Техника - молодёжи 1964-02, страница 12

При бурении скважин современными средствами первые два километра проходят за несколько дней, зато на последующие километры требуются месяцы, И все потому, что долото на больших глубинах быстрее изнашивается — как правило, через каждые 5—10 м. Чтобы сменить долото, все трубы нужно вытащить на поверхность.

Столь длинную колонну труб, разумеется, не поднимают всю сразу, а разбирают на звенья — «свечи», как говорят бурильщики. Вот, наконец, вытащено последнее звено с турбобуром. Сменили долото за несколько минут. Начинают снова собирать трубы, опускать их обратно в скважину. На все это уходит иногда 15—20 часов.

При таком методе понадобится не одни год, чтобы добраться до мезозойской высококачественной нефти. А чтобы «коснуться рукой» мантии — лет десять, не меньше.

Известный-ученый М. А. Капелюшни-ков еще в тридцатых годах пытался произвести бурение без подъема и опускания труб. Но свои опыты ему не удалось довести до конца.

После войны сотрудники Всесоюзного научно-исследовательского института буровой техники в содружестве с саратовскими нефтяниками продолжили разработку этой интересной идеи.

И вот, наконец, создан новый метод бурения, каким рисовался он в воображении ученых и конструкторов. Трубы все время остаются в скважине, опускают и поднимают только турбобур с долотом. Они проходят внутри труб.

Чем же отличается новая конструкция от обычной?

Турбобур сделан разъемным. Статор турбины соединен с колонной труб, а ротор свободно извлекается. На конце ротора закреплено специальное долото. Прн спуске ротор с долотом в вертикальном положении проходит внутри труб. Когда долото дошло до диа «забоя», его с поверхности переводят в рабочее положение, то есть в горизонтальное. В этом положении долото несколько больше диаметра трубы и им можно бурить. Когда требуется сменить долото, в трубы на канате опускают захват и с его помощью навлекают ротор турбины вместе с долотом. При этом долото как бы складывается и в таком виде проходит внутри трубы.

Новым методом бурения уже пройдены две опытные скважины глубиной в 2 100 м.

Вот что рассказывает инженер П. Н. Апостольский, который участвовал в бурении опытных скважин:

— Вторая скважина бурилась суровой зимой 1963 года. Но даже в таких трудных условиях на глубине 1 800—2 тыс. м мы делали 8—9 долблений в сутки, а не 2—3, как обычно. Как все мои коллеги, я всегда мечтал об облегчении труда бурильщиков. Сравните две цифры: 1 час и 6 часов. Только час мы тратим на смену долота, а раньше на извлечение и спуск труб на такую глубину требовалось 6—8 часов.

Трудно переоценить громадное значение нового метода, рожденного в Советском Союзе. Э го не только облегчение труда бригады, его механизация и автоматизация, не только сокращение сроков бурения нефтяных и газовых скважин. Это новые данные для науки, от которых зависит судьба не одной гипотезы.

С. ГРИГОРЬЕВ, доктор технических наук, лауреат Государственной лремим

Всюду под нашими ногами на глубине нескольких десятков километров в толще земных пород проходит таинственная вездесущая граница — «поверхность раздела сейсмических волн Мохоровичича».

Она названа так в честь югославского ученого, который установил, что всюду на земном шаре на некоторой глубине существует поверхность. где скорость сейсмических волн скачком возрастает со скорости примерно 6,3 км/сек до скорости, превышающей 8 км/сек.

Эта поверхность под материками проходит в среднем на глубине 37 км, под горными областями она «ныряет» на 70—80 км, в равнинных и прибрежных районах поднимается до 15—25 км. Но ближе всего к поверхности она поднимается у дна океана. Здесь глубина ее залегания составляет всего 5—10 км.

Мы до сих пор не знаем, что это за поверхность! Почему она существует повсеместно, но проходит на различной глубине? Почему плотность пород над поверхностью всегда меньше, чем под ней?

«тридцать три одежки» земной коры

Если вырыть шахту глубиной 100 м и замерить температуру грунта на ее дне и на поверхности, то окажется, что внизу она примерно на 3° выше. Еще 100 м глубины увеличат эту разницу еще на 3° и т. д. В принципе всю поверхность земного шара можно было бы усеять такими Шахтами и в каждой из них замерить температуры по глубине. Если теперь точки с одинаковыми температурами соединить, мы получим так называемые изотермические поверхности Образно гово

ря, земная кора состоит из множества невидимых «одежек» — изотермических поверхностей разной температуры: скажем, поверхность 100°С, 150° С, 200° С и т. д. Среди этих поверхностей особый интерес представляет поверхность температур критического состояния воды.

Напомним, что вся вода при температуре +374°С и давлении выше 225 атмосфер без кипения превра щается в пар. Поэтому температура 374°С получила название критической. Она повышается, если в воде растворены какие-нибудь вещества. Скажем, 10% раствор пова ренной соли имеет критическую температуру около 450°С

Но какое отношение имеют изо термы и критическая температура к поверхности Мохоровичича? А вот какое: расчет показывает, что изо термическая поверхность критической температуры воды должна находиться примерно на глубине 15 км. В действительности она под материками уходит на вдвое большую глубину, а под океанами на вдвое меньшую.

Но ведь такую же тенденцию обнаруживает и поверхность раздела сейсмических волн Мохоровичича!

Однако эта любопытная аналогия останется не более как формальным совпадением, если не удастся показать, что физико-химические процессы, происходящие на большой глубине вблизи критической изотермы, неизбежно приводят к увеличению плотности нижних слоев и уменьшению плотности верхних Только в этом случае поверхность критической изотермы можно отождествить с поверхностью Мохоровичича.

пульсация на разделе

В термодинамике хорошо изучено поведение воды вблизи критической точки. Однако в толще горных пород в присутствии растворимых веществ переход воды через критическую точку сопровождается необычными и важными эффектами Прежде всего при температуре и огромном давлении, царящих вблизи поверхности критической изотермы, вещество пород растворяется в воде гораздо быстрее, чем в нормальных, привычных для нас условиях. Опускаясь сверху к поверхности критической температуры, вода вымывает хорошо растворимые тяжелые соли магния, железа и кальция. Достигнув горизонта критической температуры, вода мгновенно превращается в пар, а значительная часть содержащихся в ней растворенных солей отлагается в слоях, расположенных ниже критического горизонта.

Получившийся пар, в отличие от воды, уже «е «стекает» вниз, а, подчиняясь газовым законам, стремится расшириться во все стороны, в том числе и вверх. Поднявшись выше критической изотермы, пар конденсируется, получившаяся при этом вода растворяет в себе новую порцию тяжелых солей, снова стекает вниз, испаряется, отлагает соли и т. д. На границе критической температуры получается своеобразный «маятник», совершающий незатухающие колебания около «нулевой

8