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日志

 
 

科拉超深钻  

2011-11-13 20:37:47|  分类: 新闻.科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科拉超深
成千上万的井钻在地球的地壳比上个世纪的最后十年。这并不奇怪,因为在我们这个时代的搜索和矿产开采不可避免地深钻关联。但是,所有这些井之间,只有一个地球上 - 科拉超深的传奇(SG),其深度还是无与伦比的 - 超过十英里。此外,SG - 对未勘探或开采钻为数不多,但是从纯粹的科学目的:研究我们的星球和他们走在古老的岩石的奥秘。

科拉超深钻 - 地狱 - 地狱之火博客
今天,在科拉超深钻都没有,它在1992年停止。 SG是不是第一个也不是唯一方案,研究地球深部结构。在三个外国井已达到9.1至9.6 km的深度。它的计划是其中之一(德国)将超过科拉。然而,在所有三个钻孔,以及对SG,由于被中断事故和因技术原因还不能延长。
巨型钻井平台,与dvadtsatietazhny房子高大可能很多年,将站在为古迹进步这里记录钻孔深度。
由此可以看出,没有复杂的钻探超深井相比,具有悠久航天航天飞行到另一个星球,徒劳的任务。从地的深处提取岩石样本,不小于月球土壤样本有趣。苏联Lunokhod交付土壤进行了调查,在各种机构,包括科拉科学中心。原来,月球土壤成分几乎完全对应的岩石,从科拉从钻孔深度约3公里绘制。
选址和展望
钻井SG,一个特殊的勘探考察(科拉GRE)。钻孔位置也肯定不是偶然的选择 - 在科拉半岛波罗的海盾。在这里,表面是最古老的约30亿年(地球只有45亿年)火成岩年龄。有趣的是钻了,因为沉积岩厚度为8公里的深度以及在石油开采研究的最古老的火成岩。在采矿爬通常只有1-2公里火成岩。选址对于SG的是,有pechenegsky偏转便利 - 一个巨大的chashepodobnaya结构,仿佛在古老的岩石留下深刻印象。它的起源是连接深断裂。而这里是大型铜镍矿床。而在分配到科拉地质考察队的任务,是确定的地质过程和现象,包括一些功能 - 矿化,以确定双方在大陆地壳层的边界性质,收集有关材料组成和岩石物理状态数据。
   

Геологи В. Ланев (слева) и Ю. Смирнов рассматривают образцы керна.   Буровые коронки. Точно такая же, но именно та, которая была использована при бурении на глубине 12 км, стала экспонатом выставки на Международном геологическом конгрессе 1984 года.


地质学家五Lanev(左)和斯米尔诺夫认为岩芯样品。
钻头。完全一样,但它是一个是在钻至12公里的深度使用,已成为在国际地质大会展览于1984年。
在此之前钻探已建成的地震??数据的地壳部分的基础。他担任了地球图层相交的钻孔发生的预测。有人认为可达5公里深度花岗岩的厚度,在等待更强大和更古老的玄武岩。
因此,钻探选址不远处我们与挪威边境的西北部科拉半岛,10公里的极地镇。极地 - 一个小镇,成长于五十年代旁边的镍精炼厂。在山坡上滚动,风化和雪暴苔原,有“方”每一个都是七五层高的建筑物组成的一面。内 - 两路口地区的街道文化中心有一个酒店。一位来自镇,止于山沟,可见身体和高镍管磨机,对他公里,山,变暗拒绝从最近的采石场堆。附近的镇是县城和镍的一个小湖的道路,另一边的这 - 是挪威。
在土地蕴藏着丰富的地方,战争的痕迹。当您乘坐公共汽车去从摩尔曼斯克到极地,约一半跨在纪念方尖碑小河岸边的小西的人。这是在俄罗斯,凡在1941年至1944年战争前站着一动不动,到巴伦支海靠在所有的唯一场所。虽然总是残酷的战斗和双方的伤亡是巨大的。德国寻求未果打通到摩尔曼斯克 - 在我们北方不冻港之一。 1944年苏联军队冬季成功地突破了前面。
  
在这个钩子被降低,提高了管柱。在左边 - 在一个篮子 - 准备下一个33米长的管道 - “蜡烛”
科拉超深好。在右边:对地质剖面预测。 B.地质剖面,对钻探资料CT(箭头从列A到B列显示在其中遇到的深度可预见的岩石)的基础之上。在这一部分的上部(长达7公里)部分 - 与火山岩(辉绿岩)和(砂岩,白云岩)沉积岩层的元古代地层。低于7公里 - 与重复连发(主要是片麻岩和角闪岩)太古代岩石的厚度。她的年龄 - 2.86亿年。 B.钻孔钻有许多树干和丢失(低于7公里)的形状像一个巨大的支植物根部。像风好,因为不断的演练中的稳定性较差品种的方向偏转。
从极地到超深 - 10公里。这条路过去的工厂去,那么坑边缘,然后爬上山。从传给你一个小盆地,安装和钻探。她的身高 - 与dvadtsatietazhny房子。对于每个在这里的极地变化是“看守”。远征的结果约有3000人,他们住在两栋房子。随着时光能够听到抱怨的一些机制钻探。沉默意味着钻探某种原因来到休息。冬季漫长极夜 - 和那里去,从十一月23号至1月23号 - 整个钻机灯闪亮。通常添加到他们的极光。
工作人员很少。在科拉地质勘探考察,为创建正想钻好,高素质的专业队伍。 GRE的,有才华的领导者,入选团队,首席几乎未受挑战D.胡伯曼。总工程师一Vasil是为钻探工作。他指挥演练A. Batishchev,他们每个人都简称Lehoy。地质是在弗吉尼亚州鹿,和地球物理学充电 - 尤里库兹涅佐夫。处理核心和核心存储建设新的伟大的工作举行了地质学家斯米尔诺夫 - 一个谁了“珍惜内阁”,这是我们仍然知道。在进行研究在SG出席超过10个研究机构。人的团队和他们的“Kulibin”和“左撇子”(特别是不同S. Tserikovsky)谁发明并生产了多种设备,有时让最困难的,看似无望的情况下退出。他们创造的这个装备精良的车间这里的许多必要的工具。

На этом крюке опускали и поднимали колонну труб. Слева - в корзине - стоят подготовленные к спуску 33-метровые трубы - "свечи". 


历史钻探
钻探开始于1970年。开挖深度的7263米了4年。她领导的串行设置,通常是在石油和天然气使用。由于不断风寒全塔不得不用木板鞘边缘。否则,别人谁在解除管柱时间必须在上面,工作是不可能的。
然后是每年的突破,新塔的建造和安装相关的专门设计的钻机 - “Uralmash - 15000”。据曾与所有进一步深钻的帮助。新工厂 - 一个更强大的自动化设备。涡轮钻井用 - 它不转动时,整列,但钻头。通过柱压应用于钻井泥浆,在一个多级旋转涡轮底部的地位。它的总长度 - 46米的钻头完成汽轮机214毫米(通常被称为冠),其中有一个圆形的直径,所以在中间一栏仍然未钻孔岩 - 核心直径60毫米。通过对汽轮机的所有部分是管 - 核心接收器,其中提取的岩石收集列。与钻孔泥浆碎石须在表面上。
  
选择核心样品。
在核心样本,以正确的斜条纹都清晰可见,这意味着这里的以及通过设在一个角度层层传递。
列的质量,以及沉浸在与泥,约200吨。尽管这是一个事实,即使用专门设计的轻合金制成的管子。如果你出了普通钢管的列,它会破坏其自身的重量。
困难,有时很意外,在钻井取芯深度和伟大的过程中有很多。
为飞行开挖,明确钻头磨损通常是7-10米(李嘉欣,或周期 - 是与涡轮和钻探工具,实际钻探和列完全恢复列的后裔。)自钻需要4个小时。而发生在上升和12公里列下降18小时。当升降柱自动解析为长节(蜡烛)33米,每月设法钻在最后5公里的驾驶以及使用了60米,平均50公里管道。这就是磨损程度。
独特的核心库,在货架上,以便在箱子,编号,在核心传播dvenadtsatikilometrovoy好。
为了一个钻孔深度约7公里相交一个强大的,相对单一的岩石,因此,井筒顺利,几乎对应的钻头直径。工作的进展,我们可以平静地说。然而,走在7 km深度不太稳定骨折,用非常坚硬的岩石层互数 - 片麻岩,角闪岩。钻井复杂。枪管有一个椭圆形,有很多空洞。事故频发。
该图显示了地质剖面初步估计,而且是在钻井数据为基础。有趣的是注意(列B)该井层坡度约50度。因此,很显然,岩石,由井相交,表面化。然后你可以记住已经提到的“珍惜更衣室”地质学家斯米尔诺夫。在那里,他躺在一方面样品取自水井,另 - 关于在从井,其中去了相应的层距地面措施。该岩石几乎完全重合。
1983年标志着迄今为止无可匹敌的纪录:在超过12公里钻孔深度。工作停了下来。
走近国际地质大会,其中,根据规划,在莫斯科举行。为了准备这Geoekspo展览。会议决定,不仅阅读了SG结果的报告,但也显示在现场和提取岩石样本的国会工作人员。向国会发表了专着“的科拉超深”。
展览Geoekspo标榜对SG和最重要的工作大排挡 - 达到创纪录的深度。有意见认为有关的技术和产品的钻探工作提取岩石样本,照片,设备和技术人员告诉令人印象深刻的图形。但是,参与者和国会客人最大的关注吸引了公平的替代显示细节:用硬戴牙最常见的,并且很少porzhavevshaya钻头。在标签上说,它已钻探在12 km深度。这种钻头连专家惊讶。也许,所有不自觉地希望看到一些技术的奇迹,或许与钻石设备...他们仍然不知道该怎么SG旁边钻收集了完全相同已经porzhavevshih钻头大桩:因为他们不得不更改为新的钻探大约每7-8米。
许多代表希望国会在科拉半岛见证独特的钻孔,看看什么是真正在苏联达到了创纪录的钻井深度。这种背离已经发生。他们举行了国会第一次会议举行。代表们发现了钻,当他们提出了井柱,断开从33米的部分了。 SG照片和有关报纸和杂志的文章走到了世界上几乎所有国家。发出一张邮票,举办spetsgashenie信封。我不会列出各种奖项的获奖者的姓名,并为工作奖励... ...
但假期结束后,有必要继续钻探。它开始在第一个航班1984年9月27日重大事故 - 在上海历史“黑色日”。该井是不宽容当它永久的漠视。在之前进行的钻探出在它的墙壁的时候,这些谁没有固定的水泥钢管将不可避免地被改变。
起初一切顺利随便。钻井执行其正常运作,经过钻柱的其他部分之一是降低到后者,包括泵管上附泥交付。开始钻探。在远程操作的设备表现出正常的运作模式(转数的钻头,其对岩石的压力,对涡轮等旋转液体流量)。
另一个钻孔在12 km深度9米的间隔,历时4小时,达到了12.066公里深度。准备解除列。审判。不要去。在这样的深度超过一次观察到的“坚持”。这是当一些列的部分似乎粘在墙上(也许上面的东西一旦崩溃,它和楔位)。到列从地方转移要力量,其重量比(200吨)更大。这是在这个时间的情况,但该列不移动。有一点补充的努力,并大幅放缓针的证词。列强烈松了口气,在正常情况下操作,如不能减肥。开始上升:轮流拧开后,其他部分之一。在悬挂上具有不均匀的底边较短的管片钩最后上山。这意味着,在井不仅涡轮钻具,钻管和5公里... ...
七个月试图得到它。毕竟,不只是失去了5公里的管道,和五年的工作成果。
然后,所有企图夺回失去的停止并再次启动了钻孔深度7公里。我必须说,这是在第七英里的地质条件特别困难的工作。钻井技术工作,通过对每一个试错的方法步骤。而从深度约10公里 - 更是难上加难。钻井,作业,设备和设施的限制。
因此,事故等在这里的任何一分钟。他们准备就绪。想提前的方法和手段,通过消除它们。典型的硬故障 - 钻井布局的损失,以及对钻杆列的一部分。淘汰的主要方法 - 正上方的损失部分,从这个地方钻一个新孔绕过窗台。一共有12口井钻在这些侧翼茎。其中四名 - 舒展从2200至5000米此类事故的主要成本 - 失去了工作多年。
只有在国内井表示 - 垂直“洞”,从地面,底部。实际上,这是不正确的。特别是如果超深水井和跨越了不同密度的倾斜层。然后,它蜿蜒喜欢,因为不断的演练中的稳定性较差品种的方向偏转。每次测量后,这表明井的坡度超过了允许的,它必须尝试“回归的地方。”要做到这一点,再加上降低钻井工具是特殊的“whipstocks”,帮助降低钻井角孔。经常遇到的钻探工具和管道损失的事故。在此之后,一个新的桶必须做,因为我们已经说过,加强备用。所以,想象一下它看起来像在地球上还有:一种在一个巨型的植物根部深度分支。
在这个特殊的原因,最后阶段的钻井时间。
经过重大灾难 - “黑日”1984年 - 再次来到了12公里只需6年深度。 1990年,最高达到 - 12 262公里。经过几次意外相信更深打不通。所有的现代技术的可能性已经用尽。它仿佛地球不希望开放他们的秘密。在1992年停止钻井。
研究工作。目标和方法
其中最重要的目标之一是获得岩石柱全长钻井岩芯样品。而这个任务完成。世界上最长的核心标记的,作为一个统治者,仪表是??在正确的顺序放在盒子。经过了数箱和样品指定数量。在仓库中的所有这些箱子接近900人。
现在你只需要研究的核心,这实在是在确定的岩石,它的组成,性质和年龄结构是必不可少的。
但岩样,上升到表面有比数组不同的属性。在这里,他被释放的巨大压力,在深度存在。在钻井过程中,他破获,美联储泥。即使你重新创建一个特殊的前房深度的条件下,所有的样品测量相同的参数数组中的不同的。还有一小“zakovyka”:每百米钻以及没有获得100米的核心。在从500多公里的核心深处SG平均产量只有约30%,从900多km的深度它有时只有2-3厘米厚,相对应的最稳定的阶层数斑块。
因此,核心,从井LFG提出不提供有关基础岩石的完整信息。
井钻探的科学目的,所以我们用现代研究方法的完整范围。除了核心样本提取一定的研究,其自然发生岩石的属性。不断监测井的技术状况。测量树干周围的温度,天然放射性 - 伽玛射线脉冲中子辐照后,岩石电磁特性引起的放射性,对弹性波的传播速度,研究了在液体和气体组成。
到7公里的深度使用的串口设备。在伟大的深度和在较高温度下工作所需的特殊termobarostoykih设备的创建。特别困难出现在最后阶段的钻探,当温度接近200℃良好,超过1,000个大气压的压力,串行设备可以不再起作用。来到援助局地球物理和一些科研院所的实验室配置,生产单份termobarostoykih设备。因此,所有的工作时间只对国产设备。
总之,井研究了足够的细节,它的整个深度。调查是分阶段进行的,大约每年一次,后井加深1公里。每次之后,评估材料的可靠性。相应的计算,确定了岩石的大小。发现了一个明确的交替和病床已经知道如何滋生密闭腔和相关信息的部分损失。据悉,以字面意思是“面包屑”,以确定物种和在此基础上重新建立一个对??什么是“隐蔽”以及全面的了解。总之,有可能建立一个详细的岩性列 - 显示一个岩石和它们的属性交替。
从我自己的经验
关于一次的时候,下一阶段的钻探已完成年 - 为1英里井加深,我也到SG进行测量,这是委托给我。那么在这个时候通常是一个月清洗和研究之用。预定停留的时间总是提前知道。为工程电报,电话也来得早。该设备是测试和封装。在边境地带私人工程相关的手续已得到满足。最后一切都解决了。让我们去。
我们集团 - 小友好小组:开发井弹丸,一个新的陆基和我的开发 - 卫。我们到达10天测量。会见在井的技术状况的数据。制定和批准详细的测量计划。收集和校准设备。我们正在等待呼叫 - 从一个良好的呼吁。这是我们转“潜水”的三分之一,但是,如果拒绝前辈,也给我们。这一次,他们的一切,为了他们说,明天上午将结束。与同旅地球物理运营商,其中注册从井设备的信号,并在血统和井下工具兴起的所有操作指挥和解除机制我们,他们设法鼓复卷机和缠绕在同样的12公里电缆它,这是降低到钻孔的工具。职务和钻探。
这些徽章骄傲地穿着那些谁在SG工作。
工作开始了。该设备是降低到钻孔数米。最后检查。在这里,我们走。该下降是缓慢的 - 约1公里/小时,信号的连续监测,从底部到来。到目前为止,一切都很好。但这里猛地在第八公里信号消失。这意味着什么是错的。完全恢复。 (以防万一,我们已经准备了第二组的设备。)开始检查所有细节。这一次是电缆故障。它被替换。这需要超过一天。新的下降了10个小时。最后,观察信号说:“在第十一届公里收益。”经营团队:“开始录音”。什么和如何 - 在节目预画。现在,我们需要一些时间来提高和降低在给定的间隔井下工具进行测量。这一次的设备已履行正常。现在完全康复了。提高到3公里,突然电话lebedchika(他是一个具有幽默感的人)说:“绳子结束了。”如何?什么?唉,电缆断裂... ...井下工具和8公里的电缆被留在底部躺着... ...幸运的是,有一天钻井能提高这一切,使用方法和为消除这种紧急当地工匠设计的配件。
结果
对超深钻探工程确定的目标已经实现。设计和制造专用设备和技术是超深钻,同时也为研究非常深入钻探井。收到的信息,我们可以说对物理状态,在其属性和自然发生的岩石组成和核心“第一手”到了12 262米深处
一个伟大的礼物,给了祖国和浅水 - 范围1.6-1.8公里。目前已开通,工业铜镍矿 - 发现了一种新矿石的视野。而且很方便,因为当地镍矿植物是不够的。
如上所述,以及预后的地质剖面是没有道理的(见第39页插图)。这幅画,这是预料中的前5公里,良好的拉伸七英里,然后有非常意外的岩石。预计到7公里未发现玄武岩的深度,即使降低到12公里。
预计到边界,这给在地震测深最大反射 - 这是花岗岩的水平,到更加坚固的玄武岩层通过。事实上,原来,有少强和密度较低的裂隙岩体 - 太古代片麻岩。这没想到。而且这是一个全新的地质和地球物理资料,这使得对深部地球物理研究的数据不同的解释。
出乎意料,基本上有关矿化在地壳深层进程的新数据。因此,在9-12公里的高度多孔岩石裂隙中遇到的深度,饱和地下水矿化水严重。这些水域 - 一个矿化源。曾经以为,这是唯一可能在更浅的深度。它是在黄金的含量高的核心发现这个范围 - 高达1吨的岩石,每1克(即被认为是工业发展的适宜浓度)。但将永远不会有盈利的黄金提取的深度?
改变以及对在玄武盾领域地下深部温度分布的热政权的想法。在一个由温度梯度获得6公里深度20 ° C为1,而不是预期(和顶部)16oS到1公里。显示,一半的热流放射来源。
钻孔独特的科拉超深井,我们学到了很多东西,同时也意识到我们多么少仍对他们的行星结构的认识。
候选技术科学A. Osadchy。
作者表示感谢,对地质矿物学科学尤里库兹涅佐夫协助医生在对这篇文章的工作。
参考
科拉超深。莫斯科:Nedra,1984。
科拉超深。科学成果和研究经验。 M.,1998。
科兹洛夫斯基EA世界论坛地质学家。 “科学与生活”№10,1984。
科兹洛夫斯基EA科拉超深。 “科学与生活”№11,1985。

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