Техника - молодёжи 1984-01, страница 47

Речь идет о создании принципиально нового способа бурения. Начнем с того, что на буровой в Оклахоме применялся ныне широко распространенный в мире роторный способ бурения, при котором буровой инструмент приводился в движение благодаря вращению всей многокилометровой плети стальных труб. При турбинном бурении — а именно оно (и опять-таки впервые в мире!) применено при проходке Кольской сверхглубокой — многосоттонная колонна остается неподвижной, вращается одно долото. Тяжелые стальные трубы можно будет заменить на легкосплавные, каждый метр которых в 2,4 раза легче! А используя трубы из алюминиевых сплавов (семикилометровая колонна которых весит всего 100 т), можно обойтись «штатной» уралмашевской буровой, а не создавать «монстров».

— В зависимости от крепости пород, — объясняет технолог Б. В. Кузин, — можно увеличивать число секций турбины, доводя их в случае надобности до сотни единиц. Соответственно возрастает и мощность агрегата. Такие турбобуры не могут эффективно работать менее чем при 400 об/мин. С другой стороны, оптимальный режим разрушения пород требует 100—110 об/мин.

Соединить столь разноречивые требования в одном узле позволил созданный коллективом ВНИИБТ уникальный редуктор, лицензию на который у нас закупил ряд стран.

Ни один бурильный мастер в мире, сколь бы большим опытом работы он ни обладал, не энает, с какой скоростью вращается у него долото на забое. В Заполярном знают: вот уже более двух лет здесь создан и успешно работает прибор, замеряющий частоту вращения турбобура — турботахометр.

Список изобретений и находок на СГ-3 можно продолжать долго. Но дело, пожалуй, не в количестве новинок, а, если так можно выразиться, в их качестве. Здесь не встретишь «проходных», сделанных по случаю изобретений. Каждое из них имеет огромное значение не только для СГ-3 — для всей отрасли, промышленности в целом. Большинство новинок вобрало в себя уже достигнутый на сегодня уровень техники и технологии и заключает в себе все приметы техники завтрашней. Суть даже не в оценочных эпитетах: «впервые в мире», «впервые в стране», «впервые в отрасли». И так ясно, что столь сложное предприятие, как путешествие вдоль радиуса планеты, стало возможно только благодаря мощному научному и техническому потенциалу нашей страны.

Главное заключено в убеждении каждого работающего на СГ-3 — от буровика до лаборанта: через устье сверхглубокой проходит передний край НТР. СГ-3 стала своего рода «Заполярным Байконуром», где начинает осуществляться вековая мечта человечества о покорении геокосмоса.

СПУТНИКИ ДЛЯ ГЕОКОСМОСА.

Когда умолкает гул насосов, заменяется долото и торжественно, как святыня, уносится в лабораторию керн, жизнь у устья сверхглубокой ие затихает. Наоборот! В скважину запускают десятки чутких датчиков, приборов, всевозможных аппаратов, которые рассказывают исследователям о «самочувствии» земной коры.

Эти подземные спутники Земли замеряют пульсации электрических и магнитных полей, сообщают о химическом составе и физических свойствах пород, замеряют их диэлектрическую проницаемость и уровень радиоактивности и многое другое. С ростом глубины требования к геокосмическим зондам становятся почти такими же, как и к космическому оборудованию. Приборы и датчики должны иметь небольшой размер, чтобы без помех продвигаться даже по узкому и длинному стволу, выдерживать температуру до 300 С и давление до 2000 атм, стойко переносить удары и при этом сохранять прочность, надежность.

Исследование керна ведется параллельно с изучением открытых стенок ствола. Впервые появилась возможность в разнообразнейших условиях связать поверхностные геофизические методы исследований с наличием тех или иных слоев или пород в недрах.

Свое первое крупное открытие, подтвердившее прогнозы сейсмологов, геологи СГ-3 совершили на глубине 1700 м. Турбобур вскрыл крупную, ранее неизвестную сульфидную медно-никелевую залежь. Она стала весомым аргументом е пользу глубинных поисковых работ, причем не только в Заполярье, но и во многих других рудоносных провинциях страны.

Что и говорить, открытие залежи — событие сколь редкое, столь и приятное. Другая приятная неожиданность для геологов заключалась в том, что с больших глубин в керне довольно часто попадались обломки пород, сцементированные кварцем и кальцитом, сульфидами меди, свинца, цинка и кобальта. Даже на глубинах свыше 7 тыс. м то и дело встречались проявления маг-нетитовой, сульфидной и других видов минерализации. Все это свидетельствовало о том, что формирование и размещение глубинных место

рождений происходит так же, как в приповерхностных слоях.

Еще одно крупное научное открытие сверхглубокой привело к новому пониманию процессов, протекающих в древних фундаментах.

— Балтийский щит остыл, — предсказывали до начала бурения многие геофизики. — Это «булыжник»! В нем понижен температурный градиент, он пассивен в отношении ру-дообразования. И действительно, примерно на глубине в 4 тыс. м температура в щите выросла лишь до 40° С. А ниже случилось неожиданное: температурный градиент выровнялся до своего обычного уровня, так что к 11-километровому рубежу вместо ожидаемых 100 с небольшим градусов температура забоя достигла 20(fa

Поскольку при повышении температуры до 150° из строя вышли все полупроводники, пришлось срочно менять электронику. Геофизики перестроились «на ходу», заменили аппаратуру на новейшую, способную работать при температурах до 250° С и гидростатическом давлении в 1700 атмосфер. При этом прикидывали возможные причины температурной аномалии. Что это — древнее выветривание пород, приведшее к температурной эрозии? Или действие ледникового «компресса», поскольку щит длительное время был прикрыт ледниковой шапкой? А может, и то и другое вместе?..

Вопросы сформулированы, эксперименты начались. Отладка систем наблюдения позволит исследователям выбрать окончательный вариант гипотезы.

...Накануне прохождения забоем СТ-3 отметки в 7 тыс. м на буровой царило радостное оживление. Еще бы! Впервые в мире забою предстояло пересечь раздел Конрада, отделяющий, как считалось до сих пор, гранитные и базальтовые слои друг от друга. Ожидалось, что вот-вот керноприемный снаряд доставит на поверхность вещество из базальтового слоя литосферы.

Когда ожидание достигло апогея, провели контрольные геофизические испытания. Наличие скоростного раздела сейсмологи 'подтвердили, а вот в керне никаких изменений так и не произошло. Не было их и ниже...

Назревала сенсация: не обнаружен раздел Конрада, от которого все поисковики пляшут, как от печки, ища рудные залежи! Послойная теория строения земной коры не выдержала первой экспериментальной проверки. Между тем турбобур забирался все глубже, а конца-краю гранитам не видно. Впрочем, сейсмологи засекли еще одну, очередную площадку отражения. На этот раз утверждают, что базальтовые слои будут вскрыты на глубине 13 км.

44