Рейтинг фильтров для воды

Мы протестировали и выбрали лучшее очистное оборудование и бытовые фильтры

Что собой представляют сверхглубокие скважины, для чего они необходимы?

Изучение геокосмоса занимает научные умы с середины прошлого века. Земная кора — самый сложный для исследования объект, поскольку проникнуть в ее глубины долгое время не представлялось возможным.

Геологи получали данные о строении земли только на основании горных пластов, извлеченных на поверхность в результате тектонической активности или забора поверхностных пород. Но с развитием сверхглубокого бурения скважин геология шагнула далеко вперед.

Что это такое, зачем их бурят?

foto49971-2Активное бурение земной коры началось с приходом эры нефти в 50-60 годах XX века.

Хотя единичные попытки бурения с целью ее поиска и других полезных ископаемых предпринимались еще в середине XIX века.

Так, в 1848 году на нефтяном месторождении близ Баку пробурили скважину при помощи деревянных штанг глубиной в 21 м.

Постепенно технологии и потребности делали скважины глубже и глубже. Но кроме практического назначения они никаких других функций не выполняли. А необходимость в изучении земной коры возрастала пропорционально развитию прогресса.


В СССР уже в конце 1950-х годов бурили мелкие скважины, глубиной до 3-х км. Но в 1960-1962 году была составлена и обозначена программа «Изучения недр Земли и сверхглубокого бурения». Первая и единственная в мире на тот момент. В ее разработке участвовали научные деятели со всего союза и авторитетные геологические организации.

Согласно ей скважины классифицировались на глубокие (от 3 до 7 км) и сверхглубокие (свыше 7 км). Однако, несмотря на это, нескольким уже существующим в СССР скважинам было присвоено звание сверхглубоких, хотя указанной глубины в 7 км они не достигли, но преодолели рубеж в 5 км.

По программе было заложено бурение более десятка сверхглубоких скважин, в числе которых была и знаменитая Кольская. В конце 80-х годов «бурильный бум» охватил США и ФРГ, которые не желали уступать пальму прогрессивного первенства.

Однако в какой бы части света не бурились сверхглубокие скважины — цель в подавляющем большинстве у них была одна — помочь ученым в исследовании космоса. Изучение глубоких слоев земной коры — главное назначение сверхглубокого бурения. Однако, если случалось обнаружить месторождение ценных полезных ископаемых, скважину переводили в режим промышленной.

Проблемы бурения

В случае с бурением сверхглубоких скважин бурильщики столкнулись с рядом проблем, которые долгое время тормозили бурильный процесс и становились камнем преткновения для исследования добытых образцов керна. Причем нарастают они даже не пропорционально глубине, а как бы по экспоненте.

Геологи традиционно делят их на 2 группы:

  1. foto49971-3Геологогеофизические факторы. Сюда входит:

    • изменение давления в толще пород,
    • их нестабильность (осыпаемость, мягкость, образование пустот),
    • наличие газоводоносных пластов,
    • высокие температуры на глубине.

    Все это усложняет работу геофизических приборов, буровых двигателей и бурильных растворов.

  2. Технические факторы. В данную группу относятся разнонаправленное воздействие бурового раствора на стенки скважины при спуск-подъёмных операциях. А также восстановление циркуляции в системе, увеличение времени взаимодействия раствора со стенками скважины и времени на промывку.

Совпадение обоих групп факторов сильно увеличивает длительность разработки сверхглубоких скважин. Держать под контролем при таком стечении обстоятельств резкие колебания давления в колонне, толщину и пласт глинистых слоев максимально затруднительно.

Совокупность данных проблем повышает опасность дифференциальных прихватов буровой головки, как это многократно случалось при бурении Кольской. Что в итоге привело к обрыву 5 км труб и разработке нового ствола с глубины 7000 м.

Когда скважина достигает планируемой глубины, либо же ученые останавливают бурение по другим причинам, работы на объекте не прекращаются. Ученые продолжают изучение грунта, наблюдают за колебаниями температуры и давления в стволе скважины, опускают в него различные датчики, проводят эксперименты.

Сегодня существует предположение, что бурение скважин в местах тектонической активности и последующее наблюдение за ними, позволит сейсмологам еще точнее прогнозировать землетрясения.

Какой глубины достигает?

По решению Ярославского государственного научно-производственного предприятия «Недра» скважины поделили на:

  1. foto49971-4Мелкие. Менее 1 км. Редко имеют научное значение. Чаще их бурят с целью поиска или добычи твердых/жидких/газообразных полезных ископаемых.
  2. Глубокие. Это уже скважины научного назначения в континентальной земной коре. Глубина от 3 до 7 км.
  3. Сверхглубокие. От 7 км. Иногда имеют не только научное, но и поисково-добывающее назначение.

    Их строят для поиска глубоко-залегающих месторождений нефти и газа. Так например, произошло на юге США, где из 400 скважин 4 преодолели отметку в 9 км и внедрились в карман глубоко-залегающей нефти.

Максимальная проектируемая длина сверхглубокой скважины составляла 15 000 м — это был проект Кольской. Но в реальности эту длину удалось покрыть лишь на 82% и пробурить на 12262 м вглубь земной коры.

Другой проект разработали в Азербайджане. Согласно ему 11-километровая Саатлинская скважина должна была пролить свет на особенности земной коры в Куринской впадине. Но работы остановили досрочно на отметке 8324 м.


Геологическое строение

Если составить схематичный рисунок в виде вертикального разреза земной коры, то скважина имеет вид клина с сужающимся концом в глубине. В реальности все немного не так.

Поскольку скважина никогда не бывает идеально ровной, то есть под углом строго 90 градусов к поверхности, то она искривляется. А зачастую имеет несколько ответвлений разной глубины и смотрится как перевернутое дерево. Чем больше ответвлений, тем больше трудностей возникло у бурильщиков в процессе работы.

Диаметр даже самой глубокой вертикальной скважины в более чем 12 км на верхней точке составляет 39,4 см, а в нижней 21,4 см. То есть любая сверхглубокая имеет телескопическую конструкцию.

При строительстве Кольской сверхглубокой максимальная погрешность отклонения от вертикали планировалась не более 2-3 градуса на 1 км. В итоге бурильщикам почти удалось удержаться в рамках этих цифр. Между тем, как отклонение сверхглубокой скважины КТБ-Оберпфальц ФРГ в Баварии составило целых 25 градусов!

Скважину обсаживают до максимально возможного уровня, а стенки заливают цементом для стабилизации на верхних уровнях. Как правило, это первые 30-50 м.

Скорость бурения при отсутствии поломок и аварий в штатном режиме составляет порядка 1-3 м/час. Но оно ведется с перерывами, которые необходимы для поднятия буровой колонны, а это 30-50 см в секунду. Также перерывы нужны для охлаждения бура.

Особенности отрасли

Новая отрасль геологии потребовала от советских бурильщиков нового подхода и разработок, опережающих свое время. Многие технические достижения сверхглубокого бурения открылись через метод проб и ошибок, от которого не могли уберечь ни одни научные умы.

Итак, как осуществляется бурение:

  1. foto49971-5Забой осуществляется турбинным или роторным методом. Идеальной признана их пооочередная комбинация, которая применялась при бурении Кольской.
  2. Высокая температура на глубине осложняет работы, а потому бурильщики используют специальные жидкие термостойкие смеси на разной основе.

    Так, водная основа выдерживает до 240°С, нефтеэмульсионная справится с диапазоном от 240 до 300°С, а полностью нефтяная остается стабильной даже при 350°С.

  3. Выбор подходящей обсадной конструкции для скважины никогда не бывает оптимальным из-за сложностей получения данных о точном давлении и самое худшее — невозможности точно спрогнозировать его скачки.
  4. Чем меньше угол искривления ствола к поверхности, тем меньше изнашивается буровой инструмент. Для стабилизации применяют центраторы или КНБК маятникового типа.

ТОП в России и мире

За время существования программы сверхглубокого бурения был пробурен не один десяток скважин. Некоторые из них до сих пор выполняют свою функцию. Другие же заброшены.

В СССР

НазваниеИстория и назначениеТекущий статусГоды разработкиГлубина (в м)План (в м)Место
Аралсорская СГ-1Первая сверхглубокая в мире. Бурилась с целью установления принципиальной возможности образования нефтегазовых месторождений в глубоких недрах крупнейшей на земном шаре (1000 км в поперечнике) Прикаспийской впадины. Несмотря на хорошую обсадку и укрепленный канал, возникло сильное смещение бурильной штанги и работы свернули.Заброшена и законсервирована1962—19716806Не предусмотренПрикаспийская низменность
Биикжальская СГ-2Заброшена и законсервирована1962—19716700Не предусмотренПрикаспийская низменность
Кольская СГ-3 Глубочайшая скважина в вертикальном срезе. Данные полученные в ходе бурения внесли значительный вклад в развитие геологии. Работы прекращены из-за искривления ствола, самозаклинивания механизма и каверноообразования.Заброшена и законсервирована1970—19911226215000Кольский п-в, 10 км к западу от г. Заполярный
Уральская СГ-4Разрабатывалась с научными целями. Бурение проводилось с непрерывным отбором керна и сопровождалось геофизическими исследованиями, включающими в себя 28 различных методов каротажа. Нестабильность стенок ствола, их обвалы и осыпание выводили из строя буровой механизм.Законсервирована1985—2004601515000Свердловская область
Тимано-Печерская СГ-5Делила научное и промышленное назначение, поскольку бурилась в районе залегания нефтегазоносного слоя. Работы остановлены из-за сильного смешения ствола.Законсервирована1984—199369047000Республика Коми
Тюменская СГ-6Научное назначение. Позволила изучить срез древнейших осадочных пород. Входит в десятку скважин, с максимально высокой температурой забоя — 230 °С . Из-за осыпей, каверн и прихватов буровогой головки бурение прекращено.Законсервирована1987—199675028000П. Коротчаево в Западной Сибири
Криворожская СГ-8Ведущая цель забоя — исследование особенностей формирования железорудных пластов древности. Ввиду технических сложностей бурения, работы прекращены даже не достигнув половины планируемой глубины.Заброшена и законсервирована1984—1994543212000Украина, близ г. Кривой Рог
Днепровско-Донецкая СГ-9Найдены прямые признаки газоносности глубоких горизонтов раннего карбонаРаботает1983—н/д56918000Восточная Украина
Мурунтауская СГ-10В результате исследований существенно расширены перспективы золотоносности районаРаботает1984—н/д30007000Узбекистан, в районе посёлка Мурунтау
Воротиловская глубокаяПробурена в центре Пужеч-Катунского кратера с целью доказать факт падения в юрском периоде метеорита. Факт установлен и доказан.Законсервирована1989-19925374Не предусмотренНижегородская область
Шевченовская-1Пробурена для добычи глубоко залегающих нефти и газаРаботает1982-н/д7520Не предусмотренЗападная Украина
Ново-Елховская сверхглубокаяБурильщики ставили приоритетные задачи: поиск и изучение углеводородных пластов, позволяющих прогнозировать залегание нефти.Работает1988-н/д58817000Татарстан
Саатлинская СГ-1Главной целью бурения было Определение особенностей проявления эндогенных процессов в глубине земной коры.Законсервирована1977—1982832415000Азербайджан в 10 км от г. Саатлы

В РФ

НазваниеРасположениеИнтересные фактыДлина в мГоды разработки
Ен-Яхинская сверхглубокая скважинаЗападная Сибирь, на 150 км севернее Нового УренгояПервоначальная проектная глубина превышена почти на 1,5 км. Она составляла 6900 м. Основное назначение бурения — исследование залегающих на глубине месторождений — газовых и нефтяных. Забой остановлен из-за прихватов и обвалов. Демонтирована и рекультивирована в 2007 г82502000—2006
ОдоптуМесторождение ОдоптуРекорд по длине горизонтального ствола 11475 м, мировое первенство по отходу забоя от вертикали.123452010-2011
ЧайвоСахалинский шельфВходит в группу особо сложных для забоя скважин. Установила абсолютный рекорд по отходу ствола от вертикальной оси бурения 14129 м. Вертикальная глубина при этом не превышает 1 км.150002017-н/д
Янгиюганская параметрическая скважинаПоселок Янгиюган, Ямало-Ненецкий автономный округЗапланированная глубина ствола — 4500 м25002009-2011 закончен первый этап
ЧумпаловскаяКабардино-Балкарская республикаПлан бурения — 6250 м. Скважина должна стать самой глубокой на Кавказе (в рамках Российской Федерации). Для ее разработки подобран уникальный буровой раствор.48502018-2020 закончен первый этап
Колвинская параметрическая ГНенецкий автономный округДоказала, что поиск жидких и газообразных полезных ископаемых на глубине более 6 км не имеет смысла. Там вещество теряет свои качества под действием температуры.7057Нет данных
Новоякимовская параметрическая скважина N 1Красноярский край, ЗабайкальеУказанный план составляет 5000 м16002019- наст.вр.

На земном шаре

НазваниеМестонахождениеГоды разработкиНазначениеГлубина в м
Берта-РоджерсМесторождение Анадарко, штат Оклахома, США1973—1974 (502 дня)Поиск и добыча нефти9583
Байден-ЮнитСША1970-71 годы (545 дней)Поиск и добыча нефти9159
КТБ-ОберпфальцГермания, Бавария1990—1994Исследование глубоких слоев земной коры9101
ЮниверситиШтат Флорида, США1970-еПоиск и добыча нефти8686
ЦистердорфUT1AАвстрия1977Поиск и добыча газа8553
БигхорнШтат Вайоминг СШАОбнаружение полезных ископаемых7583
Тасым Юго-Восточный-1Атырау Казахстан7050
Сильянг РингШвеция1989Поиск природного газа не биологического происхождения6800
BD-04AКатар2008 (36 дней)Добыча нефтиГлубина 12 289. Длина горизонтального ствола 10902

Заключение

В отрасль сверхглубокого бурения вкладываются немалые деньги по всему миру. Ведь это единственная сфера, где пока что вопросов во много раз больше чем ответов, несмотря на уже сделанные открытия.

В Европе и США ведутся разработки новых технологий бурения, планируется внедрение в отрасль достижений из космической и военной промышленности. Вероятно через пару десятков лет, люди все-таки узнают, что скрыто у них под ногами. А пока что земля хранит свои тайны.

А какова Ваша оценка данной статье?
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...