Na segunda metade do século 20, o mundo ficou doente com a perfuração ultraprofunda. Nos Estados Unidos, um novo programa de estudo do fundo oceânico (Deep Sea Drilling Project) estava sendo preparado. Construída especificamente para este projeto, a embarcação 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.
Mas
A partir daqui você pode ouvir sons infernais do poço.
Filme: Kola Superdeep: Last Salute
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 de água atinge 3,5 km, geólogos perfuraram cinco poços, o mais profundo dos quais entrou no fundo a 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. Construída especificamente para este projeto, a embarcação 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 estará lá, eles imaginaram apenas em termos gerais. Perfuradores experientes, no entanto, entenderam que por mais detalhado que 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? Portanto, no poço Kola, foram instaladas turbinas em miniatura na parte inferior 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. Eles se prepararam cuidadosamente para um evento tão importante no mundo científico, que até construíram um novo prédio para o Ministério da Geologia - muitos participantes estavam esperando. 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 tornassem mais monolíticas, com 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 a influência da diferença entre as pressões da rocha e hidrostática; "um aumento na 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
Centenas de milhares de poços foram perfurados na crosta terrestre nas últimas décadas do século passado. E isso não é surpreendente, porque a busca e extração de minerais em nosso tempo está inevitavelmente associada à perfuração profunda. Mas entre todos esses poços há apenas um no planeta - o lendário Kola Superdeep (SG), cuja profundidade ainda é insuperável - mais de doze quilômetros. Além disso, o SG é um dos poucos que foi perfurado não para fins de exploração ou mineração, mas para fins puramente científicos: estudar as rochas mais antigas do nosso planeta e aprender os segredos dos processos que ocorrem nelas.
Hoje, nenhuma perfuração é realizada no Kola Superdeep, foi interrompido em 1992. SG não foi o primeiro e nem o único no programa de estudo da estrutura profunda da Terra. Dos poços estrangeiros, três atingiram profundidades de 9,1 a 9,6 km. Foi planejado que um deles (na Alemanha) superaria o Kola. No entanto, a perfuração nos três, bem como no SG, foi interrompida devido a acidentes e por motivos técnicos ainda não pode ser continuada.
Pode-se ver que não é em vão que as tarefas de perfuração de poços ultraprofundos são comparadas em complexidade com um voo para o espaço, com uma expedição espacial de longo prazo para outro planeta. Amostras de rocha extraídas do interior da Terra não são menos interessantes do que amostras de solo lunar. O solo entregue pelo rover lunar soviético foi estudado em vários institutos, incluindo o Kola Science Center. Descobriu-se que a composição do solo lunar corresponde quase completamente às rochas extraídas do poço Kola a uma profundidade de cerca de 3 km.
SELEÇÃO E PREVISÃO DO LOCAL
Uma expedição especial de exploração (Kola GRE) foi criada para perfurar o SG. O local de perfuração também não foi escolhido por acaso - o Escudo Báltico na área da Península de Kola. Aqui, as rochas ígneas mais antigas com uma idade de cerca de 3 bilhões de anos vêm à superfície (e a Terra tem apenas 4,5 bilhões de anos). Foi interessante perfurar as rochas ígneas mais antigas, pois as rochas sedimentares a uma profundidade de 8 km já foram bem estudadas na produção de petróleo. E em rochas ígneas durante a mineração, geralmente atingem apenas 1-2 km. A escolha de um local para o SG também foi facilitada pelo fato de que a calha Pecheneg está localizada aqui - uma enorme estrutura em forma de tigela, como se estivesse pressionada em rochas antigas. A sua origem está associada a uma falha profunda. E é aqui que estão localizados grandes depósitos de cobre-níquel. E as tarefas atribuídas à expedição geológica de Kola incluíam identificar uma série de características de processos e fenômenos geológicos, incluindo a formação de minério, determinar a natureza dos limites que separam as camadas na crosta continental e coletar dados sobre a composição material e o estado físico das rochas .
Antes da perfuração, uma seção da crosta terrestre foi construída com base em dados sismológicos. Serviu de previsão para o aparecimento daquelas camadas de terra que o poço atravessava. Assumiu-se que uma sequência granítica se estende até uma profundidade de 5 km, após o que se esperavam rochas basálticas mais fortes e antigas.
Assim, o noroeste da Península de Kola, a 10 km da cidade de Zapolyarny, não muito longe da nossa fronteira com a Noruega, foi escolhido como local de perfuração. Zapolyarny é uma pequena cidade que cresceu nos anos cinquenta ao lado de uma usina de níquel. Entre a tundra montanhosa em uma colina soprada por todos os ventos e tempestades de neve, há um "quadrado", cada lado formado por sete casas de cinco andares. No seu interior existem duas ruas, no seu cruzamento existe uma praça onde se situam a Casa da Cultura e o hotel. A um quilômetro da cidade, atrás da ravina, os prédios e as altas chaminés da usina de níquel são visíveis, atrás dela, ao longo da encosta da montanha, os depósitos de estéril da pedreira mais próxima escurecem. Perto da cidade há uma estrada para a cidade de Nikel e para um pequeno lago, do outro lado já está a Noruega.
A terra desses lugares em abundância guarda vestígios da guerra passada. Quando você viaja de ônibus de Murmansk para Zapolyarny, a meio caminho você cruza o pequeno rio Zapadnaya Litsa, em sua margem há um obelisco memorial. Este é o único lugar em toda a Rússia onde a frente permaneceu imóvel durante a guerra de 1941 a 1944, encostada no Mar de Barents. Embora houvesse batalhas ferozes o tempo todo e as perdas de ambos os lados fossem enormes. Os alemães tentaram, sem sucesso, invadir Murmansk, o único porto livre de gelo em nosso norte. No inverno de 1944, as tropas soviéticas conseguiram romper a frente.
Neste gancho, uma série de tubos foi abaixada e levantada. À esquerda - em uma cesta - há tubos de 33 metros preparados para descida - "velas".
Kola superprofundamente bem. Na figura à direita: A. Previsão da seção geológica. B. Seção geológica construída com base em dados de perfuração SG (as setas da coluna A para a coluna B indicam a que profundidade as rochas previstas são encontradas). Nesta seção, a parte superior (até 7 km) é uma sequência proterozóica com camadas de rochas vulcânicas (diabásio) e sedimentares (arenitos, dolomitos). Abaixo de 7 km existe um estrato Arqueano com unidades rochosas repetidas (principalmente gnaisses e anfibolitos). Sua idade é de 2,86 bilhões de anos. C. O furo com muitos furos perfurados e perdidos (abaixo de 7 km) tem a forma das raízes ramificadas de uma planta gigante. O poço parece serpentear, pois a perfuração é constantemente desviada para rochas menos duráveis.
De Zapolyarny a Superdeep - 10 km. A estrada passa pela usina, depois pela beira da pedreira e depois sobe a colina. Uma pequena bacia se abre a partir da passagem, na qual uma sonda de perfuração está instalada. Sua altura é de um prédio de vinte andares. "Trabalhadores de turno" vinham aqui de Zapolyarny para cada turno. No total, cerca de 3.000 pessoas trabalharam na expedição, moravam na cidade em duas casas. O resmungo de alguns mecanismos foi ouvido 24 horas por dia na plataforma de perfuração. O silêncio significava que, por algum motivo, houve uma interrupção na perfuração. No inverno, durante a longa noite polar - e lá dura de 23 de novembro a 23 de janeiro - toda a sonda foi iluminada com luzes. Muitas vezes, a luz da aurora foi adicionada a eles.
Um pouco sobre a equipe. Uma equipe de trabalhadores boa e altamente qualificada se reuniu na expedição de exploração geológica Kola, criada para perfuração. D. Huberman era quase sempre o chefe do GRE, um líder talentoso que selecionava a equipe. O engenheiro-chefe I. Vasilchenko foi responsável pela perfuração. A plataforma era comandada por A. Batishchev, a quem todos chamavam simplesmente de Lekha. V. Laney era responsável pela geologia e Yu. Kuznetsov pela geofísica. Um grande trabalho no processamento do núcleo e na criação do armazenamento do núcleo foi realizado pelo geólogo Yu. Smirnov - aquele que tinha o "armário querido", sobre o qual contaremos mais tarde. Mais de 10 institutos de pesquisa participaram da pesquisa sobre o SG. A equipe também tinha seus próprios "kulibins" e "esquerdinos" (S. Tserikovsky foi especialmente distinguido), que inventaram e fabricaram vários dispositivos, às vezes permitindo que eles saíssem das situações mais difíceis e aparentemente sem esperança. Eles mesmos criaram muitos dos mecanismos necessários aqui em oficinas bem equipadas.
HISTÓRICO DE PERFURAÇÃO
A perfuração do poço começou em 1970. Afundar a uma profundidade de 7.263 m levou 4 anos. Foi acionado por uma instalação em série, que normalmente é utilizada na extração de petróleo e gás. Por causa dos ventos e do frio constantes, toda a torre teve que ser revestida até o topo com escudos de madeira. Caso contrário, é simplesmente impossível para alguém que deve ficar no topo durante o levantamento da coluna de tubos trabalhar.
Em seguida, houve uma pausa de um ano associada à construção de uma nova torre e à instalação de uma plataforma de perfuração especialmente projetada - "Uralmash-15000". Foi com a ajuda dela que todas as outras perfurações ultraprofundas foram realizadas. A nova instalação conta com equipamentos automatizados mais potentes. A perfuração da turbina foi usada - é quando nem toda a coluna gira, mas apenas a cabeça da broca. O fluido de perfuração foi alimentado através da coluna sob pressão, que girou a turbina de vários estágios abaixo. Seu comprimento total é de 46 m. A turbina termina com uma cabeça de perfuração com um diâmetro de 214 mm (muitas vezes chamada de coroa), que tem uma forma anular, de modo que uma coluna de rocha não perfurada permanece no meio - um núcleo com diâmetro de 60 mm. Um tubo passa por todas as seções da turbina - um receptor de núcleo, onde são coletadas colunas de rocha extraída. A rocha britada, juntamente com o fluido de perfuração, é transportada ao longo do poço até a superfície.
Nas amostras de testemunho à direita, listras oblíquas são claramente visíveis, o que significa que aqui o poço passou pelas camadas localizadas obliquamente.
A massa da coluna imersa no poço com fluido de perfuração é de cerca de 200 toneladas. Isso apesar do fato de que tubos especialmente projetados feitos de ligas leves foram usados. Se a coluna for feita de tubos de aço comuns, ela quebrará com seu próprio peso.
Existem muitas dificuldades, às vezes completamente inesperadas, no processo de perfuração em grandes profundidades e com a seleção de machos.
A penetração em uma viagem, determinada pelo desgaste da cabeça de perfuração, geralmente é de 7 a 10 m. (Uma viagem, ou um ciclo, é a descida de uma coluna com uma turbina e uma ferramenta de perfuração, a perfuração real e uma subida completa da corda.) A perfuração em si leva 4 horas. E a descida e subida da coluna de 12 quilômetros leva 18 horas. Ao levantar, a coluna é automaticamente desmontada em seções (velas) de 33 m de comprimento, sendo em média 60 m por mês, sendo 50 km de tubos para perfurar os últimos 5 km do poço. É assim que eles estão desgastados.
Até uma profundidade de aproximadamente 7 km, o poço cruzou rochas fortes e relativamente homogêneas e, portanto, o poço era plano, quase correspondendo ao diâmetro da cabeça de perfuração. O trabalho progrediu, pode-se dizer, com calma. No entanto, a uma profundidade de 7 km, foram fraturados menos duráveis, intercalados com pequenas camadas muito duras de rochas - gnaisses, anfibolitos. A perfuração tornou-se mais difícil. O tronco assumiu uma forma oval, muitas cavidades apareceram. Os acidentes tornaram-se mais frequentes.
A figura mostra a previsão inicial da seção geológica e aquela feita com base em dados de perfuração. É interessante notar (coluna B) que a inclinação da formação ao longo do poço é de cerca de 50 graus. Assim, fica claro que as rochas interceptadas pelo poço vêm à superfície. É aqui que se pode recordar o já mencionado "armário querido" do geólogo Y. Smirnov. Lá, de um lado, ele teve amostras obtidas do poço, e do outro, tiradas na superfície àquela distância da sonda de perfuração, onde a camada correspondente sobe. A coincidência de raças está quase completa.
O ano de 1983 foi marcado por um recorde até então insuperável: a profundidade de perfuração ultrapassou os 12 km. O trabalho foi suspenso.
Aproximava-se o Congresso Geológico Internacional, que, segundo o plano, seria realizado em Moscou. A exposição Geoexpo estava sendo preparada para isso. Decidiu-se não só ler os relatórios sobre os resultados alcançados no SG, mas também mostrar aos congressistas o trabalho em espécie e as amostras de rocha extraídas. A monografia "Kola Superdeep" foi publicada para o congresso.
Na exposição Geoexpo, houve um grande estande dedicado ao trabalho do SG e o mais importante - atingir uma profundidade recorde. Havia gráficos impressionantes contando sobre a técnica e tecnologia de perfuração, amostras de rochas extraídas, fotografias de equipamentos e da equipe trabalhando. Mas a maior atenção dos participantes e convidados do congresso foi atraída por um detalhe não tradicional para uma mostra de exposição: a cabeça de broca mais comum e já um pouco enferrujada com dentes de metal duro desgastados. A gravadora disse que foi ela quem foi usada ao perfurar a uma profundidade de mais de 12 km. Esta cabeça de perfuração surpreendeu até os especialistas. Provavelmente, todos involuntariamente esperavam ver algum tipo de milagre da tecnologia, talvez com equipamentos de diamante ... E eles ainda não sabiam que uma grande pilha exatamente das mesmas cabeças de perfuração já enferrujadas foi montada no SG ao lado da sonda de perfuração: afinal, eles tinham que ser substituídos por novos a cada 7-8 metros perfurados.
Muitos delegados do congresso queriam ver com seus próprios olhos a plataforma de perfuração única na Península de Kola e certificar-se de que uma profundidade de perfuração recorde foi realmente alcançada na União. Tal partida ocorreu. Lá, uma reunião da seção do congresso foi realizada no local. Os delegados viram a sonda de perfuração, enquanto levantavam uma corda do poço, desconectando dele seções de 33 metros. Fotos e artigos sobre o SG foram publicados em jornais e revistas em quase todos os países do mundo. Um selo postal foi emitido, o cancelamento especial de envelopes foi organizado. Não vou listar os nomes dos vencedores de vários prêmios e os premiados por seu trabalho ...
Mas as férias acabaram, tivemos que continuar perfurando. E começou com o maior acidente no primeiro voo em 27 de setembro de 1984 - uma "data negra" na história do SG. O poço não perdoa quando é deixado sem vigilância por muito tempo. Durante o tempo até a perfuração, inevitavelmente ocorreram mudanças em suas paredes, aquelas que não foram fixadas com tubo de aço cimentado.
No início tudo correu bem. Os perfuradores realizaram suas operações usuais: uma a uma, as seções da coluna de perfuração foram abaixadas, o tubo de fornecimento de fluido de perfuração foi conectado ao último, superior, e as bombas foram acionadas. Começamos a perfurar. Os instrumentos no console em frente ao operador mostravam o modo normal de operação (o número de rotações da cabeça de perfuração, sua pressão na rocha, a vazão do fluido para a rotação da turbina, etc.).
Tendo perfurado outro segmento de 9 metros a uma profundidade de mais de 12 km, que levou 4 horas, eles atingiram uma profundidade de 12.066 km. Prepare-se para a ascensão da coluna. Nós tentamos. Não vai. Em tais profundidades, "aderência" foi observada mais de uma vez. É quando alguma seção da coluna parece grudar nas paredes (talvez algo desmoronou de cima e ficou um pouco preso). Para mover a coluna de seu lugar, é necessária uma força superior ao seu peso (cerca de 200 toneladas). Assim fez desta vez, mas a coluna não se moveu. Adicionamos um pouco de esforço e a seta do dispositivo diminuiu drasticamente as leituras. A coluna ficou muito mais leve, não poderia ter havido tanta perda de peso durante o curso normal da operação. Começamos a subir: uma a uma, as seções foram desaparafusadas uma após a outra. Durante a última subida, um pedaço de cano encurtado com uma borda inferior irregular estava pendurado em um gancho. Isso significava que não apenas a turbo-broca, mas também 5 km de tubos de perfuração permaneceram no poço...
Sete meses tentando pegá-los. Afinal, perdemos não apenas 5 km de tubos, mas o resultado de cinco anos de trabalho.
Então todas as tentativas de devolver os perdidos foram interrompidas e eles começaram a perfurar novamente a partir de uma profundidade de 7 km. Devo dizer que é depois do sétimo quilômetro que as condições geológicas aqui são especialmente difíceis para o trabalho. A tecnologia de perfuração de cada etapa é elaborada por tentativa e erro. E a partir de uma profundidade de cerca de 10 km - ainda mais difícil. Perfuração, operação de equipamentos e equipamentos estão no limite.
Portanto, acidentes aqui devem ser esperados a qualquer momento. Eles estão se preparando para eles. Os métodos e meios de sua eliminação são pensados com antecedência. Um acidente complexo típico é a quebra do conjunto de perfuração junto com parte da coluna de perfuração. O principal método de eliminá-lo é criar uma saliência logo acima da parte perdida e, a partir deste local, perfurar um novo orifício de desvio. Um total de 12 desses furos de desvio foram perfurados no poço. Quatro deles têm comprimento de 2.200 a 5.000 m. O principal custo desses acidentes são anos de trabalho perdido.
Apenas na visão cotidiana, um poço é um "buraco" vertical da superfície da terra até o fundo. Na realidade, isso está longe de ser o caso. Especialmente se o poço for ultraprofundo e cruzar costuras inclinadas de várias densidades. Então parece serpentear, porque a broca desvia-se constantemente para rochas menos duráveis. Após cada medição, mostrando que a inclinação do poço excede o permitido, deve-se tentar "retornar ao seu lugar". Para fazer isso, juntamente com a ferramenta de perfuração, são abaixados "defletores" especiais, que ajudam a reduzir o ângulo de inclinação do poço durante a perfuração. Acidentes muitas vezes ocorrem com a perda de ferramentas de perfuração e partes de tubos. Depois disso, um novo tronco tem que ser feito, como já dissemos, afastando. Então imagine como é um poço no solo: algo como as raízes de uma planta gigante ramificada em uma profundidade.
Esta é a razão da duração especial da última fase de perfuração.
Após o maior acidente - a "data negra" de 1984 - eles novamente se aproximaram de uma profundidade de 12 km somente após 6 anos. Em 1990, foi atingido um máximo - 12.262 km. Depois de mais alguns acidentes, estávamos convencidos de que não podíamos ir mais fundo. Todas as possibilidades da tecnologia moderna foram esgotadas. Parecia que a Terra não queria mais revelar seus segredos. A perfuração foi interrompida em 1992.
TRABALHO DE PESQUISA. OBJETIVOS E MÉTODOS
Um dos objetivos muito importantes da perfuração era obter uma coluna central de amostras de rocha ao longo de todo o comprimento do poço. E esta tarefa foi concluída. O núcleo mais longo do mundo foi marcado como uma régua em metros e colocado na ordem apropriada em caixas. O número da caixa e os números da amostra são indicados na parte superior. Existem quase 900 dessas caixas em estoque.
Agora resta apenas estudar o núcleo, que é realmente indispensável para determinar a estrutura da rocha, sua composição, propriedades e idade.
Mas uma amostra de rocha elevada à superfície tem propriedades diferentes das do maciço. Aqui, no topo, ele está livre das enormes tensões mecânicas que existem em profundidade. Durante a perfuração, rachou e ficou saturado com lama de perfuração. Mesmo que as condições profundas sejam recriadas em uma câmara especial, os parâmetros medidos na amostra ainda diferem daqueles na matriz. E mais um pequeno "hack": para cada 100 m de poço perfurado, não são obtidos 100 m de testemunho. No SG a partir de profundidades superiores a 5 km, a recuperação média do núcleo foi de apenas cerca de 30%, e a partir de profundidades superiores a 9 km, estas foram, por vezes, apenas placas individuais de 2-3 cm de espessura, correspondendo aos interlayers mais duráveis.
Assim, o testemunho retirado do poço no SG não fornece informações completas sobre rochas profundas.
Os poços foram perfurados para fins científicos, de modo que toda a gama de métodos modernos de pesquisa foi usada. Além da extração do testemunho, necessariamente foram realizados estudos das propriedades das rochas em sua ocorrência natural. A condição técnica do poço foi constantemente monitorada. A temperatura foi medida em todo o poço, radioatividade natural - radiação gama, radioatividade induzida após irradiação de nêutrons pulsados, propriedades elétricas e magnéticas das rochas, velocidade de propagação de ondas elásticas e composição de gases no fluido do poço.
A uma profundidade de 7 km, foram utilizados instrumentos seriais. O trabalho em maiores profundidades e temperaturas mais altas exigiu a criação de instrumentos especiais resistentes ao calor e à pressão. Dificuldades particulares surgiram durante a última etapa da perfuração; quando a temperatura no poço se aproximava de 200°C e a pressão ultrapassava 1000 atmosferas, os instrumentos seriais não podiam mais funcionar. Os escritórios de projeto geofísico e os laboratórios especializados de vários institutos de pesquisa vieram em socorro, produzindo cópias únicas de instrumentos resistentes ao calor e à pressão. Assim, o tempo todo eles trabalhavam apenas em equipamentos domésticos.
Em uma palavra, o poço foi investigado com detalhes suficientes em toda a sua profundidade. Os estudos foram realizados em etapas, aproximadamente uma vez por ano, após o aprofundamento do poço em 1 km. Cada vez depois disso, a confiabilidade dos materiais recebidos foi avaliada. Cálculos apropriados permitiram determinar os parâmetros de uma determinada raça. Descobrimos uma certa alternância de camadas e já sabíamos a quais rochas as cavernas estão confinadas e a perda parcial de informações associadas a elas. Aprendemos a identificar as rochas literalmente por "migalhas" e com base nisso recriar uma imagem completa do que o poço "escondido". Em suma, conseguimos construir uma coluna litológica detalhada - para mostrar a alternância das rochas e suas propriedades.
DA PRÓPRIA EXPERIÊNCIA
Aproximadamente uma vez por ano, quando terminava a próxima etapa de perfuração - aprofundando o poço em 1 km, também ia ao SG fazer as medições que me foram confiadas. O poço nessa época era geralmente lavado e fornecido para pesquisa por um mês. A hora da parada planejada era sempre conhecida com antecedência. O telegrama-chamada para o trabalho também veio com antecedência. O equipamento foi verificado e embalado. As formalidades relacionadas com o trabalho encerrado na zona fronteiriça foram cumpridas. Finalmente tudo está resolvido. Vamos lá.
Nosso grupo é uma pequena equipe amigável: um desenvolvedor de ferramentas de fundo de poço, um desenvolvedor de novos equipamentos de solo e eu sou um metodologista. Chegamos 10 dias antes das medições. Conhecemos os dados sobre a condição técnica do poço. Elaboramos e aprovamos um programa de medição detalhado. Montamos e calibramos equipamentos. Estamos esperando uma ligação - uma ligação do poço. Nossa vez de "mergulhar" é a terceira, mas se houver recusa dos antecessores, o poço nos será fornecido. Desta vez eles estão bem, eles dizem que amanhã de manhã eles vão terminar. Conosco na mesma equipe de geofísicos - operadores que registram os sinais recebidos do equipamento no poço e comandam todas as operações de descida e elevação da ferramenta de fundo de poço, além de mecânicos no elevador, eles controlam o enrolamento do tambor e o enrolamento nele os mesmos 12 km de cabo em que a ferramenta é baixada no poço. Os perfuradores também estão de plantão.
O trabalho começou. O dispositivo é abaixado no poço por vários metros. Última verificação. Vai. A descida é lenta - cerca de 1 km/h, com monitoramento contínuo do sinal vindo de baixo. Até agora tudo bem. Mas no oitavo quilômetro, o sinal se contraiu e desapareceu. Então algo está errado. Elevação completa. (Apenas por precaução, preparamos um segundo conjunto de equipamentos.) Começamos verificando todos os detalhes. Desta vez o cabo estava com defeito. Ele está sendo substituído. Isso leva mais de um dia. A nova descida levou 10 horas. Por fim, o observador do sinal disse: "Chegou no décimo primeiro quilômetro". Comando aos operadores: "Iniciar gravação". O que e como é pré-agendado de acordo com o programa. Agora você precisa abaixar e levantar a ferramenta de fundo de poço várias vezes em um determinado intervalo para fazer as medições. Desta vez o equipamento funcionou bem. Agora elevação total. Subimos até 3 km, e de repente o chamado do guincho (é o nosso homem com humor): "Acabou a corda". Quão?! O que?! Infelizmente, o cabo quebrou... A ferramenta de fundo do poço e 8 km de cabo ficaram no fundo... Felizmente, um dia depois, os perfuradores conseguiram pegar tudo, usando a metodologia e dispositivos desenvolvidos por artesãos locais para eliminar tais emergências.
RESULTADOS
As tarefas definidas no projeto de perfuração ultraprofunda foram cumpridas. Equipamentos e tecnologias especiais para perfuração ultraprofunda, bem como para o estudo de poços perfurados em grande profundidade, foram desenvolvidos e criados. Recebemos informações, pode-se dizer, "em primeira mão" sobre o estado físico, propriedades e composição das rochas em sua ocorrência natural e desde o núcleo até a profundidade de 12.262 m.
O poço deu um excelente presente à pátria a uma profundidade rasa - na faixa de 1,6 a 1,8 km. Minérios industriais de cobre-níquel foram descobertos lá - um novo horizonte de minério foi descoberto. E muito útil, porque a usina de níquel local já está ficando sem minério.
Conforme observado acima, a previsão geológica da seção do poço não se concretizou (veja a figura na página 39.). A imagem que era esperada durante os primeiros 5 km no poço se estendeu por 7 km, e então apareceram rochas completamente inesperadas. Os basaltos previstos a uma profundidade de 7 km não foram encontrados, mesmo quando caíram para 12 km.
Esperava-se que o limite que mais refletia na sondagem sísmica fosse o nível onde os granitos passam para uma camada de basalto mais durável. Na realidade, descobriu-se que rochas fraturadas menos duráveis e menos densas - gnaisses arqueanos - estão localizadas lá. Isso não era de todo esperado. E esta é uma informação geológica e geofísica fundamentalmente nova que permite interpretar os dados de levantamentos geofísicos profundos de uma maneira diferente.
Os dados sobre o processo de formação de minério nas camadas profundas da crosta terrestre também se revelaram inesperados e fundamentalmente novos. Assim, em profundidades de 9-12 km, foram encontradas rochas fraturadas altamente porosas saturadas com águas subterrâneas altamente mineralizadas. Essas águas são uma das fontes de formação de minério. Anteriormente, acreditava-se que isso só era possível em profundidades muito mais rasas. Foi nesse intervalo que foi encontrado um aumento no teor de ouro no núcleo - até 1 g por 1 tonelada de rocha (uma concentração considerada adequada para o desenvolvimento industrial). Mas será lucrativo minerar ouro de tal profundidade?
As ideias sobre o regime térmico do interior da Terra, sobre a distribuição profunda das temperaturas nas áreas dos escudos basálticos, também mudaram. A uma profundidade superior a 6 km, obteve-se um gradiente de temperatura de 20°C por 1 km em vez dos esperados (como na parte superior) de 16°C por 1 km. Foi revelado que metade do fluxo de calor é de origem radiogênica.
Tendo perfurado o único poço super profundo de Kola, aprendemos muito e ao mesmo tempo percebemos o quão pouco ainda sabemos sobre a estrutura do nosso planeta.
Candidato de Ciências Técnicas A. OSADCHI.
LITERATURA
Kola super profundo. Moscou: Nedra, 1984.
Kola super profundo. Resultados científicos e experiências de investigação. M., 1998.
Kozlovsky E. A. Fórum Mundial de Geólogos. "Ciência e Vida" nº 10, 1984.
Kozlovsky E. A. Kola superprofunda. "Ciência e Vida" nº 11, 1985.
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O século XX foi marcado pelo triunfo do homem no ar e pela conquista das mais profundas depressões dos oceanos. Apenas o sonho de penetrar no coração de nosso planeta e conhecer a vida até então oculta de suas entranhas ainda permanece inatingível. "Viagem ao Centro da Terra" promete ser extremamente difícil e emocionante, repleto de muitas surpresas e descobertas incríveis. Os primeiros passos nesse caminho já foram dados - várias dezenas de poços ultraprofundos foram perfurados no mundo. As informações obtidas com a ajuda de perfurações ultraprofundas se mostraram tão impressionantes que abalaram as ideias consagradas dos geólogos sobre a estrutura do nosso planeta e forneceram os mais ricos materiais para pesquisadores de diversas áreas do conhecimento.
toque o manto
Chineses trabalhadores no século 13 cavaram poços de 1.200 metros de profundidade. Os europeus quebraram o recorde chinês em 1930, tendo aprendido a perfurar o firmamento da Terra com a ajuda de sondas de perfuração por 3 quilômetros. No final da década de 1950, os poços foram estendidos para 7 quilômetros. A era da perfuração ultraprofunda começou.
Como a maioria dos projetos globais, a ideia de perfurar a camada superior da Terra surgiu na década de 1960, no auge do voo espacial e da crença nas possibilidades ilimitadas da ciência e da tecnologia. Os americanos conceberam nada menos do que penetrar em toda a crosta terrestre com um furo e obter amostras das rochas do manto superior. As idéias sobre o manto então (como, de fato, agora) baseavam-se apenas em dados indiretos - a velocidade de propagação das ondas sísmicas nas profundezas, cuja mudança foi interpretada como o limite de camadas rochosas de diferentes idades e composições. Os cientistas acreditavam que a crosta terrestre é como um sanduíche: rochas jovens no topo, antigas no fundo. No entanto, apenas a perfuração ultraprofunda poderia fornecer uma imagem verdadeira da estrutura e composição da camada externa da Terra e do manto superior.
Projeto Mohol
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 de água atinge 3,5 km, geólogos perfuraram cinco poços, o mais profundo dos quais entrou no fundo a 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.
Funeral adiado
Perfurações ultraprofundas possibilitaram observar as entranhas e entender como as rochas se comportam em altas pressões e temperaturas. A ideia de que as rochas se tornam mais densas com a profundidade e sua porosidade diminui se mostrou equivocada, assim como o ponto de vista sobre as entranhas secas. Isso foi descoberto pela primeira vez durante a perfuração do Kola Superdeep, outros poços em estratos cristalinos antigos confirmaram o fato de que a uma profundidade de muitos quilômetros as rochas são quebradas por rachaduras e penetradas por numerosos poros, e soluções aquosas se movem livremente sob uma pressão de várias centenas de atmosferas . Esta descoberta é uma das conquistas mais importantes da perfuração ultraprofunda. Isso nos fez voltar novamente ao problema do descarte de resíduos radioativos, que deveriam ser colocados em poços profundos, que pareciam completamente seguros. Dadas as informações sobre o estado do subsolo, obtidas durante as perfurações ultraprofundas, os projetos para a criação de tais sepulturas parecem agora muito arriscados.
Em busca do inferno resfriado
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. Construída especificamente para este projeto, a embarcação 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 decepção dos suecos
No final da década de 1980, na Suécia, em busca de gás natural não biológico, foi perfurado um poço a uma profundidade de 6,8 km. Os geólogos decidiram testar a hipótese de que o petróleo e o gás são formados não a partir de plantas mortas, como a maioria dos cientistas acredita, mas através de fluidos do manto - misturas quentes de gases e líquidos. Fluidos saturados com hidrocarbonetos escoam do manto para a crosta terrestre e se acumulam em grandes quantidades. Naqueles anos, a ideia da origem dos hidrocarbonetos não da matéria orgânica dos estratos sedimentares, mas através de fluidos profundos era uma novidade, muitos queriam testá-la. Segue-se dessa ideia que as reservas de hidrocarbonetos podem conter não apenas rochas sedimentares, mas também vulcânicas e metamórficas. É por isso que a Suécia, localizada principalmente em um antigo escudo cristalino, se comprometeu a fazer um experimento.
A cratera Silyan Ring com um diâmetro de 52 km foi escolhida para perfuração. De acordo com dados geofísicos, a uma profundidade de 500-600 metros havia granitos calcinados - uma possível vedação para o reservatório de hidrocarbonetos subjacente. As medições da aceleração da gravidade, cuja mudança pode ser usada para julgar a composição e densidade das rochas que ocorrem nas entranhas das rochas, indicaram a presença de rochas altamente porosas a uma profundidade de 5 km - um possível reservatório de petróleo e gás. Os resultados da perfuração decepcionaram cientistas e investidores que investiram US$ 60 milhões nesses trabalhos. Os estratos passados não continham reservas comerciais de hidrocarbonetos, apenas manifestações de petróleo e gás de origem claramente biológica de betume antigo. De qualquer forma, ninguém foi capaz de provar o contrário.
Ferramenta para o submundo
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 estará lá, eles imaginaram apenas em termos gerais. Perfuradores experientes, no entanto, entenderam que por mais detalhado que 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? Portanto, no poço Kola, foram instaladas turbinas em miniatura na parte inferior 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.
Sonhos de diamante da região do Volga
Quando pequenos diamantes foram encontrados na região de Nizhny Novgorod, isso intrigou muito os geólogos. Claro, era mais fácil supor que as gemas foram trazidas por uma geleira ou pelas águas do rio de algum lugar do norte. Mas e se o subsolo local esconder um tubo de kimberlito - um reservatório de diamantes? Decidiu-se testar essa hipótese no final da década de 1980, quando o programa de perfuração científica na Rússia estava ganhando força. O local para a perfuração foi escolhido ao norte de Nizhny Novgorod, no centro de uma estrutura gigante em anel, que se destaca bem no relevo. Alguns consideraram que era uma cratera de meteorito, outros - um tubo de explosão ou uma abertura de vulcão. A perfuração foi interrompida quando o poço Vorotilovskaya atingiu uma profundidade de 5.374 m, dos quais mais de um quilômetro estava no embasamento cristalino. Kimberlites não foram encontrados lá, mas com justiça deve-se dizer que a disputa sobre a origem dessa estrutura também não foi encerrada. Os fatos extraídos das profundezas foram igualmente adequados para os partidários de ambas as hipóteses, no final, cada um não se convenceu. E o poço foi transformado em um geolaboratório profundo, que funciona até hoje.
A insidiosidade do número "7"
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.
Subsolo secreto
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. Eles se prepararam cuidadosamente para um evento tão importante no mundo científico, que até construíram um novo prédio para o Ministério da Geologia - muitos participantes estavam esperando. 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.
Surpresa Profunda
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 tornassem mais monolíticas, com 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.
Calor do planeta natal
As altas temperaturas encontradas pelos perfuradores subterrâneos levaram os cientistas à ideia de usar essa fonte de energia quase inesgotável. Por exemplo, nas montanhas jovens (que são o Cáucaso, os Alpes, os Pamir) a uma profundidade de 4 km, a temperatura das entranhas chegará a 200°C. Esta bateria natural pode ser feita para trabalhar para você. É necessário perfurar dois poços profundos lado a lado e conectá-los com derivações horizontais. Em seguida, a água é bombeada para um poço e o vapor quente é extraído do outro, que será usado para aquecer a cidade ou receber outro tipo de energia. Um problema sério para esses empreendimentos pode ser gases e fluidos cáusticos, que não são incomuns em áreas sismicamente ativas. Em 1988, os americanos tiveram que completar a perfuração de um poço na plataforma do Golfo do México na costa do Alabama, atingindo uma profundidade de 7.399 m. A razão para isso foi a temperatura do subsolo, que chegou a 232 ° C, muito alta pressão e emissões de gases ácidos. Nas áreas onde há depósitos de águas subterrâneas quentes, elas podem ser extraídas diretamente de poços de horizontes bastante profundos. Tais projetos são adequados para as regiões do Cáucaso, Pamir, Extremo Oriente. No entanto, o alto custo da obra limita a profundidade de produção a quatro quilômetros.
Seguindo a trilha russa
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.
Por que a lua não é feita de ferro fundido?
“Porque não haveria ferro fundido suficiente para a Lua” - provavelmente, é assim que os oponentes da hipótese de que a Lua se separou da Terra poderiam responder a seus defensores. Essa hipótese, no entanto, não surgiu do zero, e os cientistas estão considerando várias regiões da Terra, de onde um pedaço do planeta do tamanho da lua poderia ser nocauteado. O Kola bem ofereceu sua própria versão. Na década de 1970, as estações soviéticas entregaram várias centenas de gramas de solo lunar à Terra. A substância foi dividida entre os principais centros científicos do país para realizar análises independentes. Uma pequena amostra também foi para o Kola Science Center. Cientistas de toda a região vieram dar uma olhada na curiosidade, inclusive funcionários do poço, que mais tarde se tornou o mais profundo do mundo. Isso é uma piada? Toque poeira sobrenatural, olhe através de um microscópio. Mais tarde, especialistas investigaram o solo lunar e publicaram uma monografia sobre o assunto. Naquela época, o poço em Zapolyarny atingiu uma profundidade decente, e as rochas levantadas do poço foram descritas em detalhes. E o que? Amostras de solo lunar, que os perfuradores olharam com admiração, acabaram sendo diabásios um a um de seu poço, a uma profundidade de 3 km. Imediatamente, surgiu a hipótese de que a Lua se separou apenas da Península de Kola há cerca de 1,5 bilhão de anos - tal é a idade dos diabásios. Embora a questão tenha surgido involuntariamente - qual era o tamanho dessa península então? ..
Furar ou não furar?
O recorde do poço Kola ainda é insuperável, embora certamente seja possível penetrar 14 ou mesmo 15 km de profundidade na Terra. No entanto, é improvável que um esforço tão único forneça um conhecimento fundamentalmente novo sobre a crosta terrestre, enquanto a perfuração ultraprofunda é um negócio muito caro. Os tempos em que era usado para testar uma variedade de hipóteses já se foram. Poços mais profundos do que 6-7 km para fins puramente científicos quase deixaram de ser perfurados. Por exemplo, apenas dois objetos desse tipo permaneceram na Rússia - o Ural SG-4 e o En-Yakhinskaya bem na Sibéria Ocidental. Eles são administrados pela empresa estatal NPC Nedra, localizada em Yaroslavl. Há tantos poços ultraprofundos e profundos perfurados no mundo que os cientistas não têm tempo de analisar as informações. Nos últimos anos, os geólogos têm se esforçado para estudar e generalizar os fatos obtidos de grandes profundidades. Tendo aprendido a perfurar em grande profundidade, as pessoas agora querem dominar melhor o horizonte disponível para elas, concentrar seus esforços em tarefas práticas que serão úteis agora. Assim, na Rússia, tendo concluído o programa de perfuração científica, tendo perfurado todos os 12 poços ultraprofundos planejados, eles agora estão trabalhando em um sistema para todo o estado, no qual os dados geofísicos obtidos pela “transmissão” do subsolo com ondas sísmicas serão relacionados com informações obtidas por perfuração ultra-profunda. Sem poços, seções da crosta terrestre construídas por geofísicos são apenas modelos. Para que rochas específicas apareçam nesses diagramas, são necessários dados de perfuração. Então os geofísicos, cujo trabalho é muito mais barato do que perfurar e cobrir uma grande área, poderão prever depósitos minerais com muito mais precisão.
Nos EUA, eles continuam engajados em um programa de perfuração profunda do fundo do oceano e conduzem vários projetos interessantes em zonas de atividade vulcânica e tectônica da crosta terrestre. Assim, nas ilhas havaianas, os pesquisadores esperavam estudar a vida subterrânea do vulcão e se aproximar da língua do manto - a pluma, que acredita-se ter dado origem a essas ilhas. O poço no sopé do vulcão Mauna Kea foi planejado para ser perfurado a uma profundidade de 4,5 km, mas devido às enormes temperaturas, apenas 3 km puderam ser dominados. Outro projeto é um observatório profundo na falha de San Andreas. A perfuração do poço nesta maior falha do continente norte-americano começou em junho de 2004 e cobriu 2 dos 3 quilômetros planejados. No laboratório profundo, pretendem estudar a origem dos sismos, o que, talvez, permita compreender melhor a natureza destes desastres naturais e fazer a sua previsão.
Embora os atuais programas de perfuração ultraprofunda não sejam mais tão ambiciosos quanto costumavam ser, eles claramente têm um futuro brilhante pela frente. Não está longe o dia em que chegará a virada das grandes profundidades - lá eles procurarão e descobrirão novos depósitos de minerais. A produção de petróleo e gás nos Estados Unidos a partir de profundidades de 6 a 7 km já está se tornando comum. No futuro, a Rússia também terá que bombear hidrocarbonetos de tais níveis. Como o poço superprofundo de Tyumen mostrou, existem camadas de rochas sedimentares promissoras para campos de gás a 7 quilômetros da superfície.
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.
maquinações diabólicas
Uma vez que o Kola Superdeep estava no centro de um escândalo global. Numa bela manhã de 1989, o diretor do poço, David Guberman, recebeu um telefonema do editor-chefe do jornal regional, do secretário do comitê regional e de muitas outras pessoas. Todos queriam saber sobre o demônio que os perfuradores teriam levantado das entranhas, conforme noticiado por alguns jornais e estações de rádio ao redor do mundo. O diretor ficou surpreso, e - foi de quê! "Os cientistas descobriram o inferno", "Satanás escapou do inferno" - leia as manchetes. Conforme relatado na imprensa, geólogos que trabalhavam muito longe na Sibéria, e talvez no Alasca ou mesmo na Península de Kola (os jornalistas não tinham consenso sobre este assunto), estavam perfurando a uma profundidade de 14,4 km, quando de repente a broca começou a balançar fortemente lado a lado. Isso significa que há um grande buraco abaixo, os cientistas pensaram, aparentemente, o centro do planeta está vazio. Sensores abaixados nas profundezas mostravam uma temperatura de 2.000°C, e microfones supersensíveis soavam... os gritos de milhões de almas sofredoras. Como resultado, a perfuração foi interrompida devido ao medo de liberar forças infernais para a superfície. Claro, os cientistas soviéticos refutaram esse "pato" jornalístico, mas os ecos daquela velha história vagaram de jornal em jornal por muito tempo, transformando-se em uma espécie de folclore. Alguns anos depois, quando as histórias sobre o inferno já haviam sido esquecidas, funcionários da superprofundidade Kola visitaram a Austrália com palestras. Eles foram convidados para uma recepção pelo governador de Victoria, uma senhora paqueradora, que cumprimentou a delegação russa com a pergunta: “O que diabos você levantou a partir daí?”
Os poços mais profundos do mundo
1. Arasor SG-1, planície do Cáspio, 1962-1971, profundidade - 6,8 km. Procure petróleo e gás.
2. Biikzhalskaya SG-2, planície do Cáspio, 1962-1971, profundidade - 6,2 km. Procure petróleo e gás.
3. Kola SG-3, 1970-1994, profundidade - 12.262 m. Profundidade do projeto - 15 km.
4. Saatlinskaya, Azerbaijão, 1977-1990, profundidade - 8324 m. Profundidade do projeto - 11 km.
5. Kolvinskaya, região de Arkhangelsk, 1961, profundidade - 7.057 m.
6. Muruntau SG-10, Uzbequistão, 1984, profundidade -
3km. Profundidade do projeto - 7 km. Procure ouro.
7. Timan-Pechora SG-5, Nordeste da Rússia, 1984-1993, profundidade - 6904 m, profundidade de projeto - 7 km.
8. Tyumenskaya SG-6, Sibéria Ocidental, 1987-1996, profundidade - 7.502 m. Profundidade do projeto - 8 km. Procure petróleo e gás.
9. Novo-Elkhovskaya, Tartaristão, 1988, profundidade - 5.881 m.
10. Poço Vorotilovskaya, região do Volga, 1989-1992, profundidade - 5374 m. Pesquisa de diamantes, estudo do astroblema Puchezh-Katunkka.
11. Krivorozhskaya SG-8, Ucrânia, 1984-1993, profundidade - 5382 m. Profundidade do projeto - 12 km. Procure por quartzitos ferruginosos.
Ural SG-4, Urais Médios. Fundada em 1985. Profundidade de projeto - 15.000 m. Profundidade atual - 6.100 m. Pesquisa de minérios de cobre, estudo da estrutura dos Urais. En-Yakhtinskaya SG-7, Sibéria Ocidental. Profundidade de projeto - 7.500 m. Profundidade atual - 6.900 m. Exploração de petróleo e gás.
Poços para petróleo e gás
início dos anos 70
Universidade, EUA, profundidade - 8.686 m.
Unidade de Baden, EUA, profundidade - 9.159 m.
Bertha Rogers, EUA, profundidade - 9.583 m.
anos 80
Zisterdorf, Áustria, profundidade 8.553 m.
Siljan Ring, Suécia, profundidade - 6,8 km.
Bighorn, EUA, Wyoming, profundidade - 7.583 m.
KTV Hauptbohrung, Alemanha, 1990-1994, profundidade -
9.100 m. Profundidade do projeto - 10 km. Perfuração científica.
No limite da vida
Nos Limites da Vida Bactérias Extremofílicas Encontradas em Rochas Escavadas de Profundidade de Vários Quilômetros DOSSIÊ Uma das descobertas mais surpreendentes que os cientistas fizeram por meio de perfurações é a presença de vida nas profundezas do subsolo. E embora essa vida seja representada apenas por bactérias, seus limites se estendem a profundidades incríveis. As bactérias são onipresentes. Eles dominaram o submundo, ao que parece, completamente inadequado para a existência. Enormes pressões, altas temperaturas, falta de oxigênio e espaço vital - nada poderia se tornar um obstáculo para a propagação da vida. Segundo algumas estimativas, a massa de microrganismos que vivem no subsolo pode exceder a massa de todas as criaturas vivas que habitam a superfície do nosso planeta.
Já no início do século 20, o cientista americano Edson Bastin descobriu bactérias na água de um horizonte com petróleo a uma profundidade de várias centenas de metros. Os microrganismos que ali viviam não precisavam de oxigênio e luz solar, alimentavam-se de compostos orgânicos de petróleo. Bastin sugeriu que essas bactérias vivem isoladas da superfície há 300 milhões de anos - desde que o campo de petróleo foi formado. Mas sua hipótese ousada permaneceu não reivindicada, eles simplesmente não acreditaram nela. Então, acreditava-se que a vida é apenas uma película fina na superfície do planeta.
O interesse em formas de vida profundas pode ser bastante prático. Na década de 1980, o Departamento de Energia dos EUA estava procurando métodos seguros para descartar resíduos radioativos. Para isso, deveria usar minas em rochas impenetráveis, onde vivem bactérias que se alimentam de radionuclídeos. Em 1987, a perfuração profunda de vários poços começou na Carolina do Sul. De uma profundidade de meio quilômetro, os cientistas coletaram amostras, observando todos os tipos de precauções para não trazer bactérias e ar da superfície da Terra. As amostras foram estudadas por vários laboratórios independentes, seus resultados foram positivos: as chamadas bactérias anaeróbicas viviam nas camadas profundas, que não precisam de acesso ao oxigênio.
A bactéria também foi encontrada nas rochas de uma mina de ouro na África do Sul a uma profundidade de 2,8 km, onde a temperatura era de 60°C. Eles também vivem nas profundezas dos oceanos em temperaturas acima de 100 °. Como mostrou o poço superprofundo de Kola, há condições para que os microrganismos vivam mesmo a uma profundidade de mais de 12 km, já que as rochas se mostraram bastante porosas, saturadas de soluções aquosas, e onde há água, a vida é possível .
Os microbiologistas também encontraram colônias de bactérias em um poço ultraprofundo que abriu a cratera do Siljan Ring, na Suécia. É curioso que micro-organismos viviam em granitos antigos. Embora fossem rochas muito densas sob grande pressão, as águas subterrâneas circulavam através de um sistema de microporos e rachaduras. A massa rochosa a uma profundidade de 5,5-6,7 km tornou-se uma sensação real. Foi saturado com uma pasta de óleo com cristais de magnetita. Uma possível explicação para esse fenômeno foi dada pelo geólogo americano Thomas Gold, autor de The Deep Hot Biosphere. Gold sugeriu que a pasta de óleo de magnetita nada mais é do que um resíduo de bactérias que se alimentam de metano proveniente do manto.
Como mostram os estudos, as bactérias se contentam com condições verdadeiramente espartanas. Os limites de sua resistência permanecem um mistério, mas parece que a temperatura do interior ainda define o limite inferior para o habitat das bactérias. Eles podem se multiplicar a 110°C e suportar, ainda que por pouco tempo, temperaturas de 140°C. Se considerarmos que nos continentes a temperatura aumenta de 20 a 25 ° a cada quilômetro, as comunidades vivas podem ser encontradas até uma profundidade de 4 km. Sob o fundo do oceano, a temperatura não aumenta tão rápido e o limite inferior da vida pode estar a uma profundidade de 7 km.
Isso significa que a vida tem uma margem colossal de segurança. Consequentemente, a biosfera da Terra não pode ser completamente destruída mesmo no caso dos cataclismos mais graves e, provavelmente, em planetas desprovidos de atmosfera e hidrosfera, os microorganismos podem existir nas profundezas.
A tentativa de estudar a seção geológica e a espessura das rochas vulcânicas emergentes na superfície da Terra levou centros científicos e, como eles, organizações de pesquisa a identificar a origem de falhas profundas. O fato é que as amostras estruturais de rochas, antes extraídas das entranhas da Terra e da Lua, passaram a ter igual interesse para estudo. E a escolha do ponto de colocação da boca recaiu sobre a enorme calha em forma de taça existente, cuja origem está associada à presença de uma falha profunda na zona da Península de Kola.
Acreditava-se que a Terra é uma espécie de sanduíche, constituído por uma crosta, manto e núcleo. A essa altura, rochas sedimentares próximas à superfície haviam sido suficientemente exploradas no desenvolvimento de campos de petróleo. A exploração de metais não ferrosos raramente era acompanhada de perfurações abaixo da marca de 2.000 metros.
O Kola SG (superprofundidade), abaixo de 5.000 metros de profundidade, deveria encontrar uma seção de camadas de granito e basalto. Isso não aconteceu. O projétil de perfuração perfurou rochas duras de granito até a marca de 7.000 metros. Além disso, o afundamento passou por solos relativamente macios, o que causou o colapso das paredes do poço e a formação de cavidades. O solo em ruínas emperrou tanto a cabeça da ferramenta que ao levantar a corda do tubo se rompeu, causando um acidente. O poço Kola deveria confirmar ou refutar esses ensinamentos há muito estabelecidos. Além disso, os cientistas não ousaram indicar os intervalos por onde passam exatamente os limites entre essas três camadas. O poço Kola foi destinado à exploração e estudo de depósitos de recursos minerais, determinação de padrões e formação gradual de campos de ocorrência de reservas de matéria-prima. A base foi, em primeiro lugar, a validade científica da teoria dos parâmetros físicos, hidrogeológicos e outros das profundezas da Terra. E informações confiáveis sobre a estrutura geológica do subsolo só poderiam ser fornecidas pelo afundamento ultraprofundo do poço.
Enquanto isso, a preparação de longo prazo para o início das operações de perfuração incluiu: a possibilidade de aumento da temperatura à medida que se aprofunda, aumento da pressão hidrostática das formações, imprevisibilidade do comportamento das rochas, sua estabilidade devido à presença das pressões das rochas e reservatórios.
Do ponto de vista técnico, foram consideradas todas as possíveis dificuldades e obstáculos que poderiam levar a uma desaceleração no processo de aprofundamento por perda de tempo para tropeçar o projétil, diminuição da velocidade de perfuração devido a mudança na categoria das rochas , e um aumento nos custos de energia para propulsores de fundo de poço.
O fator mais difícil foi considerado o aumento constante do peso do revestimento e do tubo de perfuração à medida que se aprofundava.
Desenvolvimentos técnicos na área de:
- aumentar a capacidade de carga, potência e outras características dos equipamentos e equipamentos de perfuração;
- estabilidade térmica da ferramenta de corte de rocha;
- automatização da gestão de todas as etapas do processo de perfuração;
- processamento de informações provenientes da zona de fundo de poço;
- avisos sobre emergências com um tubo de perfuração ou coluna de revestimento.
O afundamento de um poço ultraprofundo deveria revelar a correção ou falácia da hipótese científica sobre a estrutura profunda do planeta.
O objetivo desta construção muito cara era estudar:
1.
Estrutura profunda do depósito de níquel Pechenga e a base cristalina do Escudo Báltico da península. Decifrando o contorno do depósito polimetálico em Pechenga, juntamente com manifestações de corpos de minério.
2.
O estudo da natureza e das forças que causam a separação dos limites das folhas da crosta continental. Identificação de zonas de reservatórios, motivos e natureza da formação de altas temperaturas. Determinação da composição física e química da água, gases formados em fissuras, poros de rochas.
3.
Obtenção de material exaustivo sobre a composição material das rochas e informação sobre os intervalos entre as "juntas" de granito e basalto da crosta. Estudo abrangente das propriedades físicas e químicas do núcleo extraído.
4.
Desenvolvimento de meios técnicos avançados e novas tecnologias para a perfuração de poços superprofundos. Possibilidade de aplicação de métodos geofísicos de pesquisa na zona de manifestações de minério.
5.
Desenvolvimento e criação de equipamentos de última geração para monitoramento, teste, pesquisa, controle do processo de perfuração.
O poço Kola, em sua maior parte, atendeu aos objetivos científicos. A tarefa incluiu o estudo das rochas mais antigas que compõem o planeta e o conhecimento dos segredos dos processos que nelas ocorrem.
Substanciação geológica de perfuração na Península de Kola
A exploração e extração de jazidas de minérios úteis é sempre predeterminada pela perfuração de poços profundos. E por que na península de Kola e especificamente na região de Murmansk, e definitivamente em Pechenga. O pré-requisito para isso foi o fato de esta região ser considerada um verdadeiro depósito de recursos minerais, com as mais ricas reservas de uma grande variedade de matérias-primas minerais (níquel, magnetitas, apatitas, mica, titânio, cobre).
No entanto, o cálculo geológico, feito a partir de um núcleo de um poço, revelou o absurdo da opinião científica mundial. A profundidade de sete quilômetros acabou sendo composta por rochas vulcânicas e sedimentares (tufos, arenitos, dolomitos, brechas). Abaixo desse intervalo, como esperado, deveriam existir rochas separando as estruturas graníticas e basálticas. Mas, infelizmente, os basaltos nunca apareceram.
Em termos geológicos, o Escudo Báltico da península, com cobertura parcial dos territórios da Noruega, Suécia, Finlândia e Carélia, foi erodido e evoluído por milhões de séculos. Explosões naturais, processos destrutivos de vulcanismo, fenômenos de magmatismo, modificações metamórficas de rochas, sedimentação estão mais claramente impressos no registro geológico de Pechenga. Esta é a parte do escudo dobrado do Báltico, onde a história geológica das manifestações de estratificação e minério evoluiu ao longo de bilhões de anos.
Especialmente, as partes norte e leste da superfície do escudo foram expostas à corrosão secular. Como resultado, as geleiras, o vento, a água e outros desastres naturais, por assim dizer, arrancaram (rasparam) as camadas superiores das rochas.
A escolha do local do poço foi baseada na grave erosão das camadas superiores e na exposição das antigas formações arqueanas da Terra. Esses afloramentos aproximaram e facilitaram significativamente o acesso aos depósitos subterrâneos da natureza.
Projeto de poço superprofundo
Estruturas ultraprofundas têm um design telescópico obrigatório. No nosso caso, o diâmetro inicial da boca foi de 92 cm e o final de 21,5.
A coluna de guia de design ou o chamado condutor com um diâmetro de 720 mm previa a penetração até uma profundidade de 39 metros lineares. A primeira corda técnica (invólucro estacionário), com diâmetro de 324 mm e comprimento de 2000 metros; caixa removível de 245 mm, com uma metragem de 8770 metros. A perfuração adicional foi planejada para ser realizada com um furo aberto até a marca do projeto. As rochas cristalinas permitiram contar com a estabilidade a longo prazo da parte não revestida das paredes. A segunda coluna removível, marcada com marcas magnéticas, permitiria amostragem de testemunho contínua ao longo de todo o comprimento do poço. Marcadores radioativos no tubo de fundo de poço foram ajustados para registrar a temperatura do ambiente de perfuração.
Equipamento técnico de uma sonda de perfuração para perfuração de um poço ultraprofundo
A perfuração do zero foi realizada pela instalação Uralmash-4E, ou seja, equipamento serial utilizado para perfuração de poços profundos de petróleo e gás. Até 2.000 metros, o poço foi perfurado com tubos de aço, com uma turbobroca na ponta. Essa turbina, de 46 metros de comprimento, com um cinzel na ponta, foi colocada em rotação sob a ação de uma solução de argila, que foi bombeada para dentro da tubulação a uma pressão de 40 atmosferas.
Além disso, o afundamento foi realizado a partir de um intervalo de 7264 metros pela instalação doméstica "Uralmash-15000", do ponto de vista inovador, uma estrutura mais poderosa, com capacidade de carga de 400 toneladas. O complexo foi equipado com muitos desenvolvimentos técnicos, tecnológicos, eletrônicos e outros avanços avançados.
O poço Kola foi equipado com uma estrutura de alta tecnologia e automatizada:
1.
Exploração, com uma base poderosa sobre a qual está montada a própria torre seccional, com 68 metros de altura. Projetado para implementar:
- afundamento do cano, operações de descida - levantamento do projétil e outras ações auxiliares;
- retenção da coluna principal e de toda a tubulação, tanto no peso quanto durante a perfuração;
- colocação de seções (stands) de tubos de perfuração, incluindo colares, sistema de deslocamento.
No espaço interno da torre, havia também meios da joint venture (descida - subida), ferramentas. Também abrigou os meios de segurança e eventual evacuação de emergência do piloto (sondador assistente).
2. Equipamentos de potência e tecnológicos, unidades de potência e bombas.
3. Sistema de controle de circulação e blowout, equipamento de cimentação.
4. Automação, controle, sistema de controle de processo.
5. Fornecimento elétrico, meios de mecanização.
6. Um complexo de equipamentos de medição, equipamentos de laboratório e muito mais.
Em 2008, o poço superprofundo Kola foi completamente abandonado, todos os equipamentos valiosos foram desmontados e removidos (a maior parte foi vendida para sucata).
Até 2012, a torre principal da sonda foi desmontada.
Agora só funciona o Centro Científico Kola da Academia Russa de Ciências, que até hoje estuda o núcleo extraído de um poço ultraprofundo.
O próprio núcleo foi retirado para a cidade de Yaroslavl, onde agora está armazenado.
Vídeo documentário sobre o Kola Superdeep Well
Novos registros de poços ultraprofundos
O poço superprofundo Kola foi considerado o poço mais profundo do mundo até 2008.
Em 2008, o poço de petróleo Maersk Oil BD-04A, com 12.290 metros de comprimento, foi perfurado em ângulo agudo na bacia petrolífera de Al Shaheen.
Em janeiro de 2011, este recorde também foi quebrado, e foi quebrado por um poço de petróleo perfurado no Domo Norte (Odoptu-Sea - um campo de petróleo e gás na Rússia), este poço também foi perfurado em ângulo agudo com a superfície da terra , o comprimento era de 12.345 metros.
Em junho de 2013, o poço Z-42 do campo de Chayvinskoye bateu novamente o recorde de profundidade com 12.700 metros de comprimento.
