Caso contrário, ao subir das profundezas, não teria sustentado seu próprio peso.

A broca perfurou metodicamente granitos antigos, cuja idade ultrapassava 3 bilhões de anos. Não faltaram surpresas. O gerente permanente do poço, David Mironovich Huberman, disse em entrevista a Murmansky Vestnik em 2011:

Perfuramos e não sabíamos o que nos esperava. A uma profundidade de 1700 metros, foram encontrados depósitos ricos em níquel. Aqui estão as perspectivas de emprego para nossas fábricas! Eles cavaram mais. E a três quilômetros eles chegaram ao fundo da lua! Lua pura! - diz David Mironovich e ri: - Então já tínhamos solo lunar. Comparamos com o que levantamos de três quilômetros, em todas as propriedades físicas e mecânicas - um para um. Meus camaradas e eu então brincamos que, dizem eles, a Lua se separou da Península de Kola! Resta apenas encontrar o lugar de onde saiu ...

Mais tarde, os milagres começaram, refutando muitas teorias geralmente aceitas. Acreditava-se que, a cinco quilômetros de profundidade, o granito seria substituído por basaltos. Nesta profundidade, bem como na fronteira de Mohorovichic, os instrumentos registraram um aumento acentuado na velocidade das ondas sísmicas. Este fenômeno, conhecido como superfície de Konrad, foi explicado pelo fato de que aqui a camada granítica superior da crosta terrestre é substituída pelo basalto inferior. No entanto, a perfuração não confirmou isso. A marca de 5 km ficou para trás, e a instalação ainda extraía núcleos de granito (colunas cilíndricas de rocha destinadas à análise científica) para a superfície. É verdade que esse granito era cada vez mais incomum, comprimido por alta pressão, alterando suas propriedades físicas e acústicas. Mas metamorfoses verdadeiramente significativas começaram apenas no oitavo quilômetro, e não em todas aquelas que os geólogos previram. Agora a perfuração não passava por granitos, mas também não por basaltos, mas por gnaisses - uma rocha estratificada com densidade muito baixa para essa profundidade. O poço começou a desmoronar e, em seguida, a coluna de perfuração emperrou com rocha e a cabeça quebrou ao tentar levantá-la. Isso não desencorajou os pesquisadores. A parte perdida da coluna de perfuração foi cimentada, a perfuração continuou com a ferramenta de perfuração defletida.

editora "Nedra", 1984

Vladimir Basovich, vice-diretor de pesquisa do Kola Superdeep Well, lembra:

Tínhamos nosso próprio escritório de design, tínhamos nossos próprios programadores, tínhamos nossa própria oficina, tínhamos nossa própria ferraria, oficina térmica, o que você quiser. Hoje surgiu uma necessidade, uma ideia - amanhã se transformou em projetos. Dois dias depois, nós mesmos fizemos. Quatro dias depois, nós a deixamos em profundidades desconhecidas, em condições operacionais críticas sem precedentes.

Foto: "Kola Superdeep" Ministério da Geologia da URSS,
editora "Nedra", 1984

Surpresa do que ele viu cresceu. A rocha revelou-se porosa e fraturada, e os vazios foram preenchidos com água, que não se esperava encontrar em tal quantidade em tal profundidade. Ao longo do caminho, foi medida a temperatura em todo o poço, a radioatividade natural - radiação gama, a radioatividade induzida após a irradiação de nêutrons pulsados, as propriedades elétricas e magnéticas das rochas, a velocidade de propagação das ondas elásticas e a composição dos gases no fluido do poço. Aqui, também, as surpresas aguardavam. A temperatura subiu muito mais rápido do que o previsto, e a radioatividade não quis se comportar como esperado.

Em 6 de junho de 1979, perfuradores soviéticos quebraram o recorde de Bert Rogers e seguiram em frente. Em 1984, a profundidade do poço ultrapassou 12 km. No décimo terceiro quilômetro, os acidentes começaram a se suceder. De qualquer forma, maldita dúzia. Nesta fase, surgiu uma lenda urbana engraçada, mais tarde, com toda a seriedade, replicada primeiro pela imprensa ocidental e depois pela imprensa pós-soviética: perfuradores soviéticos romperam o telhado do inferno, e equipamentos de gravação de som baixados no poço gravaram os gritos de pecadores que sofrem ali. Alegadamente, este foi o motivo da cessação dos trabalhos e do encerramento do poço. Mas a perfuração teve que ser interrompida por uma razão completamente materialista: as dificuldades técnicas ultrapassaram todos os limites concebíveis. Levantar rochas e uma cabeça de perfuração de tal profundidade é inimaginavelmente difícil por si só. Adicione a isso altas temperaturas e pressões. E as diferenças inevitáveis ​​nesses indicadores ao subir à superfície. Na verdade, muito antes de atingir a "dúzia do diabo", a perfuração tornou-se uma ocupação desesperadamente extrema. Foram utilizados 50 km de tubos para perfurar os últimos 5 km do poço. Tal era o grau de seu desgaste.

Em setembro de 1984, a coluna de perfuração quebrou mais uma vez, e sem sucesso, os cinco quilômetros de tubos que se soltaram ficaram presos no poço, bloqueando-o firmemente. A perfuração começou quase de novo a partir de uma profundidade de 7.000 m - e em 1990 um novo galho atingiu uma profundidade de 12.262 m, mas a coluna quebrou novamente. Desta vez, a retomada do trabalho foi considerada impossível. É uma pena, mas o Kola Superdeep tornou-se uma conquista científica e tecnológica única, não apenas para superar, mas até para repetir, o que ninguém conseguiu fazer até agora. Mas já faz quase meio século desde o lançamento! Até hoje, existem alguns poços de petróleo que ultrapassam o Kola em seu comprimento, mas correm em ângulo com a superfície e não penetram muito no interior da Terra.

A perfuração foi concluída, mas isso não deveria significar o fim do projeto científico. O núcleo único de doze quilômetros, dividido em colunas separadas e numeradas, foi disposto em novecentas caixas. Eles são mantidos em Yaroslavl. O estudo cuidadoso desse material inestimável continua e provavelmente continuará por muito tempo. A situação é pior com o próprio poço. Ainda no decorrer do trabalho, serviu como um observatório profundo, onde foram instalados instrumentos em diferentes níveis que registraram as características da propagação das ondas sísmicas e vários outros indicadores. Além disso, tudo isso fazia parte de um único sistema de observatórios profundos operando em três dezenas de outros poços ultraprofundos, localizados a milhares de quilômetros um do outro. As informações assim recolhidas permitiram avançar de forma significativa na difícil tarefa de prever os sismos. Os observatórios também registraram as características da propagação de ondas de explosões nucleares subterrâneas em grandes distâncias e profundidades. Entre outras coisas, isso possibilitou a elaboração de mapas de profundidade de possíveis depósitos de minerais, que foram então transferidos para geólogos praticantes.

Temos cortes muito interessantes. Podemos julgar seriamente a estrutura da crosta terrestre a partir dessas seções. Mesmo até cento e cinquenta quilômetros. Isso abriu novas oportunidades para a exploração global do território da União Soviética., - testemunha o ex-ministro da Geologia da URSS Yevgeny Kozlovsky.

O Kola Superdeep Observatory ainda pode servir como um observatório profundo único. Poderia, mas não funciona. Deixou de ser financiado, fechado, e o complexo terrestre com equipamentos exclusivos foi cortado em sucata. Em uma entrevista com Murmansky Vestnik, que acabou sendo a última, David Mironovich Huberman disse:

Eh, afinal, para sustentá-lo, não para destruí-lo, era necessário um centavo - três milhões, não dólares, nossos rublos "de madeira". Não dê, economize! E eles conseguiram o que queriam... Todo mundo fala isso, dizem, é caro. O conhecimento é caro. Muito certo. Por que ninguém diz quanto custa a ignorância?! Muito mais. Você olha o que estava acontecendo no Japão quando houve acidentes em usinas nucleares... Eu não entendo! Valemos cada centavo! Perfurar era barato, todo o equipamento era nacional, nem um único prego importado. Não, eles paralisaram, fecharam, pessoas foram demitidas! Você vê, é tudo bobagem que não haja dinheiro para a ciência! Bobagem, não pedimos muito. Mas que retorno... E agora é possível instalar equipamentos científicos ali, baixar sensores a uma profundidade e fazer medições. Informação inestimável. De acordo com a previsão dos mesmos terremotos ...

Agora o povo anda por aí com uma interpretação irônica da sigla RF - Resource Federation. Aqueles que repetem essa piada de mau gosto parecem imaginar que os recursos desta mesma Federação estão simplesmente expostos. Saia, pegue-o com as próprias mãos e coloque-o em recipientes. Mas todos esses recursos notórios só ficaram disponíveis graças ao trabalho colossal feito por cientistas e engenheiros. Que força foi colocada na exploração geológica, que intelecto! E com que extravagância impensada foi por água abaixo! Eu realmente quero acreditar que os herdeiros finalmente se conscientizaram e não vão desperdiçar o que resta é completamente medíocre. Há uma opinião de que a superprofundidade de Kola ainda pode ser restaurada pelo menos como uma instituição de treinamento de especialistas em perfuração offshore. E talvez não só. Eles dizem que com pelo menos 8 km de profundidade, o poço está agora bastante “vivo” e adequado para pesquisas geofísicas. Restaurar o destruído, é claro, custará muito, mas é possível.

Hoje, a pesquisa científica da humanidade atingiu os limites do sistema solar: pousamos naves espaciais nos planetas, seus satélites, asteróides, cometas, enviamos missões ao cinturão de Kuiper e cruzamos a fronteira da heliopausa. Com a ajuda de telescópios, vemos eventos que ocorreram há 13 bilhões de anos - quando o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. Neste contexto, é interessante avaliar o quão bem conhecemos a nossa Terra. A melhor maneira de descobrir sua estrutura interna é perfurar um poço: quanto mais profundo, melhor. O poço mais profundo da Terra é o Kola Superdeep, ou SG-3. Em 1990, sua profundidade atingiu 12 quilômetros 262 metros. Se compararmos este valor com o raio do nosso planeta, verifica-se que este é apenas 0,2 por cento do caminho para o centro da Terra. Mas mesmo isso acabou sendo suficiente para mudar as ideias sobre a estrutura da crosta terrestre.

Se você imaginar um poço como um poço através do qual você pode descer de elevador até as entranhas da terra, ou pelo menos alguns quilômetros, então isso não é o caso. O diâmetro da ferramenta de perfuração com a qual os engenheiros criaram o poço era de apenas 21,4 centímetros. A seção superior de dois quilômetros do poço é um pouco mais larga - foi ampliada para 39,4 centímetros, mas ainda não há como uma pessoa chegar lá. Para imaginar as proporções do poço, a melhor analogia seria uma agulha de costura de 57 metros com 1 milímetro de diâmetro, um pouco mais grossa em uma das pontas.

Bem layout

Mas esta apresentação será simplificada. Durante a perfuração, vários acidentes ocorreram no poço - parte da coluna de perfuração acabou no subsolo sem a possibilidade de extraí-la. Por isso, várias vezes o poço foi reiniciado, a partir das marcas de sete e nove quilômetros. Existem quatro ramos principais e cerca de uma dúzia de ramos menores. Os ramos principais têm diferentes profundidades máximas: dois deles cruzam a marca de 12 quilômetros, mais dois não chegam a apenas 200-400 metros. Observe que a profundidade da Fossa das Marianas é um quilômetro a menos - 10.994 metros em relação ao nível do mar.

Projeções horizontais (esquerda) e verticais de trajetórias SG-3

Yu.N. Yakovlev et ai. / Boletim do Centro Científico Kola da Academia Russa de Ciências, 2014

Além disso, seria um erro perceber o poço como um fio de prumo. Devido ao fato de que em diferentes profundidades as rochas possuem propriedades mecânicas diferentes, a perfuração durante o trabalho desviou-se para áreas menos densas. Portanto, em larga escala, o perfil do Kola Superdeep parece um fio levemente curvo com vários ramos.

Aproximando-se do poço hoje, veremos apenas a parte superior - uma escotilha de metal aparafusada à boca com doze parafusos maciços. A inscrição foi feita com um erro, a profundidade correta é de 12.262 metros.

Como foi perfurado um poço profundo?

Para começar, deve-se notar que o SG-3 foi originalmente concebido especificamente para fins científicos. Os pesquisadores escolheram perfurar um local onde rochas antigas chegaram à superfície da Terra - com até três bilhões de anos. Um dos argumentos na exploração foi que as rochas sedimentares jovens foram bem estudadas durante a produção de petróleo, e ninguém ainda havia perfurado profundamente as camadas antigas. Além disso, havia também grandes depósitos de cobre-níquel, cuja exploração seria uma adição útil à missão científica do poço.

A perfuração começou em 1970. A primeira parte do poço foi perfurada com uma sonda serial Uralmash-4E - geralmente usada para perfurar poços de petróleo. A modificação da instalação permitiu atingir uma profundidade de 7 quilômetros 263 metros. Demorou quatro anos. Em seguida, a instalação foi alterada para "Uralmash-15000", em homenagem à profundidade planejada do poço - 15 quilômetros. A nova plataforma de perfuração foi projetada especificamente para o Kola Superdeep: perfurar em profundidades tão grandes exigiu um refinamento sério de equipamentos e materiais. Por exemplo, o peso da coluna de perfuração sozinha a uma profundidade de 15 quilômetros atingiu 200 toneladas. A própria instalação pode levantar cargas de até 400 toneladas.

A coluna de perfuração consiste em tubos conectados uns aos outros. Com sua ajuda, os engenheiros abaixam a ferramenta de perfuração até o fundo do poço e também garantem sua operação. No final da coluna, foram instaladas turbobrocas especiais de 46 metros, acionadas por um jato de água da superfície. Eles tornaram possível girar a ferramenta de britagem de rocha separadamente de toda a coluna.

As brocas com que a corda de perfuração corta o granito evocam associações com detalhes futuristas do robô - vários discos pontiagudos giratórios conectados à turbina por cima. Uma dessas brocas foi suficiente para apenas quatro horas de trabalho - isso corresponde aproximadamente a uma passagem de 7 a 10 metros, após a qual toda a coluna de perfuração deve ser levantada, desmontada e abaixada novamente. Descidas e subidas constantes levavam até 8 horas.

Até os tubos da coluna no Kola Superdeep tiveram que usar tubos incomuns. Em profundidade, a temperatura e a pressão aumentam gradualmente e, como dizem os engenheiros, em temperaturas acima de 150-160 graus, o aço dos tubos em série amolece e mantém cargas de várias toneladas piores - por causa disso, a probabilidade de deformações perigosas e quebra do coluna aumenta. Portanto, os desenvolvedores escolheram ligas de alumínio mais leves e resistentes ao calor. Cada um dos tubos tinha um comprimento de cerca de 33 metros e um diâmetro de cerca de 20 centímetros – um pouco mais estreito que o próprio poço.

No entanto, mesmo materiais especialmente projetados não podem suportar as condições de perfuração. Após a primeira seção de sete quilômetros, foram necessários quase dez anos e mais de 50 quilômetros de tubos para perfurar ainda mais a marca de 12.000 metros. Os engenheiros se depararam com o fato de que abaixo de sete quilômetros as rochas se tornaram menos densas e fraturadas - viscosas para a perfuração. Além disso, o próprio poço distorceu sua forma e tornou-se elíptico. Como resultado, a corda quebrou várias vezes e, incapazes de levantá-la de volta, os engenheiros foram forçados a concretar o galho do poço e passar pelo poço novamente, desperdiçando anos de trabalho.

Um desses grandes acidentes forçou os perfuradores em 1984 a concretar um ramal de poço que atingiu uma profundidade de 12.066 metros. A perfuração teve que ser reiniciada a partir da marca de 7 quilômetros. Isso foi precedido por uma pausa no trabalho com o poço - naquele momento a existência do SG-3 foi desclassificada e o congresso geológico internacional Geoexpo foi realizado em Moscou, cujos delegados visitaram o objeto.

Segundo testemunhas oculares do acidente, após a retomada dos trabalhos, a coluna perfurou um poço de nove metros de profundidade. Após quatro horas de perfuração, os trabalhadores se prepararam para levantar a coluna, mas ela "não foi". Os perfuradores decidiram que o tubo em algum lugar "preso" às paredes do poço e aumentou o poder de elevação. A carga de trabalho foi drasticamente reduzida. Aos poucos, desmontando a corda em velas de 33 metros, os trabalhadores chegaram ao próximo segmento, terminando com uma borda inferior irregular: a turbobroca e outros cinco quilômetros de tubos permaneceram no poço, não puderam ser levantados.

Os perfuradores conseguiram atingir a marca de 12 quilômetros novamente apenas em 1990, ao mesmo tempo em que o recorde de mergulho foi estabelecido - 12.262 metros. Em seguida, houve um novo acidente e, desde 1994, os trabalhos no poço foram interrompidos.

A missão científica do ultra-profundo

Padrão de testes sísmicos no SG-3

"Kola superdeep" Ministério da Geologia da URSS, editora "Nedra", 1984

O poço foi investigado por uma ampla gama de métodos geológicos e geofísicos, que vão desde a coleta de testemunhos (uma coluna de rochas correspondentes a determinadas profundidades) e terminando com medições de radiação e sismológicas. Por exemplo, o núcleo foi tirado usando receptores de núcleo com brocas especiais - eles parecem tubos com bordas irregulares. No centro desses tubos há buracos de 6 a 7 centímetros por onde a rocha entra.

Mas mesmo com essa técnica aparentemente simples (exceto pela necessidade de levantar esse núcleo de muitos quilômetros de profundidade), surgiram dificuldades. Devido ao fluido de perfuração - o mesmo que colocou a broca em movimento - o testemunho ficou saturado de líquido e alterou suas propriedades. Além disso, as condições em profundidade e na superfície da terra são muito diferentes - as amostras racharam pela diferença de pressão.

Em diferentes profundidades, o rendimento do núcleo foi muito diferente. Se a cinco quilômetros de um segmento de 100 metros era possível contar com 30 centímetros de núcleo, em profundidades de mais de nove quilômetros, em vez de uma coluna de rochas, os geólogos receberam um conjunto de arruelas de rocha densa.

Micrografia de rochas levantadas de uma profundidade de 8028 metros

"Kola superdeep" Ministério da Geologia da URSS, editora "Nedra", 1984

Os estudos do material retirado do poço levaram a várias conclusões importantes. Primeiro, a estrutura da crosta terrestre não pode ser simplificada para uma composição de várias camadas. Isso foi indicado anteriormente por dados sismológicos - os geofísicos viram ondas que pareciam ser refletidas a partir de um limite suave. Estudos no SG-3 mostraram que essa visibilidade também pode ocorrer com uma complexa distribuição de rochas.

Essa suposição afetou o projeto do poço - os cientistas esperavam que a uma profundidade de sete quilômetros o poço entraria em rochas de basalto, mas também não se encontraram na marca de 12 quilômetros. Mas em vez de basalto, os geólogos descobriram rochas que tinham um grande número de rachaduras e baixa densidade, o que não poderia ser esperado de muitos quilômetros de profundidade. Além disso, vestígios de águas subterrâneas foram encontrados nas rachaduras - foi até sugerido que eles foram formados por uma reação direta de oxigênio e hidrogênio na espessura da Terra.

Entre os resultados científicos, havia também os aplicados - por exemplo, em profundidades rasas, os geólogos encontraram um horizonte de minérios de cobre-níquel adequado para mineração. E a uma profundidade de 9,5 quilômetros, uma camada de uma anomalia geoquímica de ouro foi descoberta - grãos micrômetros de ouro nativo estavam presentes na rocha. As concentrações atingiram gramas por tonelada de rocha. No entanto, é improvável que a mineração de tal profundidade seja lucrativa. Mas a própria existência e propriedades da camada aurífera permitiram esclarecer os modelos da evolução dos minerais - petrogênese.

Separadamente, é necessário falar sobre os estudos de gradientes de temperatura e radiação. Para tais experimentos, são utilizados instrumentos de fundo de poço, que são abaixados em cabos de arame. O grande problema era garantir sua sincronização com os equipamentos terrestres, bem como garantir a operação em grandes profundidades. Por exemplo, as dificuldades surgiram com o fato de os cabos, com 12 quilômetros de extensão, serem esticados em cerca de 20 metros, o que poderia reduzir bastante a precisão dos dados. Para evitar isso, os geofísicos tiveram que criar novos métodos para marcar distâncias.

A maioria das ferramentas comerciais não foi projetada para trabalhar nas condições adversas das camadas inferiores do poço. Portanto, para pesquisas em grandes profundidades, os cientistas usaram equipamentos projetados especificamente para o Kola Superdeep.

O resultado mais importante da pesquisa geotérmica são gradientes de temperatura muito mais altos do que o esperado. Perto da superfície, a taxa de aumento de temperatura foi de 11 graus por quilômetro, a uma profundidade de dois quilômetros - 14 graus por quilômetro. No intervalo de 2,2 a 7,5 quilômetros, a temperatura subiu a uma taxa próxima de 24 graus por quilômetro, embora os modelos existentes previssem um valor uma vez e meia menor. Como resultado, já a cinco quilômetros de profundidade, os instrumentos registraram uma temperatura de 70 graus Celsius, e em 12 quilômetros esse valor chegou a 220 graus Celsius.

O poço superprofundo de Kola acabou sendo diferente de outros poços - por exemplo, ao analisar a liberação de calor das rochas do escudo cristalino ucraniano e dos batólitos de Sierra Nevada, os geólogos mostraram que a liberação de calor diminui com a profundidade. No SG-3, pelo contrário, cresceu. Além disso, as medições mostraram que a principal fonte de calor, fornecendo 45-55 por cento do fluxo de calor, é o decaimento de elementos radioativos.

Apesar de a profundidade do poço parecer colossal, não atinge nem um terço da espessura da crosta terrestre no Escudo Báltico. Os geólogos estimam que a base da crosta terrestre nessa área esteja a cerca de 40 quilômetros de profundidade. Portanto, mesmo que o SG-3 tivesse atingido o corte planejado de 15 quilômetros, ainda não teríamos alcançado o manto.

Uma tarefa tão ambiciosa foi definida por cientistas americanos ao desenvolver o projeto Mohol. Os geólogos planejavam chegar à fronteira de Mohorovichich - uma área subterrânea onde há uma mudança acentuada na velocidade de propagação das ondas sonoras. Acredita-se que esteja relacionado à fronteira entre a crosta e o manto. Vale ressaltar que os perfuradores escolheram o fundo do oceano próximo à ilha de Guadalupe como local do poço - a distância até a fronteira era de apenas alguns quilômetros. No entanto, a profundidade do próprio oceano atingiu 3,5 quilômetros aqui, o que complicou significativamente o trabalho de perfuração. Os primeiros testes na década de 1960 permitiram aos geólogos fazer furos de apenas 183 metros.

Planos foram feitos recentemente para reviver o projeto de perfuração oceânica profunda com a ajuda do navio de perfuração de exploração JOIDES Resolution. Como novo objetivo, os geólogos escolheram um ponto no Oceano Índico, não muito longe da África. A profundidade da fronteira Mohorovichic é de apenas cerca de 2,5 quilômetros. Em dezembro de 2015 - janeiro de 2016, os geólogos conseguiram perfurar um poço com profundidade de 789 metros - o quinto maior do mundo em poços submarinos. Mas esse valor é apenas metade do que era exigido na primeira etapa. No entanto, a equipe planeja retornar e concluir o que começou.

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0,2% do caminho para o centro da Terra não é um número tão impressionante em comparação com a escala das viagens espaciais. No entanto, deve-se ter em mente que o limite do sistema solar não passa pela órbita de Netuno (ou mesmo pelo cinturão de Kuiper). A gravidade do Sol prevalece sobre a estelar até distâncias de dois anos-luz da estrela. Então, se você calcular tudo cuidadosamente, a Voyager 2 também voou apenas um décimo de por cento do caminho para os arredores do nosso sistema.

Portanto, não fique chateado com o quão pouco conhecemos o "interior" do nosso próprio planeta. Os geólogos têm seus próprios telescópios - pesquisa sísmica - e seus próprios planos ambiciosos para conquistar as entranhas. E se os astrônomos já conseguiram tocar uma parte sólida dos corpos celestes do sistema solar, então os geólogos têm todas as coisas mais interessantes ainda por vir.

Vladimir Korolev

Estudos do solo comprovam: a lua se separou da península de Kola

Kola super profundo na seção

Kola Superprofundo

Supostamente, na aproximação ao quilômetro 13, os instrumentos registraram um ruído estranho vindo das entranhas do planeta - os jornais amarelos garantiram unanimemente que apenas os gritos dos pecadores do submundo poderiam soar assim. Alguns segundos após o aparecimento de um som terrível, uma explosão trovejou ...

Espaço sob seus pés

No final dos anos 70 e início dos anos 80, conseguir um emprego no Kola Superdeep, como os habitantes da vila de Zapolyarny, na região de Murmansk, chamam familiarmente o poço, era mais difícil do que entrar no corpo de cosmonautas. Entre centenas de candidatos, um ou dois foram escolhidos. Juntamente com o pedido de emprego, os sortudos receberam um apartamento separado e um salário igual ao dobro ou triplo do salário dos professores de Moscou. Havia 16 laboratórios de pesquisa trabalhando no poço ao mesmo tempo, cada um do tamanho de uma planta média. Apenas os alemães cavaram a terra com tanta persistência, mas, como atesta o Guinness Book of Records, o poço alemão mais profundo tem quase metade do tamanho do nosso.

Galáxias distantes foram estudadas pela humanidade muito melhor do que o que está sob a crosta terrestre a poucos quilômetros de nós. O Kola Superdeep é uma espécie de telescópio para o misterioso mundo interior do planeta.

Desde o início do século 20, acredita-se que a Terra consiste em uma crosta, um manto e um núcleo. Ao mesmo tempo, ninguém realmente sabia dizer onde termina uma camada e começa a próxima. Os cientistas nem sabiam em que consistem, de fato, essas camadas. Há cerca de 40 anos, tinham a certeza de que a camada de granitos começa a uma profundidade de 50 metros e continua até aos 3 quilómetros, e depois vêm os basaltos. Esperava-se que encontrasse o manto a uma profundidade de 15 a 18 quilômetros. Na realidade, tudo acabou por ser completamente diferente. E embora os livros escolares ainda escrevam que a Terra consiste em três camadas, os cientistas do Kola Superdeep provaram que não é assim.

Escudo do Báltico

Projetos para viajar nas profundezas da Terra surgiram no início dos anos 60 em vários países ao mesmo tempo. Eles tentaram perfurar poços naqueles lugares onde a crosta deveria ser mais fina - o objetivo era chegar ao manto. Por exemplo, os americanos perfuraram na área da ilha de Maui, no Havaí, onde, de acordo com estudos sísmicos, rochas antigas passam sob o fundo do oceano e o manto está localizado a uma profundidade de cerca de 5 quilômetros sob uma profundidade de quatro quilômetros. coluna de água. Infelizmente, nem uma única plataforma de perfuração oceânica penetrou mais de 3 quilômetros. Em geral, quase todos os projetos de poços ultraprofundos terminavam misteriosamente a uma profundidade de três quilômetros. Foi nesse momento que algo estranho começou a acontecer com os bôeres: ou eles caíram em áreas super quentes inesperadas, ou pareciam ser mordidos por algum monstro sem precedentes. A mais de 3 quilômetros de profundidade, apenas 5 poços romperam, 4 deles eram soviéticos. E apenas o Kola Superdeep estava destinado a superar a marca de 7 quilômetros.

Os projetos domésticos iniciais também envolviam perfuração submarina - no Mar Cáspio ou no Baikal. Mas em 1963, o cientista de perfuração Nikolai Timofeev convenceu o Comitê Estadual de Ciência e Tecnologia da URSS de que um poço deveria ser criado no continente. Embora a perfuração demorasse incomparavelmente mais tempo, ele acreditava, o poço seria muito mais valioso do ponto de vista científico, porque era na espessura das placas continentais na pré-história que aconteciam os movimentos mais significativos das rochas terrestres. O ponto de perfuração foi escolhido na Península de Kola não por acaso. A península está localizada no chamado Escudo Báltico, que é composto pelas rochas mais antigas conhecidas pela humanidade.

Um corte de vários quilômetros das camadas do Escudo Báltico é uma história clara do planeta nos últimos 3 bilhões de anos.

Conquistador das Profundezas

A aparência da sonda Kola é capaz de decepcionar o leigo. O poço não parece uma mina que nossa imaginação desenha para nós. Não há descidas no subsolo, apenas uma broca com pouco mais de 20 centímetros de diâmetro entra na espessura. Uma seção imaginária do poço super profundo de Kola parece uma agulha fina que perfurou a espessura da Terra. Uma furadeira com vários sensores, localizada na ponta da agulha, é levantada e abaixada ao longo de vários dias. Mais rápido é impossível: o cabo composto mais forte pode quebrar sob seu próprio peso.

O que acontece nas profundezas não é conhecido com certeza. Temperatura ambiente, ruído e outros parâmetros são transmitidos para cima com um minuto de atraso. No entanto, os perfuradores dizem que mesmo esse contato com a masmorra pode ser seriamente assustador. Os sons vindos de baixo são realmente como gritos e uivos. A isso podemos acrescentar uma longa lista de acidentes que assombraram a superprofundidade de Kola quando atingiu uma profundidade de 10 quilômetros. Duas vezes a broca foi retirada derretida, embora as temperaturas a partir das quais ela pode derreter sejam comparáveis ​​à temperatura da superfície do Sol. Uma vez que o cabo parecia ser puxado por baixo - e cortado. Posteriormente, ao perfurar no mesmo local, não foram encontrados resquícios do cabo. O que causou esses e muitos outros acidentes ainda é um mistério. No entanto, eles não foram a razão para interromper a perfuração das entranhas do Escudo Báltico.

12.000 metros de descoberta e algum inferno

“Temos o buraco mais profundo do mundo - é assim que você deve usá-lo!” - exclama amargamente o diretor permanente do centro de pesquisa e produção "Kola Superdeep" David Huberman. Nos primeiros 30 anos de existência do Kola Superdeep, cientistas soviéticos e russos chegaram a uma profundidade de 12.262 metros. Mas desde 1995, a perfuração foi interrompida: não havia ninguém para financiar o projeto. O que é alocado no âmbito dos programas científicos da UNESCO é suficiente apenas para manter a estação de perfuração em funcionamento e estudar amostras de rochas previamente extraídas.

Huberman lembra com pesar quantas descobertas científicas ocorreram no Kola Superdeep. Literalmente cada metro era uma revelação. O poço mostrou que quase todo o nosso conhecimento anterior sobre a estrutura da crosta terrestre está incorreto. Descobriu-se que a Terra não é como um bolo de camadas. “Até 4 quilômetros, tudo correu de acordo com a teoria, e então começou o dia do juízo final”, diz Huberman. Os teóricos prometeram que a temperatura do Escudo Báltico permanecerá relativamente baixa a uma profundidade de pelo menos 15 quilômetros. Assim, será possível cavar um poço de até quase 20 quilômetros, apenas até o manto. Mas já a 5 quilômetros, a temperatura ambiente ultrapassou 700C, a sete - mais de 1200C, e a uma profundidade de 12 estava fritando mais forte que 2200C - 1000C acima do previsto. Os perfuradores de Kola questionaram a teoria da estrutura em camadas da crosta terrestre - pelo menos na faixa de até 12.262 metros. Aprendemos na escola: há rochas jovens, granitos, basaltos, um manto e um núcleo. Mas os granitos ficaram 3 quilômetros abaixo do esperado. Em seguida foram os basaltos. Eles não foram encontrados. Todas as perfurações ocorreram na camada de granito. Esta é uma descoberta extremamente importante, porque todas as nossas ideias sobre a origem e distribuição dos minerais estão conectadas com a teoria da estrutura em camadas da Terra.

Outra surpresa: a vida no planeta Terra surgiu, ao que parece, 1,5 bilhão de anos antes do esperado. Em profundidades onde se acreditava que não havia matéria orgânica, foram encontrados 14 tipos de microrganismos fossilizados - a idade das camadas profundas ultrapassou 2,8 bilhões de anos. Em profundidades ainda maiores, onde não há mais rochas sedimentares, o metano apareceu em grandes concentrações. Isso destruiu completa e totalmente a teoria da origem biológica de hidrocarbonetos como petróleo e gás.

Demônios

Havia também sensações quase fantásticas. Quando no final dos anos 70 a estação espacial automática soviética trouxe 124 gramas de solo lunar para a Terra, os pesquisadores do Kola Science Center descobriram que eram como duas gotas de água semelhantes a amostras de uma profundidade de 3 quilômetros. E surgiu uma hipótese: a lua se separou da península de Kola. Agora eles estão procurando exatamente onde. A propósito, os americanos, que trouxeram meia tonelada de solo da lua, não fizeram nada sensato com isso. Colocado em recipientes selados e deixado para pesquisa para as gerações futuras.

Na história do Kola Superdeep, não foi sem misticismo. Oficialmente, como já mencionado, o poço parou por falta de recursos. Coincidência ou não - mas foi naquele 1995 que uma poderosa explosão de natureza desconhecida foi ouvida nas profundezas da mina. Os jornalistas de um jornal finlandês chegaram aos habitantes de Zapolyarny - e o mundo ficou chocado com a história de um demônio voando das entranhas do planeta.

“Quando me perguntaram sobre essa história misteriosa na UNESCO, não sabia o que responder. Por um lado, é uma merda. Por outro lado, eu, como cientista honesto, não poderia dizer que sei exatamente o que aconteceu aqui. Foi registrado um barulho muito estranho, depois houve uma explosão... Poucos dias depois, nada do tipo foi encontrado na mesma profundidade”, lembra o acadêmico David Huberman.

Inesperadamente para todos, as previsões de Alexei Tolstoy do romance "The Hyperboloid of Engineer Garin" foram confirmadas. A uma profundidade de mais de 9,5 quilômetros, eles descobriram um verdadeiro depósito de todos os tipos de minerais, em particular de ouro. Uma verdadeira camada de olivina, brilhantemente prevista pelo escritor. Ouro nele é de 78 gramas por tonelada. A propósito, a produção industrial é possível na concentração de 34 gramas por tonelada. Talvez em um futuro próximo a humanidade possa tirar proveito dessa riqueza.

Perfuração super profunda

De acordo com a classificação existente, poços com profundidade de 3.000-6.000 m são classificados como profundos e poços com profundidade de 6.000 m ou mais são classificados como ultraprofundos.

Em 1958, o programa de perfuração ultraprofunda Mohol apareceu nos Estados Unidos. Este é um dos projetos mais ousados ​​e misteriosos da América do pós-guerra. Como muitos outros programas, o Mohol foi projetado para ultrapassar a URSS em rivalidade científica, estabelecendo um recorde mundial em perfuração ultraprofunda. O nome do projeto vem das palavras "Mohorovicic" - o nome de um cientista croata que identificou a interface entre a crosta terrestre e o manto - a fronteira de Moho, e "buraco", que em inglês significa "bem". Os criadores do programa decidiram perfurar o oceano, onde, segundo os geofísicos, a crosta terrestre é muito mais fina do que nos continentes. Foi necessário baixar os tubos vários quilômetros na água, percorrer 5 quilômetros do fundo do oceano e chegar ao manto superior.

Em abril de 1961, ao largo da ilha de Guadalupe, no mar do Caribe, onde a coluna d'água chega a 3,5 km, geólogos perfuraram cinco poços, o mais profundo dos quais entrou no fundo por 183 metros. Segundo cálculos preliminares, neste local, sob rochas sedimentares, eles esperavam encontrar a camada superior da crosta terrestre - o granito. Mas o núcleo levantado sob os sedimentos continha basaltos puros - uma espécie de antípoda dos granitos. O resultado da perfuração desencorajou e ao mesmo tempo inspirou os cientistas, que começaram a preparar uma nova fase de perfuração. Mas quando o custo do projeto ultrapassou US$ 100 milhões, o Congresso dos EUA parou de financiar. "Mohol" não respondeu a nenhuma das perguntas feitas, mas mostrou o principal - a perfuração ultraprofunda no oceano é possível.

Desde então, o mundo adoeceu com a perfuração ultraprofunda. Nos Estados Unidos, um novo programa de estudo do fundo oceânico (Deep Sea Drilling Project) estava sendo preparado. Construído especificamente para este projeto, o navio Glomar Challenger passou vários anos nas águas de vários oceanos e mares, perfurando quase 800 poços em seu fundo, atingindo uma profundidade máxima de 760 m. Em meados da década de 1980, os resultados da perfuração offshore confirmaram a teoria das placas tectônicas. A geologia como ciência nasceu de novo. Enquanto isso, a Rússia seguiu seu próprio caminho. O interesse pelo problema, despertado pelo sucesso dos Estados Unidos, resultou no programa "Estudo das entranhas da Terra e perfuração ultraprofunda", mas não no oceano, mas no continente. Apesar de séculos de história, a perfuração continental parecia ser uma coisa completamente nova. Afinal, tratava-se de profundidades anteriormente inatingíveis - mais de 7 quilômetros. Em 1962, Nikita Khrushchev aprovou este programa, embora fosse guiado por motivos políticos e não científicos. Ele não queria ficar atrás dos Estados Unidos.

O conhecido petroleiro, Doutor em Ciências Técnicas Nikolay Timofeev, chefiou o recém-criado laboratório do Instituto de Tecnologia de Perfuração. Ele foi instruído a fundamentar a possibilidade de perfuração ultraprofunda em rochas cristalinas - granitos e gnaisses. A pesquisa levou 4 anos e, em 1966, os especialistas emitiram um veredicto - é possível perfurar, e não necessariamente com a tecnologia de amanhã, o equipamento que já existe é suficiente. O principal problema é o calor em profundidade. Segundo cálculos, à medida que penetra nas rochas que compõem a crosta terrestre, a temperatura deve aumentar 1 grau a cada 33 metros. Isso significa que a uma profundidade de 10 km devemos esperar cerca de 300°C e a 15 km - quase 500°C. Ferramentas e dispositivos de perfuração não suportarão esse aquecimento. Foi necessário procurar um lugar onde as entranhas não estivessem tão quentes ...

Tal lugar foi encontrado - um antigo escudo cristalino da Península de Kola. O relatório, elaborado no Instituto de Física da Terra, dizia: ao longo dos bilhões de anos de sua existência, o escudo de Kola esfriou, a temperatura a uma profundidade de 15 km não excede 150 ° C. E os geofísicos prepararam uma seção aproximada das entranhas da Península de Kola. Segundo eles, os primeiros 7 quilômetros são estratos graníticos da parte superior da crosta terrestre, depois começa a camada de basalto. Então a ideia de uma estrutura de duas camadas da crosta terrestre foi geralmente aceita. Mas, como se viu mais tarde, tanto os físicos quanto os geofísicos estavam errados. O local de perfuração foi escolhido na ponta norte da Península de Kola, perto do Lago Vilgiskoddeoaivinjärvi. Em finlandês, significa "Sob a montanha do lobo", embora não haja montanha ou lobos naquele lugar. A perfuração do poço, cuja profundidade de projeto era de 15 quilômetros, começou em maio de 1970. A perfuração do poço Kola SG-3 não exigiu a criação de dispositivos fundamentalmente novos e máquinas gigantes. Começamos a trabalhar com o que já tínhamos: a unidade Uralmash 4E com capacidade de elevação de 200 toneladas e tubos de liga leve. O que realmente era necessário naquela época eram soluções tecnológicas fora do padrão. De fato, em rochas cristalinas sólidas ninguém perfurou a uma profundidade tão grande, e o que haverá lá, eles imaginaram apenas em termos gerais. Perfuradores experientes, no entanto, entenderam que não importa quão detalhado fosse o projeto, o poço real seria muito mais complicado. Após 5 anos, quando a profundidade do poço SG-3 ultrapassou 7 quilômetros, foi instalada uma nova sonda de perfuração "Uralmash 15.000" - uma das mais modernas da época. Poderoso, confiável, com um mecanismo de disparo automático, poderia suportar uma linha de tubos de até 15 km de comprimento. A plataforma de perfuração se transformou em uma torre totalmente revestida de 68 m de altura, recalcitrante aos fortes ventos que sopram no Ártico. Uma mini-fábrica, laboratórios científicos e uma instalação de armazenamento de núcleo cresceram nas proximidades. Ao perfurar em profundidades rasas, um motor que gira uma série de tubos com uma broca na extremidade é instalado na superfície. A broca é um cilindro de ferro com dentes feitos de diamantes ou ligas duras - uma coroa. Esta coroa morde as rochas e corta delas uma fina coluna - núcleo. Para resfriar a ferramenta e remover pequenos detritos do poço, nela é injetado fluido de perfuração - argila líquida, que circula o tempo todo pelo poço, como sangue nos vasos. Depois de algum tempo, os tubos são elevados à superfície, liberados do núcleo, a coroa é trocada e a coluna é novamente abaixada no fundo do poço. É assim que funciona a perfuração normal. E se o comprimento do cano for de 10 a 12 quilômetros com um diâmetro de 215 milímetros? A fileira de tubos torna-se o fio mais fino abaixado no poço. Como gerenciá-lo? Como ver o que está acontecendo no rosto? Para tanto, foram instaladas turbinas em miniatura no poço Kola, no fundo da coluna de perfuração, lançadas por fluido de perfuração injetado através de tubos sob pressão. As turbinas giraram a broca de metal duro e cortaram o núcleo. Toda a tecnologia era bem desenvolvida, o operador no painel de controle via a rotação da coroa, conhecia sua velocidade e podia controlar o processo. A cada 8-10 metros, uma coluna de tubos de vários quilômetros tinha que ser levantada. A descida e subida durou um total de 18 horas. 7 quilômetros - a marca para o Kola superdeep fatal. Atrás dele começou o desconhecido, muitos acidentes e uma luta contínua com pedras. O barril não podia ser mantido em pé. Quando 12 km foram percorridos pela primeira vez, o poço desviou-se da vertical em 21°. Embora os perfuradores já tivessem aprendido a trabalhar com a incrível curvatura do tronco, era impossível ir mais longe. O poço teve que ser perfurado novamente a partir da marca de 7 quilômetros. Para obter um furo vertical em formações duras, você precisa de um fundo muito rígido da coluna de perfuração para que ela entre no subsolo como manteiga. Mas surge outro problema - o poço está se expandindo gradualmente, a broca fica pendurada nele, como em um copo, as paredes do barril começam a desmoronar e podem esmagar a ferramenta. A solução para esse problema acabou sendo original - a tecnologia do pêndulo foi aplicada. A broca foi girada artificialmente no poço e suprimiu fortes vibrações. Devido a isso, o tronco ficou vertical.

O acidente mais comum em qualquer equipamento de perfuração é a quebra da coluna do tubo. Geralmente eles tentam apreender os canos novamente, mas se isso acontecer em grande profundidade, o problema se torna irrecuperável. É inútil procurar uma ferramenta em um poço de 10 quilômetros, eles abriram um buraco desses e começaram um novo, um pouco mais alto. Quebra e perda de tubos no SG-3 aconteceram muitas vezes. Como resultado, em sua parte inferior, o poço parece o sistema radicular de uma planta gigante. A ramificação do poço incomodou os perfuradores, mas acabou sendo uma felicidade para os geólogos, que inesperadamente receberam uma imagem tridimensional de um segmento impressionante de rochas arqueanas antigas que se formaram há mais de 2,5 bilhões de anos.

Em junho de 1990, o SG-3 atingiu uma profundidade de 12.262 m. Eles começaram a preparar o poço para perfurar até 14 km e, em seguida, ocorreu novamente um acidente - no nível de 8.550 m, a coluna de tubos quebrou. A continuação dos trabalhos exigiu uma longa preparação, atualização de equipamentos e novos custos. Em 1994, a perfuração do Kola Superdeep foi interrompida. Após 3 anos, ela entrou no Guinness Book of Records e ainda permanece insuperável. Agora o poço é um laboratório para estudar as entranhas profundas. O SG-3 foi uma instalação secreta desde o início. Tanto a zona fronteiriça quanto os depósitos estratégicos no distrito e a prioridade científica são os culpados. O primeiro estrangeiro a visitar a plataforma foi um dos líderes da Academia de Ciências da Tchecoslováquia. Mais tarde, em 1975, um artigo sobre o Kola Superdeep foi publicado no Pravda assinado pelo Ministro da Geologia Alexander Sidorenko. Ainda não havia publicações científicas sobre o poço Kola, mas algumas informações vazaram no exterior. O mundo começou a aprender mais com os rumores - o poço mais profundo está sendo perfurado na URSS.

O véu do segredo, provavelmente, teria pairado sobre o poço até a própria “perestroika” se não fosse o Congresso Geológico Mundial em Moscou em 1984. Cuidadosamente preparado para um evento tão importante no mundo científico, foi até construído um novo prédio para o Ministério da Geologia - muitos participantes o esperavam. Mas colegas estrangeiros estavam principalmente interessados ​​no Kola Superdeep! Os americanos não acreditavam que a tínhamos. A profundidade do poço naquela época havia atingido 12.066 metros. Não havia mais sentido em esconder o objeto. Em Moscou, os participantes do congresso foram brindados com uma exposição de conquistas da geologia russa, um dos estandes foi dedicado ao poço SG-3. Especialistas de todo o mundo olharam perplexos para uma cabeça de broca comum com dentes de metal duro desgastados. E é assim que eles perfuram o poço mais profundo do mundo? Incrível! Uma grande delegação de geólogos e jornalistas foi para a aldeia de Zapolyarny. Os visitantes viram a sonda de perfuração em ação e seções de tubo de 33 metros foram retiradas e desconectadas. Havia pilhas exatamente das mesmas cabeças de perfuração ao redor, como a que estava no estande em Moscou.

Da Academia de Ciências, a delegação foi recebida por um conhecido geólogo, o acadêmico Vladimir Belousov. Durante uma conferência de imprensa da platéia, ele foi questionado:
- Qual é a coisa mais importante mostrada pelo Kola bem?
- Senhor! O principal é que mostrou que não sabemos nada sobre a crosta continental - o cientista respondeu honestamente.

Claro, eles sabiam algo sobre a crosta terrestre dos continentes. O fato de os continentes serem compostos de rochas muito antigas, com idades entre 1,5 e 3 bilhões de anos, não foi refutado nem mesmo pelo poço Kola. No entanto, a seção geológica compilada com base no núcleo do SG-3 acabou sendo exatamente o oposto do que os cientistas imaginavam anteriormente. Os primeiros 7 quilômetros foram compostos por rochas vulcânicas e sedimentares: tufos, basaltos, brechas, arenitos, dolomitos. Mais fundo ficava a chamada seção de Conrad, após a qual a velocidade das ondas sísmicas nas rochas aumentou acentuadamente, o que foi interpretado como o limite entre granitos e basaltos. Esta seção foi passada há muito tempo, mas os basaltos da camada inferior da crosta terrestre não apareceram em nenhum lugar. Pelo contrário, começaram os granitos e os gnaisses.

A seção do Kola refutou bem o modelo de duas camadas da crosta terrestre e mostrou que as seções sísmicas nas entranhas não são os limites de camadas de rochas de composição diferente. Em vez disso, eles indicam uma mudança nas propriedades da pedra com profundidade. Em alta pressão e temperatura, as propriedades das rochas, aparentemente, podem mudar drasticamente, de modo que os granitos em suas características físicas tornam-se semelhantes aos basaltos e vice-versa. Mas o "basalto" elevado à superfície a partir de uma profundidade de 12 km imediatamente se tornou granito, embora tenha sofrido um grave ataque de "doença do caixão" ao longo do caminho - o núcleo desmoronou e se desintegrou em placas planas. Quanto mais longe o poço ia, menos amostras de qualidade caíam nas mãos dos cientistas. A profundidade continha muitas surpresas. Antigamente era natural pensar que com a distância da superfície terrestre, com o aumento da pressão, as rochas se tornam mais monolíticas, com um pequeno número de rachaduras e poros. O SG-3 convenceu os cientistas do contrário. A partir de 9 quilômetros, os estratos se mostraram muito porosos e literalmente repletos de rachaduras por onde circulavam soluções aquosas. Mais tarde, esse fato foi confirmado por outros poços ultraprofundos nos continentes. Na profundidade, acabou sendo muito mais quente do que o esperado: até 80 °! Na marca dos 7 km a temperatura na face era de 120°C, aos 12 km chegou a 230°C. Nas amostras do poço Kola, os cientistas descobriram a mineralização do ouro. Inclusões do metal precioso foram encontradas em rochas antigas a uma profundidade de 9,5-10,5 km. No entanto, a concentração de ouro era muito baixa para declarar um depósito - uma média de 37,7 mg por tonelada de rocha, mas suficiente para esperá-lo em outros locais semelhantes. A demonstração do poço Kola em 1984 causou uma profunda impressão na comunidade mundial. Muitos países começaram a preparar projetos de perfuração científica nos continentes. Tal programa foi aprovado na Alemanha no final da década de 1980. O poço ultraprofundo KTB Hauptborung foi perfurado de 1990 a 1994, segundo o plano, deveria atingir uma profundidade de 12 km, mas devido às temperaturas imprevisivelmente altas, só foi possível atingir a marca de 9,1 km. Graças à abertura de dados sobre perfuração e trabalho científico, boa tecnologia e documentação, o poço ultraprofundo KTV continua sendo um dos mais famosos do mundo.

O local para a perfuração deste poço foi escolhido no sudeste da Baviera, sobre os restos de uma antiga cordilheira, cuja idade é estimada em 300 milhões de anos. Os geólogos acreditavam que em algum lugar aqui existe uma zona de conexão de duas placas, que já foram as margens do oceano. Segundo os cientistas, com o tempo, a parte superior das montanhas foi apagada, expondo os restos da antiga crosta oceânica. Ainda mais fundo, a dez quilômetros da superfície, os geofísicos descobriram um grande corpo com uma condutividade elétrica anormalmente alta. Esperava-se também que sua natureza fosse esclarecida com a ajuda de um poço. Mas a principal tarefa era atingir uma profundidade de 10 km para ganhar experiência em perfurações ultraprofundas. Tendo estudado os materiais do Kola SG-3, os perfuradores alemães decidiram primeiro passar por um poço de teste a 4 km de profundidade para ter uma ideia mais precisa das condições de trabalho nas entranhas, testar o equipamento e tirar um testemunho . Ao final do trabalho piloto, grande parte do equipamento de perfuração e científico teve que ser refeito, algo a ser criado de novo.

O poço principal - ultra-profundo - KTV Hauptborung foi colocado a apenas duzentos metros do primeiro. Para a obra, eles construíram uma torre de 83 metros e criaram a sonda de perfuração mais potente da época, com capacidade de elevação de 800 toneladas. Muitas operações de perfuração foram automatizadas, principalmente o mecanismo para abaixar e recuperar uma coluna de tubos. Um sistema de perfuração vertical autoguiada possibilitou a realização de um eixo quase puro. Teoricamente, com esse equipamento era possível perfurar a uma profundidade de 12 quilômetros. Mas a realidade, como sempre, acabou sendo mais complicada, e os planos dos cientistas não se concretizaram.

Os problemas no poço KTV começaram após uma profundidade de 7 km, repetindo muito do destino do Kola Superdeep. A princípio, acredita-se que devido à alta temperatura, o sistema de perfuração vertical quebrou e o poço ficou de lado. No final do trabalho, o furo de fundo desviou-se da vertical em 300 m. Então, começaram acidentes mais complicados - uma quebra na coluna de perfuração. Assim como em Kolskaya, novos poços tiveram que ser perfurados. O estreitamento do poço causou certas dificuldades - no topo seu diâmetro era de 71 cm, no fundo - 16,5 cm.

Não se pode dizer que os resultados científicos da KTV Hauptborung capturaram a imaginação dos cientistas. Em profundidade, foram depositados principalmente anfibolitos e gnaisses, antigas rochas metamórficas. A zona de convergência do oceano e os restos da crosta oceânica não foram encontrados em nenhum lugar. Talvez estejam em outro lugar, há também um pequeno maciço cristalino, erguido a uma altura de 10 km. Um depósito de grafite foi descoberto a um quilômetro da superfície.

Em 1996, o poço KTV, que custou US$ 338 milhões ao orçamento alemão, passou a ser patrocinado pelo Centro de Pesquisa em Geologia de Potsdam, e foi transformado em laboratório para observação de recursos subterrâneos profundos e atração turística.

Atualmente, foram perfurados 2 poços, que superaram o poço Kola em termos de comprimento de poço. Estes são OR-I (campo Odoptu, Sakhalin, Rússia) - 12.345 m, Maersk Oil BD-04A (Catar) - 12.290 m.

O depósito de petróleo mais profundo do nosso país foi descoberto na área de Grozny (República da Chechênia) a uma profundidade de 5300 m, e o fluxo de gás industrial foi obtido na depressão do Cáspio a uma profundidade de 5370 km. No exterior, a maior profundidade a partir da qual o gás é produzido é de 7.460 m (EUA, Texas).

A Udmúrtia também tem seu próprio poço “super profundo”. Trata-se de um poço paramétrico perfurado em 19991 na região de Sarapul, sua profundidade é de 5500 m.

Todos os poços ultraprofundos têm um design telescópico: a perfuração começa com o maior diâmetro e depois passa para os menores. Assim, no poço Kola (Rússia), o diâmetro diminuiu de 92 cm na parte superior para 21,5 cm na profundidade de 12.262 m. E no poço KTB-Oberpfalz (Alemanha), de 71 cm para 16,5 cm na profundidade de 7.500 m. A velocidade mecânica de perfuração de poços ultraprofundos é de 1-3 m/hora. É possível ir de 6 a 10 m de profundidade em uma corrida entre as operações de ida e volta. A velocidade média de elevação de uma coluna de perfuração é de 0,3 a 0,5 m/s Em geral, perfurar um poço ultraprofundo leva anos. A prática de perfuração de poços em condições geológicas difíceis, os desenvolvimentos científicos na área de perfuração e revestimento, realizados nos últimos anos, permitiram aumentar a profundidade dos poços (até 7.000 m ou mais) e melhorar o seu desenho no seguintes áreas: , o uso de brocas de diâmetros reduzidos e pequenos; o uso do método de execução seccional de colunas de revestimento e a fixação de furos de poços com colunas de revestimento intermediárias; o uso de tubos de revestimento com elementos de conexão soldados e tubos de revestimento sem mangas com roscas na montagem de colunas intermediárias e, em alguns casos, de produção; reduzindo o diâmetro final de poços e colunas de produção.

A perfuração ultraprofunda é baseada na tecnologia de perfuração rotativa e fixação sequencial dos intervalos passados ​​com colunas de revestimento. Características da tecnologia: *aumento com profundidade de temperatura e pressão hidrostática; "perda de estabilidade das rochas sob influência da diferença entre as pressões rochosa e hidrostática; "aumento da massa das colunas de perfuração e revestimento; “desaceleração da taxa de aprofundamento devido ao aumento do tempo de descida/recuperação da coluna de perfuração e deterioração da perfurabilidade das rochas; “aumento das perdas de energia durante a transferência dos efeitos da força da superfície para o fundo; "a necessidade de coletar testemunhos em grandes volumes e realizar levantamentos geofísicos de fundo de poço.

Para perfuração ultraprofunda, sondas de perfuração com capacidade de elevação de até 11 MN (1100 toneladas) com capacidade total de até 18 mil kW com bombas (2-4 unidades) para uma pressão de operação de 40-50 MPa com um capacidade de até 1.600 kW cada foram criados e estão sendo usados. Como regra, tais instalações são acionadas eletricamente a partir de uma fonte de corrente contínua, o que permite a regulação contínua do funcionamento dos principais mecanismos. A descida/recuperação da coluna de perfuração é realizada principalmente com “velas” alongadas de até 37 m com máxima mecanização e automação do processo. Instalações deste tipo são produzidas por fabricantes nacionais como a Ural Heavy Machine Building Plant (UZTM) e a Volgograd Drilling Equipment Plant (VZBT).

A divisão das sondas de perfuração em sondas de perfuração profunda e ultraprofunda é determinada por muitos fatores:

1) características técnicas da instalação; carga do gancho, pressão e entrega das bombas de perfuração, tipo e potência do acionamento principal; 2) a massa do equipamento de solo (em função das características técnicas da sonda de perfuração); 3) .modo de instalação, desmontagem e transporte; 4) o tempo gasto na construção da sonda; 5) tempo de perfuração do poço; 6) organização das operações de perfuração.

Na perfuração ultraprofunda, utiliza-se o método de perfuração rotativa ou turbinada, ambas possíveis com alternância de intervalo. O primeiro deles encontrou ampla distribuição no Ocidente, o segundo - na Rússia. O método da turbina permite usar com sucesso hastes de perfuração feitas de ligas leves (resistentes ao calor, alumínio) (LBT). De acordo com o critério de tensões admissíveis em tubos, o método de turbina em combinação com LBT permite aumentar a profundidade de perfuração em 1,5-2 vezes em comparação com o método rotativo em combinação com tubos de aço (SBT) na mesma capacidade de carga. Essa vantagem é confirmada pela prática de perfuração do poço Kola: ao perfurá-lo, foi utilizada uma coluna composta de LBT (fundo) e SBT (topo), de aproximadamente 2.000 m, utilizando ligas de alumínio, que eram 2,4 vezes mais leves que o aço. A tendência geral da produção de petróleo e gás em horizontes cada vez mais profundos pode ser ilustrada pelas figuras a seguir. Mesmo há 20 anos, a principal produção de petróleo (66%) era realizada a partir das rochas cenozóicas mais jovens. 19% do petróleo foi extraído de rochas mesozóicas mais antigas e 15% das rochas paleozóicas mais antigas. Agora a situação mudou: as rochas mesozóicas tornaram-se as principais fornecedoras de petróleo, seguidas pelas rochas paleozóicas.

A prevenção da curvatura de poços superprofundos é uma condição importante para o sucesso de sua perfuração. Para manter as forças de resistência ao movimento da coluna de perfuração e o desgaste das colunas de revestimento dentro de limites aceitáveis, procura-se que a intensidade da curvatura não ultrapasse 2-3° por 1 km, mantendo a constância da azimute da curvatura, e o valor absoluto do ângulo zenital não excede 10-12°. Requisitos particularmente rigorosos são impostos à verticalidade da parte superior do tronco. Para combater a curvatura, geralmente é usado um conjunto de fundo de poço rígido (BHA) com centralizadores de tamanho normal e, na ausência do efeito desejado, BHA do tipo pêndulo. Na parte superior dos poços (até 3-4 km), as brocas de turbina a jato são usadas com sucesso ao perfurar um poço de grande diâmetro.

O desenvolvimento da perfuração ultraprofunda no futuro próximo provavelmente será baseado na tecnologia de perfuração rotativa. À medida que a profundidade aumenta (mais de 10 km), o acionamento da broca de fundo de poço substituirá o método rotativo, abrindo caminho para a realização das vantagens fundamentais dos tubos de perfuração feitos de ligas metálicas leves à base de alumínio e titânio. O foco provavelmente será no turbodrill com engrenagens resistentes ao calor.

Há planos para perfurar um poço de 20 quilômetros do fundo do Oceano Pacífico.

Não é à toa que a perfuração ultraprofunda é comparada à conquista do espaço. Tais programas, em escala global, absorvendo tudo de melhor que a humanidade tem atualmente, dão impulso ao desenvolvimento de muitas indústrias, tecnologia e, finalmente, abrem caminho para um novo avanço na ciência. A Tabela 23 fornece informações sobre poços mais profundos do mundo, a Figura 36 mostra a localização poços superprofundos no território da ex-URSS.

Tabela 23. Os poços mais profundos do mundo

Nome do poço	Localização	Tempo de perfuração	Profundidade de perfuração, m	Finalidade da perfuração
Projeto	Real
Arasor SG-1	planície do Cáspio	1962 -1971		6 800	Pesquisa de petróleo e gás
Biikzhalskaya SG-2	planície do Cáspio	1962 -1971		6 200	Pesquisa de petróleo e gás
Kola SG-3	Península de Kola	1970 -1992	15 000	12 262	perfuração científica
Saatlinskaya	Azerbaijão	1977 -1990	11 500	8 324	Pesquisa de petróleo e gás
Kolvinskaya	região de Arangelsk			7 057
Muruntauskaya SG-10	Uzbequistão		7 000	3 000	Procure por ouro
Timan-Pechora SG-5	Nordeste da Rússia	1984 -1993	7 000	6 904
Tyumenskaya SG-6	Sibéria Ocidental	1987 -1996	8 000	7 502	Pesquisa de petróleo e gás
Novo-Elkhovskaya	Tartaristão			5 881
Vorotilovskaya	região do Volga	1989 -1992		5 374	Procure diamantes, estudo do astroblema Puchezh-Katunkka.
Krivorozhskaya SG-8	Ucrânia	1984-1993	12 000	5 382	Procure por quartzitos ferruginosos
Ural SG-4	Ural Médio		15 000	6 100	Procure minérios de cobre, estudando a estrutura dos Urais
Pt-Yakhtinskaya SG-7	Sibéria Ocidental		7 500	6 900	Pesquisa de petróleo e gás
Paramétrico Sarapulskaya	Udmúrtia		5 500	5 500	perfuração científica
Universidade	EUA	anos 70 do século XX		8 686	Pesquisa de petróleo e gás
unidade baden	EUA			9 159	Pesquisa de petróleo e gás
Bertha Rogers	EUA			9 583	Pesquisa de petróleo e gás
Zisterdorf	Áustria			8 553	Pesquisa de petróleo e gás
Anel Silyan	Suécia			6 800	Pesquisa de petróleo e gás
Bighorn	EUA, Wyoming	década de 1980		7 583	perfuração científica
KTV Hauptbohrung	Alemanha	1990-1994	12 000	9 101	perfuração científica
Mirow-1	Alemanha	1974-1979			Pesquisa de petróleo e gás
Óleo Maersk BD-04A	Catar			12 290	Pesquisa de petróleo e gás
OP-I	Sacalina, Rússia		12 345	12 345	Pesquisa de petróleo e gás

Arroz. 36. Mapa da localização de poços profundos e ultraprofundos na Rússia