Найглибша свердловина землі — почути серцебиття Землі. Подорож до центру Землі. Кольська надглибока свердловина

«Доктор Губерман, якого біса ви відкопали там унизу?» - репліка із зали перервала доповідь російського вченого на засіданні ЮНЕСКО в Австралії. За кілька тижнів до цього, у квітні 1995 року, світом прокотилася хвиля повідомлень про таємничу аварію на Кольській надглибокій свердловині.

Нібито на підході до 13-го кілометра прилади зафіксували дивний шум, що доносився з надр планети, - жовті газети в один голос запевняли, що так звучати можуть тільки крики грішників з пекла. Через кілька секунд після появи страшного звуку пролунав вибух.

Космос під ногами

Наприкінці 70-х – на початку 80-х влаштуватися працювати на Кольську надглибоку, як запанібратськи називають свердловину жителі селища Заполярний Мурманської області, було складніше, ніж потрапити до загону космонавтів. Із сотень претендентів обирали одного-двох. Разом із наказом про прийом на роботу щасливці отримували окрему квартиру та зарплату, що дорівнює подвійному-потрійному окладу московської професури. На свердловині одночасно працювало 16 дослідних лабораторій, кожна – розміром із середній завод. З такою завзятістю землю копали тільки німці, але, як свідчить Книга рекордів Гіннеса, найглибша німецька свердловина чи не вдвічі коротша за нашу.

Віддалені галактики вивчені людством набагато краще, ніж те, що знаходиться під земною корою за кілька кілометрів від нас. Кольська надглибока – своєрідний телескоп у загадковий внутрішній світ планети.

З початку XX століття вважалося, що Земля складається з кори, мантії та ядра. При цьому ніхто до ладу не міг сказати, де закінчується один шар і починається наступний. Вчені не знали навіть, з чого, власне, ці верстви складаються. Ще якихось 40 років тому вони були впевнені, що шар гранітів починається на глибині 50 метрів і продовжується до 3 кілометрів, а потім йдуть базальти. Зустріти мантію очікувалося на глибині 15-18 км. Насправді все виявилося зовсім інакше. І хоча у шкільних підручниках все ще пишуть, що Земля складається з трьох верств, вчені з Кольською надглибокою довели, що це не так.

Балтійський щит

Проекти подорожі в глиб Землі з'явилися на початку 60-х відразу в кількох країнах. Бурити свердловини намагалися в тих місцях, де кора мала бути тоншою - метою було досягнення мантії. Наприклад, американці бурили в районі острова Мауї, на Гаваях, де, за даними сейсмічних досліджень, древні породи виходять під океанське дно і мантія знаходиться приблизно на глибині 5 кілометрів під чотирикілометровою товщею води. На жаль, жодна океанська бурова глибша за 3 кілометри не пробилася. Взагалі майже всі проекти надглибоких свердловин містичним чином закінчувалися на трикілометровій глибині. Саме в цей момент із бурами починало відбуватися щось дивне: то вони потрапляли у несподівані надгарячі області, то їх начебто відкушував якийсь небачений монстр. Глибше за 3 кілометри прорвалися всього 5 свердловин, з них 4 - радянські. І лише Кольській надглибокій судилося подолати позначку 7 кілометрів.

Початкові вітчизняні проекти також передбачали підводне буріння - у Каспійському морі чи Байкалі. Але в 1963 році вчений-буровик Микола Тимофєєв переконав Державний комітет з науки та техніки СРСР у тому, що потрібно створити свердловину на континенті. Хоча бурити доведеться незрівнянно довше, вважав він, свердловина буде значно ціннішою з наукової точки зору, адже саме в товщі континентальних плит у доісторичні часи відбувалися найзначніші переміщення земних порід. Точку буріння обрали на Кольському півострові невипадково. Півострів розташований на так званому Балтійському щиті, який складений із найдавніших відомих людству порід.

Багатокілометровий зріз пластів Балтійського щита – наочна історія планети за останні 3 мільярди років.

Підкорювач глибин

Зовнішній вигляд Кольської бурової здатний розчарувати обивателя. Свердловина не нагадує шахту, яку малює нам уяву. Жодних спусків під землю, в товщу йде тільки бур діаметром трохи більше 20 сантиметрів. Уявний розріз Кольської надглибокої свердловини виглядає як тоненька голочка, що пронизала земну товщу. Бур із численними датчиками, що знаходиться на кінці голочки, піднімають і опускають протягом декількох днів. Швидше не можна: найміцніший композитний трос може обірватися під власною вагою.

Що відбувається в глибині, достеменно невідомо. Температура навколишнього середовища, шуми та інші параметри передаються вгору з хвилинним запізненням. Проте бурильники розповідають, що навіть такий контакт із підземеллям може не на жарт злякати. Звуки, що долинають знизу, і справді схожі на крики та завивання. До цього можна додати довгий список аварій, що переслідували надглибоку Кольську, коли вона досягла глибини 10 кілометрів. Двічі бур діставали оплавленим, хоча температури, яких він може розплавитися, можна порівняти з температурою поверхні Сонця. Якось трос начебто смикнули знизу - і обірвали. Згодом, коли бурили у тому самому місці, залишків троса не виявилося. Чим були викликані ці та інші аварії, досі залишається загадкою. Втім, зовсім не вони спричинили зупинення буріння надр Балтійського щита.

12 000 метрів відкриттів та трохи чортівниці

«Маємо найглибшу дірку у світі - так треба користуватися!» – гірко вигукує незмінний директор науково-виробничого центру «Кольська надглибока» Давид Губерман. У перші 30 років існування Кольської надглибокої радянські, а потім російські вчені прорвалися на глибину 12 262 метри. Але з 1995-го буріння припинено: не було кому фінансувати проект. Того, що виділяється в рамках наукових програм ЮНЕСКО, вистачає лише на підтримку бурової станції у робочому стані та вивчення раніше вилучених зразків порід.

Губерман із жалем згадує, скільки наукових відкриттів відбулося на Кольській надглибокій. Буквально кожен метр був одкровенням. Свердловина показала, що майже всі наші попередні знання про будову земної кори невірні. З'ясувалося, що Земля зовсім не схожа на листковий пиріг. «До 4 кілометрів все йшло теоретично, а далі почалося кінець світу», - розповідає Губерман. Теоретики обіцяли, що температура Балтійського щита залишиться порівняно низькою до глибини щонайменше 15 кілометрів. Відповідно, свердловину можна буде рити майже до 20 кілометрів, якраз до мантії. Але вже на 5 кілометрах навколишня температура перевалила за 700C, на семи - за 1200C, а на глибині 12 смажило сильніше 2200C - на 1000C вище за передбачене. Кольські бурильники поставили під сумнів теорію пошарової будови земної кори – принаймні в інтервалі до 12 262 метрів. У школі нас навчали: є молоді породи, граніти, базальти, мантія та ядро. Але граніти виявилися на 3 кілометри нижчими, ніж розраховували. Далі мали бути базальти. Їх узагалі не знайшли. Все буріння пройшло у гранітному шарі. Це надважливе відкриття, бо з теорією пошарової будови Землі пов'язані всі наші уявлення про виникнення та розміщення корисних копалин.

Ще один сюрприз: життя на планеті Земля виникло, виявляється, на 1,5 мільярда років раніше, ніж передбачалося. На глибинах, де вважалося, що немає органіки, виявили 14 видів скам'янілих мікроорганізмів - вік глибинних верств перевищував 2,8 мільярда років. На ще більших глибинах, де немає осадових порід, з'явився метан у величезних концентраціях. Це повністю і зовсім зруйнувало теорію біологічного походження вуглеводнів, таких як нафта та газ

Були й майже фантастичні сенсації. Коли наприкінці 70-х років радянська автоматична космічна станція привезла на Землю 124 грами місячного ґрунту, дослідники Кольського наукового центру встановили, що як дві краплі води схожий на проби з глибини 3 кілометрів. І виникла гіпотеза: Місяць відірвався від Кольського півострова. Тепер шукають де саме.

В історії Кольської надглибокої не обійшлося і без містики. Офіційно, як уже згадувалося, свердловина зупинилася через брак коштів. Збіг чи ні - але саме того 1995 року в глибині шахти пролунав потужний вибух невстановленої природи. До жителів Заполярного прорвалися журналісти фінської газети - і світ потрясла історія про демон, що вилетів з надр планети.

«Коли мене про цю загадкову історію почали розпитувати в ЮНЕСКО, я не знав, що відповісти. З одного боку, нісенітниця собача. З іншого – я, як чесний учений, не міг сказати, що знаю, що саме у нас сталося. Був зафіксований дуже дивний гомін, потім був вибух… Через кілька днів нічого такого на тій самій глибині не виявилося», - згадує академік Давид Губерман.

Цілком несподівано для всіх підтвердилися прогнози Олексія Толстого з роману «Гіперболоїд інженера Гаріна». На глибині понад 9,5 кілометрів виявили справжню криницю всіляких копалин, зокрема золота. Справжній пояс, геніально передбачений письменником. Золота у ньому 78 грамів на тонну. До речі, промисловий видобуток можливий при концентрації 34 грами на тонну. Можливо, вже в недалекому майбутньому людство зможе скористатися цим багатством.

Багато наукових та виробничих робіт пов'язані з бурінням підземних свердловин. Загальна кількість таких об'єктів лише у Росії навряд чи піддається обчисленню. Але легендарна Кольська надглибоказ 1990-х років залишається неперевершеною, йдучи в товщу Землі більш як на 12 кілометрів! Її бурили не заради економічної вигоди, а із суто наукового інтересу – дізнатися, які процеси відбуваються всередині планети.

Кольська надглибока свердловина. Бурова першого етапу (глибина 7600 м), 1974 рік

50 кандидатів на місце

Найдивовижніша у світі свердловина знаходиться у Мурманській області за 10 кілометрів на захід від міста Заполярний. Її глибина становить 12 262 метри, діаметр верхньої частини – 92 сантиметри, діаметр нижньої частини – 21,5 сантиметри.

Свердловину заклали 1970 року на честь 100-річчя від дня народження В.І. Леніна. Вибір місця не був випадковим – саме тут, на території Балтійського щита, на поверхню виходять найдавніші породи, вік яких налічує три мільярди років.

З кінця XIX століття відома теорія про те, що наша планета складається з кори, мантії та ядра. Але де саме закінчується один шар і починається наступний, вчені могли лише припускати. За найпоширенішою версією, до трьох кілометрів вниз йдуть граніти, далі базальти, а на глибині 15-18 кілометрів починається мантія. Усе це потрібно було перевірити практично.

Підземні дослідження 1960-х років нагадували космічну гонку – провідні країни намагалися випередити одна одну. Висловлювалося думка у тому, що у великій глибині перебувають багаті поклади з корисними копалинами, зокрема і золота.

Першими надглибокі свердловини почали бурити американці. На початку 1960-х років їхні вчені з'ясували, що земна кора набагато тонша під океанами. Тому найбільш перспективним місцем для робіт був обраний район поблизу острова Мауї (один з групи Гавайських островів), де земна мантія знаходиться на глибині приблизно п'ять кілометрів (плюс 4-кілометрова товща води). Але обидві спроби дослідників із США закінчилися невдало.

Радянському Союзу потрібно було гідно відповісти. Наші дослідники запропонували створити свердловину на континенті - незважаючи на те, що бурити треба було довше, результат обіцяв бути успішним.

Проект став одним із наймасштабніших у СРСР. На свердловині працювало 16 науково-дослідних лабораторій. Влаштуватись сюди було не менш важко, ніж потрапити до загону космонавтів. Пересічні співробітники отримували потрійну зарплату та квартиру у Москві чи Ленінграді. Не дивно, що плинності кадрів не було взагалі, а на кожне місце претендувало щонайменше 50 кандидатів.

Космічна сенсація

До глибини 7263 метри прохідка велася за допомогою звичайної серійної установки, яку тоді використовували при видобутку нафти або газу. Цей етап зайняв чотири роки. Потім була річна перерва для будівництва нової вежі та монтажу потужнішої установки «Уралмаш-15000», створеної в Свердловську і яка отримала назву «Сіверянка». У її роботі використовувався турбінний принцип – коли обертається не вся колона, а лише бурова головка.

З кожним пройденим метром вести прохідку ставало складніше. Раніше вважалося, що температура породи навіть на глибині 15 кілометрів буде не вищою за 150 °С. Але виявилося, що на глибині вісім кілометрів вона доходила до 169 ° С, а на глибині 12 кілометрів і взагалі склала 220 ° С!

Обладнання швидко виходило з ладу. Але роботи тривали безперервно. Завдання першими у світі досягти 12-кілометрової позначки було політично важливим. Її вдалося вирішити в 1983 році - якраз на час початку Міжнародного геологічного конгресу в Москві.

Делегатам конгресу показали зразки ґрунту, взятого з рекордної глибини 12 кілометрів, для них було організовано поїздку до свердловини. Фотографії та статті про Кольську надглибоку обійшли всі провідні світові газети та журнали, у кількох країнах на її честь випустили поштові марки.

Але головне – спеціально до конгресу було підготовлено справжню сенсацію. З'ясувалося, що зразки порід, взяті на 3-кілометровій глибині Кольської свердловини, повністю ідентичні місячному ґрунту (він був вперше доставлений на Землю радянською автоматичною космічною станцією "Місяць-16" у 1970 році).

Вчені давно припускали, що Місяць колись був частиною Землі і відірвався від нього внаслідок космічної катастрофи. Тепер можна було говорити про те, що частина нашої планети, що відкололася, мільярди років тому стикалася з районом нинішнього Кольського півострова.

Надглибока свердловина стала справжнім тріумфом радянської науки. Дослідників, конструкторів, навіть простих працівників вшановували та нагороджували майже цілий рік.

Кольська надглибока свердловина, 2007р.

Золото у глибині

У цей час роботи на Кольській надглибокій були припинені. Їх відновили лише у вересні 1984 року. І перший запуск призвів до найбільшої аварії. Співробітники наче забули про те, що всередині підземного ходу постійно точаться зміни. Свердловина не прощає зупинку робіт - і змушує все починати спочатку.

В результаті стався урвище бурової колони, в глибині залишилося п'ять кілометрів труб. Їх намагалися дістати, але за кілька місяців стало зрозуміло, що зробити це не вдасться.

Бурові роботи знову розпочалися із 7-кілометрової позначки. До глибини 12 кілометрів вдруге підійшли лише за шість років. У 1990 році було досягнуто максимум - 12 262 метри.

А далі на роботі свердловини позначилися як невдачі локального масштабу, так і події, що відбувалися в країні. Можливості наявної техніки було вичерпано, державне фінансування різко зменшилося. Після кількох серйозних аварій буріння у 1992 році припинили.

Наукове значення Кольської надглибокої складно переоцінити. Насамперед, роботи на ній підтвердили здогад про багаті поклади корисних копалин на великих глибинах. Звісно, дорогоцінних металів у чистому вигляді там не знайшли. Але на позначці дев'ять кілометрів було виявлено пласти із вмістом золота 78 грамів на тонну (активний промисловий видобуток ведеться, коли такий вміст становить 34 грами на тонну).

Крім того, аналіз древніх глибинних порід дозволив уточнити вік Землі - виявилося, що вона на півтора мільярда років старша, ніж було заведено думати.

Вважалося, що на надглибинах немає і не може бути органічного життя, але в піднятих на поверхню зразках ґрунту, вік якого становив три мільярди років, було виявлено 14 раніше невідомих видів скам'янілих мікроорганізмів.

Незадовго перед закриттям, 1989 року, Кольська надглибока знову опинилася у центрі міжнародної уваги. Директору свердловини академіку Давиду Губерману раптом почали дзвонити та писати з усіх куточків світу. Вчених, журналістів, просто допитливих громадян цікавило питання: чи правда, що надглибока свердловина стала «колодцем у пекло»?

Виявилося, що представники фінської преси розмовляли з деякими працівниками Кольської надглибокої. І ті зізналися: коли бур подолав позначку 12 кілометрів, із глибини свердловини почали долинати дивні шуми. Робітники опустили замість голівки бура термостійкий мікрофон - і за його допомогою записали звуки, що нагадують людські крики. Хтось із співробітників висунув версію, що це крики грішників у пеклі.

Наскільки такі розповіді відповідають істині? Технічно розмістити замість бура мікрофон складно, але можливо. Щоправда, робота з його спуску може тривати кілька тижнів. І проводити її на режимному об'єкті замість буріння навряд чи вдалося б. Але, з іншого боку, багато співробітників свердловини справді чули дивні звуки, які регулярно долинали з глибини. І що це могло бути, ніхто достеменно не знав.

З подачі фінських журналістів світова преса опублікувала низку статей із твердженнями, що Кольська надглибока – це «дорога до пекла». Містичне значення стали приписувати й тому факту, що СРСР розпався, коли буровики вели прохідку «нещасливої» тринадцятої тисячі метрів.

1995 року, коли станцію вже було законсервовано, у глибині шахти стався незрозумілий вибух - хоча б з тієї причини, що там не було чого вибухати. Зарубіжні газети повідомили про те, що через зроблений людьми хід з надр Землі на поверхню вилетів демон (видання рясніли заголовками типу «Сатана втік з пекла»).

Директор свердловини Давид Губерман у своєму інтерв'ю чесно зізнався: він не вірить у пекло та демонів, але незрозумілий вибух справді мав місце, як і дивні шуми, що нагадують голоси. Причому обстеження, проведене після вибуху, показало, що це обладнання у повному порядку.

Кольська надглибока свердловина, 2012 р.

Сама свердловина (заварена), серпень 2012 року

Музей за 100 мільйонів

Довгий час свердловина вважалася законсервованою, на ній працювало близько 20 співробітників (у 1980-х роках їхня кількість перевищувала 500). У 2008 році об'єкт повністю закрили та частину обладнання демонтували. Наземна частина свердловини - будівля завбільшки з 12-поверховий будинок, зараз вона занедбана і поступово руйнується. Іноді сюди приїжджають туристи, залучені легендами про голоси з пекла.

За твердженнями співробітників Геологічного інституту Кольського наукового центру РАН, у віданні якого раніше була свердловина, її відновлення обійшлося б у 100 мільйонів рублів.

Але про наукові роботи на глибині вже не йдеться: на базі даного об'єкта можна лише відкрити інститут або інше підприємство для навчання фахівців шельфового буріння. Або створити музей - адже Кольська свердловина продовжує залишатися найглибшою у світі.

Анастасія БАБАНІВСЬКА, журнал "Таємниці ХХ століття" №5 2017

У 50-70 роках минулого століття світ змінювався із неймовірною швидкістю. З'явилися речі, без яких важко уявити сьогоднішній світ: з'явився інтернет, комп'ютер, стільниковий зв'язок, підкорення космосу та морських глибин. Людина стрімко розширювала сфери своєї присутності у Всесвіті, але про будову свого «будинку» – планети Земля вона все ще мала досить приблизні уявлення. Хоча вже тоді ідея надглибокого буріння була не нова: ще 1958 року американці запустили проект "Mohole". Його назва утворена від двох слів:

Moho- Поверхня, названа на честь Андрія Мохоровичича– хорватського геофізика та сейсмолога, який виділив у 1909 році нижню межу земної кори, на якій відбувається стрибкоподібне збільшення швидкості сейсмічних хвиль;
Hole- свердловина, дірка, отвір. З припущень, що товщина земної кори під океанами набагато менше, ніж суші, неподалік острова Гуаделупе було пробурено 5 свердловин глибиною близько 180 метрів (при глибині океану до 3,5 км). За п'ять років дослідники пробурили п'ять свердловин, зібрали безліч зразків із базальтового шару, але до мантії не дійшли. У результаті проект був визнаний невдалим і роботи згорнули.

Судно CUSS, силами якого здійснювався проект Mohole

Однією з головних цілей експедиції «Дорогами Заполяр'я» стала Кольська надглибока свердловина (або об'єкт СГ-3) – найглибша у світі.Вперше я дізнався про неї ще у 2004 році, навчаючись на першому курсі геологічного факультету РГУ нафти та газу, на лекції із загальної геології. І з того часу сподівався побачити все на власні очі.

Часи змінилися і, колись важкодоступна, територія об'єкта СГ-3 знаходиться зараз у безпосередній близькості до гірничо-збагачувального комбінату Кольської гірничо-металургійної компанії. А проїзд до свердловини проходить через технологічні дороги.

Якщо їхати навігатором, то після м. Заполярний він приведе до КПП гірничо-збагачувального комбінату. На територію охорона, зрозуміло, не пустить, а про Кольську надглибоку нібито нічого не чула.

Керівництву комбінату очікувано набридла постійна проща до Кольської надглибокої різного роду нео-сталкерів, любителів геології та мисливців за металом, тому дорогу до свердловини перекопали екскаваторами та для вірності пересипали каменями.

Тому ми повертаємось на місце, де востаннє працював мобільний інтернет та шукаємо по супутнику накатану альтернативну дорогу. Знайшовши заповітну виворітку, піднімаємо гідропневматичну підвіску нашого Toyota Land Cruiser 200 Executive у верхнє положення, і повземо пагорбами у бік свердловини.

Дорога, як і належить справжній пригоді, рясніла різними перешкодами – броди, каміння, навіть озера.

Вже повернувшись до Мурманська та аналізуючи gps-трек (ми писали весь маршрут за допомогою сервісу locme.ru, про нього я розповім пізніше), я помітив, що на свердловину ми їхали не оптимальним маршрутом і десь збилися зі шляху, а ось назад проїхали вже як слід. Про що я ні краплі шкодую.

Трек записано за допомогою сервісу LocMe

І ось, піднявшись на черговий пагорб, нам відкривається вид на колись величний науково-виробничий комплекс Кольської надглибокої свердловини.

Прагнучи зайняти лідируючу позицію в усіх галузях відразу, в 1962 році СРСР запустив свою програму надглибокого буріння.

На підготовку проекту пішло 4 роки: головна складність полягала в тому, що згідно з геотермічним градієнтом (фізичною величиною, що описує збільшення температури гірських порід з глибиною), температура на глибині 10 км повинна становити близько 300 ° С, а на 15 км - майже 500 ° З. На таку температуру були розраховані ні буровий інструмент, ні вимірювальна апаратура. До 1970 року, якраз до 100-річчя від дня народження Леніна, майданчик під буріння було знайдено – стародавній кристалічний щит Кольського півострова. За даними звіту Інституту фізики Землі, за мільярди років Кольський щит остиг, температура на глибині 15 км не повинна була перевищувати 150°С. Згідно з приблизним розрізом, перші 7 кілометрів повинні бути складені гранітними товщами верхньої частини земної кори, а нижче починатися базальти. Майданчик для бурової вибрали на північному краю Кольського півострова поблизу озера Вільгіскоддеоайвін'ярві (фінською це означає «Під вовчою горою»). Буріння свердловини, проектна глибина якої становила 15 кілометрів, розпочали у травні 1970 року.

Незважаючи на нетривіальне завдання, жодне спеціальне обладнання для робіт не розроблялося – працювало тим, що є. На перших етапах застосовувалась бурова установка «Уралмаш 4Е» вантажопідйомністю 200 тонн та легкосплавні алюмінієві труби. Дорогий алюміній використовувався з низки причин: труби з «крилатого металу» мають набагато меншу вагу, а при температурах понад 150-160 градусів сталь серійних труб розм'якшується і гірше тримає багатотонні навантаження - через це зростає ймовірність небезпечних деформацій та обриву колон. Коли свердловина досягла глибини 7000 метрів, на майданчику змонтували нову бурову установку "Уралмаш 15000"- одну з найсучасніших на той момент. Потужна, надійна, з автоматичним механізмом спуску, вона могла витримати колону труб довжиною до 15 км. Бурова перетворилася на повністю обшите вишку заввишки 68 м, непокірну сильним вітрам, що вирують у Заполяр'ї. Одна тільки вага бурової колони при 15-кілометровій глибині досягала б 200 тонн. А сама установка могла піднімати вантаж до 400 тонн. Поруч виросли ремонтно-механічний завод, наукові лабораторії та керносховище. : у 70-ті роки найбільшим поширенням користувалося роторне буріння, коли вся колона труб проверталася ротором, що знаходиться на поверхні. Такий метод відмінно підходив для відносно неглибоких свердловин, але коли довжина стовбура наближається до 7000, а то і 10000 метрів, роторне буріння стає безсило. На СГ-3 буріння велося за допомогою турбобура - гідравлічного двигуна, обертання якого забезпечувалося енергією бурового циркулюючого розчину. Встановлені нижньому кінці колони 46 метрові секції обертали бурове долото. Ні в СРСР, ні в світі на той момент не було досвіду буріння в породах кристалічного фундаменту на подібних глибинах і, крім суто технологічних проблем, робота ускладнювалася 100% відбором керна. Проходження за один рейс, що визначається зносом бурової головки, становить зазвичай 7-10 м (рейс, або цикл, - це спуск колони з турбіною і буровим інструментом, власне буріння і повний підйом колони.) Саме буріння займає 4 години, а на спуск і підйом 12-кілометрової колони йде близько 18 години. При підйомі колона автоматично розбирається на секції (свічки) завдовжки по 33 м. У середньому протягом місяця вдавалося пробурити 60 м. На прохід останніх 5 км свердловини було використано 50 км труб. Такий ступінь їхнього зносу.

Під'їжджаючи до території СГ-3, ми побачили «Буханку» та людей, які метушливо складають усередину шматки заліза. Ця картина давно стала звичною для колись передового наукового центру – передбачалося, що Кольська надглибока свердловина після завершення її проходження буде перетворена на унікальну природну лабораторію для дослідження за допомогою спеціальних приладів глибинних процесів, що протікають у земній корі. Однак у 2008 році об'єкт був остаточно покинутий, а дедалі більш-менш цінне обладнання демонтовано. З цього моменту розпочався період розкрадання всього, що становило хоч якусь цінність – насамперед металу.

Розкрадачі металу, втім, виявилися досить хлопцями, щиро здивувалися, навіщо ми приїхали сюди з Москви – «тут же нічого не залишилося!» і показали легендарну свердловину. Наразі вона законсервована, а її гирло закриває сталева плита. Що відбувається у самому стволі – не знає ніхто.

На основі СГ-3, крім безпосередньо бурової, працювало кілька НДІ, власне конструкторське бюро, токарський цех, кузня. Найсміливіші технічні рішення народжувалися прямо на майданчику, реалізовувалися самотужки і за кілька днів уже випробувалися в роботі. Все це вимагало енергії і надглибоку Кольську обслуговувала власна підстанція. Наразі енергоблок виглядає ось так, колись тут працювало 48 осіб.

Біля входу повалені ящики з унікальним обладнанням. Все цінне вирвано "з м'ясом":

А трохи далі стоять опори лінії електропередач. Усі дроти, зрозуміло, давно зрізали.

Згідно з директивою «зверху» на СГ-3 використовувалося лише вітчизняне обладнання, та й не могло бути по-іншому: спочатку свердловина була надсекретним режимним об'єктом. До глибини 7 км. використовували серійні прилади. Робота на великих глибинах і за більш високих температур зажадала створення спеціальних термобаростойких приладів. Особливі проблеми виникли на останньому етапі буріння; коли температура у свердловині підійшла до 200 о С, а тиск перевищив 1000 атмосфер, серійні прилади працювати вже не могли. На допомогу прийшли геофізичні ОКБ та профільні лабораторії кількох НДІ, що виготовили поодинокі екземпляри термобаростійкого обладнання. Конкурс на працевлаштування становив десятки людей на місце, а тим, хто пройшов суворий відбір, відразу ж давали квартиру. Коли рядовий радянський інженер отримував 120 рублів на місяць, інженер на Кольській надглибокій заробляв неймовірні 850 рублів – три зарплати і можна купити машину. Всього на Кольській надглибокій працювало близько 300 осіб.

Глибина 7000 метрів виявилася для Кольської надглибокої фатальної

Глибина в 7000 метріввиявилася для Кольської надглибокої фатальної. Вище за розрізом буріння проходило відносно спокійно, буря проходила через однорідні міцні граніти. Але після цієї глибини бурова головка увійшла до менш міцних шаруватих пород, і стовбур ніяк не вдавалося тримати вертикально. Коли вперше свердловина пройшла позначку 12 км, стовбур відхилився від вертикалі на 21°. Хоча буровики вже навчилися працювати при неймовірній кривизні стовбура, далі заглиблюватись не можна було. Свердловину належало перебурити з позначки 7 кілометрів. Щоб отримувати вертикальний стовбур у твердих породах, потрібен дуже жорсткий низ бурильної колони, щоб він входив у надра, як ніж масло. Але виникає й інша проблема - свердловина поступово розширюється, бур бовтається в ній, як у склянці, стінки стовбура починають руйнуватися і можуть притиснути інструмент. Вирішення цього завдання вийшло оригінальним - було застосовано технологію маятника. Бур штучно розгойдувався в свердловині і пригнічував сильні вагання. За рахунок цього ствол виходив вертикальним. 6 червня 1979 рокусталася перша історична подія. Буровики відрапортували про досягнення позначки у 9584 метри. Кольська свердловина стала найглибшою свердловиною у світі, перевершивши американську нафтову рекордсменку "Берту Роджерс" (9583 метри).

6 червня 1979 року буровий майстер Федір Атарщиков зробив у вахтовому журналі тріумфальний запис: «Забій – 9584 метри. „Берта Роджерс“, чао, гуд бай».

На початку 1980-хсталася й друга історична подія. Кольська надглибока пройшла 11 022 метри, обійшовши Маріанську западину. На таку глибину всередину своєї колиски людство ще потрапляло. Одна з найпоширеніших аварій при бурінні - це прихоплення бурового інструменту, ситуація, коли стінки свердловини, що обсипаються, блокують колону і не дають обертатися інструменту. Найчастіше спроби витягнути схоплену колону закінчуються її урвищем. Шукати інструмент у 10-кілометровій свердловині марно, такий ствол кидали і починали новий, трохи вище. Обрив та втрата труб на СГ-3 траплялися багаторазово. У результаті у своїй нижній частині свердловина виглядає як коренева система гігантської рослини. Розгалуженість свердловини засмучувала буровиків, але виявилася щастям для геологів, які несподівано одержали об'ємну картину великого відрізку стародавніх архейських порід, що сформувалися понад 2,5 млрд. років тому.

Проходячи пустельними коридорами комплексу, незважаючи на загальну жахливу розруху, відчуваєш колишню велич того, що тут відбувалося. В одному з кабінетів підлога всіяна рідкісною науковою літературою – випуски журналу «Дефектоскопія» за кілька років та методичка для розрахунку бурильних колон для надглибоких свердловин – унікальність наукової праці приблизно порівнянна з «інструкцією з польоту на Місяць для чайників», якби вона існувала.

В іншому – дивом збережене робоче місце бурового майстра. Перша свердловина в Росії була пробурена в 1864 на Кубані. З того часу й досі – майстер майже завжди працює безпосередньо на буровому майданчику – щоб бачити та контролювати все, що відбувається. А на Кольській надглибокій було не так! Оператор сидів аж за 250 метрів від гирла і спостерігав за всім віддалено, у тому числі за параметрами буріння. Космос!

Стіни обшарпані, шибки вибиті суворим північним вітром, але не залишає почуття, що ось-ось до кабінету зайде лаборант і вижене непроханих гостей.

У вересні 1984 рокубула вперше досягнута глибина в 12066 метрів, і тут стався черговий урвище бурової колони. Це стало справжньою трагедією для бурової бригади, адже довелося починати все практично заново, з тих же 7 кілометрів, знову і знову проходячи тріщини і каверни нижнього шару земної кори. Тоді ж, у рамках Всесвітнього геологічного конгресу, роботи, які проводяться у Заполяр'ї, розсекретили. У науковому світі свердловина СГ-3 викликала справжній фурор. До селища Заполярне вирушила велика делегація геологів та журналістів. Відвідувачам показали бурову дію, діставали та від'єднували 33-метрові секції труб. Навколо знаходилися десятки таких самих бурових доліт, як і те, що лежало на стенді в Москві. СРСР підтвердив статус передової держави у сфері глибокого буріння.

У червні 1990 року, коли СГ-3 досягла глибини 12 262 м, розпочалися підготовчі роботи до проходки до 14 км, знову сталася аварія. На позначці 8550 м колона труб обірвалася. Продовження робіт вимагало довгого та дорогого оновлення технік, тож у 1994 році буріння Кольської надглибокої припинили. Усі можливості сучасної техніки було вичерпано. Через 3 роки вона потрапила до Книги рекордів Гіннеса і досі залишається неперевершеною.

Що дало надглибоке буріння на Кольському півострові людству?

Насамперед, вона спростувала просту двошарову будову Землі. Складений на підставі керна СГ-3 геологічний розріз виявився протилежним тому, що вчені уявляли собі раніше. Перші 7 кілометрів були складені вулканічними та осадовими породами: туфами, базальтами, брекчіями, пісковиками, доломітами. Глибоко лежав так званий розділ Конрада, після якого швидкість сейсмічних хвиль у породах різко збільшувалася, що інтерпретувалося як межа між гранітами та базальтами. Цей розділ був давно пройдений, але базальти нижнього шару земної кори ніде так і не з'явилися. Навпаки, почалися граніти та гнейси.
Однією з найважливіших цілей буріння було отримати керн (циліндричний стовпчик гірської породи) на всю довжину свердловини. Найдовший у світі керн розмітили, як лінійку, на метри і поклали у порядку в ящиках. Зверху вказано номер скриньки та номери зразків. Загалом таких ящиків на складі майже 900.

Сейсмічні розділи в надрах, як виявилося, це не межі шарів із порід різного складу. Швидше вони вказують на зміну петрофізичних властивостей порід із глибиною. При високому тиску та температурі властивості настільки змінюються, що граніти за своїми фізичними характеристиками стають схожими на базальти, і навпаки. Вважалося, що з глибиною та зростанням тиску пористість і тріщинуватість порід зменшуються. Однак, починаючи з 9 кілометрової позначки, товщі виявилися аномально пористими та тріщинуватими. За густою системою тріщин циркулювали водні розчини. Пізніше цей факт підтвердили інші надглибокі свердловини на континентах. На глибині виявилося набагато спекотніше, ніж розраховували: на 80°! На позначці 7 км температура у вибої була 120 ° С, на 12 км - досягла вже 230 ° С. У зразках Кольської свердловини вчені виявили золоте орудування. Вкраплення дорогоцінного металу перебували у давніх породах на глибині 9,5-10,5 км. Втім, концентрація золота була надто мала, щоб заявляти про родовище - в середньому 37,7 мг на тонну породи, але достатня, щоб чекати на нього і в інших подібних місцях. Кольська надглибока свердловина зістарила Землю на 1,5 мільярда років: життя на планеті з'явилося раніше, ніж передбачалося. На глибинах, де вважалося, що немає органіки, виявили понад 17 видів скам'янілих мікроорганізмів – мікрофоссилля, адже вік цих глибинних верств перевищував 2,8 мільярда років. І ще понад десяток вузькоспрямованих відкриттів.

Усього на території СРСР було пробурено близько 30 надглибоких свердловин

Мало хто знає, але на території колишнього СРСР було пробурено понад 30 надглибоких свердловин (на сьогоднішній день всі або майже всі вони знищені). За спеціальними транссектами (лініями вимірювань) їх з'єднали між собою, отримавши регіональні геологічні профілі завдовжки багато тисяч кілометрів. Уздовж транссект розміщувалося спеціальне геофізичне обладнання, яке фіксувало всі процеси, що відбуваються в надрах, в єдиному часі. Як джерела збудження (імпульсу, який фіксувався в свердловинах) до 1991 року застосовувалися підземні ядерні вибухи.

Цей принципово новий технічний та методичний підхід до вирішення регіональної глибинної будови земної кори та верхньої мантії був заснований на комплексуванні даних надглибокого та глибокого буріння, а також сейсмічного глибинного зондування та інших геофізичних та геохімічних методів. Для території СРСР була розроблена система взаємної ув'язки даних геофізичних профілів, що спираються на опорні надглибокі свердловини. Все це дозволило провести досить детальне районування, насамперед перспективних з погляду нафто- газо- та рудоносності зон у масштабах усієї країни.

Вартість відновлення 100 мільйонів рублів?

У своїх інтерв'ю директор геологічного інституту Кольського наукового центру РАН стверджує, що за 100 млн. рублів можна хоч зараз відновити комплекс Кольської надглибокої свердловини, відкрити на її базі науково-технічний центр та навчати фахівців із шельфового буріння. Мені цілком очевидно, що це не так. І питання, на жаль, не в грошах. Унікальний об'єкт, за масштабом і значущістю для людства можна порівняти хіба що з польотом людини в космос, загублений. І втрачено безповоротно.

Після СГ-3 у світі робилося чимало спроб заглянути в глибинні горизонти надр Землі, але, на жаль, жоден проект не наблизився за значимістю до роботи, проведеної у Заполяр'ї.

- Що ж найголовніше показала Кольська свердловина?
- Панове! Головне, вона показала те, що ми нічого не знаємо про континентальну кору

Як проїхати до Кольської надглибокої свердловини?Крапки, координати та ін.

З Мурманська автошляхом А138рухаємось у бік м. Нікель;
У точці 69.479533, 31.824395 буде КПП, де перевірять документи;
Їдемо далі до 69.440422, 30.594060 де повертаємо ліворуч;
Продовжуємо рух технологічною дорогою до 69.416088, 30.684387 ;
Засипана дорога має бути праворуч у точці 69.408826, 30.661051 ;
Їдемо далі і уважно дивимося викрутку по ліву руку. Я з'їжджав тут: 69.414850, 30.613894 ;
Далі рухаємося накатаною стежкою, але в точці 69.411232, 30.608956 необхідно триматися правіше.
Координати свердловини 69.396326, 30.609513 .

Космос під ногами

Балтійський щит

Взагалі майже всі проекти надглибоких свердловин містичним чином закінчувалися на трикілометровій глибині. Саме в цей момент із бурами починало відбуватися щось дивне: то вони потрапляли у несподівані надгарячі області, то їх начебто відкушував якийсь небачений монстр. Глибше за 3 кілометри прорвалися всього 5 свердловин, з них 4 - радянські. І лише Кольській надглибокій судилося подолати позначку 7 кілометрів.

Багатокілометровий зріз пластів Балтійського щита – наочна історія планети за останні 3 мільярди років.

Підкорювач глибин

12 226 метрів відкриттів та трохи чортівниці

«Маємо найглибшу дірку у світі - так треба користуватися!» – гірко вигукує незмінний директор науково-виробничого центру «Кольська надглибока» Давид Губерман. У перші 30 років існування Кольської надглибокої радянські, а згодом російські вчені прорвалися на глибину 12 226 метрів. Але з 1995-го буріння припинено: не було кому фінансувати проект. Того, що виділяється в рамках наукових програм ЮНЕСКО, вистачає лише на підтримку бурової станції у робочому стані та вивчення раніше вилучених зразків порід.

Відповідно, свердловину можна буде рити майже до 20 кілометрів, якраз до мантії. Але вже на 5 кілометрах навколишня температура перевалила за 70 ºC, на семи - за 120 ºC, а на глибині 12 смажило сильніше 220 ºC - на 100 ºC вище за передбачене. Кольські бурильники поставили під сумнів теорію пошарової будови земної кори – принаймні в інтервалі до 12 262 метрів.

У школі нас навчали: є молоді породи, граніти, базальти, мантія та ядро. Але граніти виявилися на 3 кілометри нижчими, ніж розраховували. Далі мали бути базальти. Їх узагалі не знайшли. Все буріння пройшло у гранітному шарі. Це надважливе відкриття, бо з теорією пошарової будови Землі пов'язані всі наші уявлення про виникнення та розміщення корисних копалин.

Демони

Знаменита занедбана свердловина розташована в Мурманській області в Печенському рудному районі, який відомий мідно-нікелевими родовищами. Найближчий населений пункт — місто Заполярний, що за 10 км від СГ-3.

Кольська надглибока - фото з космосу

До цього дня кільська свердловина є найглибшою у світі. Її глибина становить рекордних 12 262 м, діаметр на поверхні 92 см, а на максимальній глибині — 21,5 см. Головне завдання свердловини СГ-3 це не пошук корисних копалин або видобуток нафти, на відміну від інших надглибоких свердловин, а виключно науково- дослідницька діяльність.

Звичайно, вибір цього важкодоступного місця з суворим кліматом не випадковий. Насамперед було організовано спеціальну геологічну експедицію, яка й вказала саме цю точку для спорудження всієї бурильної споруди та подальшого буріння свердловини. Уся територія півострова має багато населених пунктів з вельми дивними назвами: Новий Титан, Нікель, Слюда, Апатити, Магнетити і т.д. Але насправді в цьому нічого дивного немає, тому що острів просто величезний склад корисних копалин. Важливим із висновків експедиції було й те, що з плином мільйонів років, руйнівного впливу води, вітру та льоду поверхня Балтійського щита нібито більше «оголилася» до найстаріших земних утворень, які зазвичай заховані в інших районах, внаслідок більш м'якого клімату та меншої дії ерозії. . Тобто. саме в цьому місці бурильники мали перевагу в 5-8 км у порівнянні зі зрізом земної кори на континенті. Тому якщо тут пробурити свердловину завглибшки 15 км, це порівняно з 20-23 км на континенті.

Поверхневі шари земної кори на той час були дуже добре вивчені під час буріння нафтових свердловин та видобутку нафти. І для видобутку копалин досить було свердловин близько 2000-3000 м. Але СГ-3 мала зовсім інше і дуже важке завдання — досягти глибини в 15 000 м. Недарма вона порівнювалася з підготовкою і польотом у космос за рівнем технічного оснащення. А як виявилася подібність і не лише в цьому. Ну про це трохи згодом. Влаштуватись на роботу в той час на свердловину було дуже не просто, туди відбирали лише найкращих інженерів та робітників. Кожен із них отримував квартиру та дуже гідну зарплату, приблизно у вісім разів більше, ніж фахівці у центральній частині спілки.

Д.Губерман та академік Тимофєєв обговорюють перспективи буріння

У науці з ХХ століть прийнято, що Земля складається з кори, мантії та ядра. І межі всіх верств було встановлено теоретично, тобто. передбачалося, що шар гранітів має глибину 3 км, а з глибини 3 км починається шар базальтів. Мантію вчені припускали знайти на глибині 15-18 км. Але саме СГ-3 зруйнувала всі ці уявлення і дала інші результати, над якими вчені працюють і донині.

Стартувало буріння 24 травня 1970 року. До речі, слід зазначити, що головною умовою уряду було використання лише власного інструменту та обладнання. Тому бурове обладнання було радянським виробництвом підприємства «Уралмаш». Перший етап буріння здійснювався типовою буровою установкою, максимальна межа глибини якої складала 5 000 м, але на СГ-3 вдалося пробитися з її допомогою до глибини 7 000 м. Що стало дуже добрим результатом. Сам процес буріння до першої точки 7 000 м проходив без будь-яких позаштатних ситуацій, бур легко справлявся з однорідними гранітами і вся ця робота зайняла 4 роки.

Для продовження робіт з глибинного буріння необхідно було перебудувати вишку під іншу потужнішу установку і виконати її монтаж. Усі ці роботи з переобладнання зайняли близько року. Під наступний етап буріння була спеціально розроблена "Уралмаш-15000", яка мала кардинальні відмінності в пристрої. По-перше, автоматизувався підйом та занурення бура з колоною, по-друге, завдяки новій конструкції оберталася не вся колона, а лише сам інструмент. Його обертання здійснювалося з допомогою подачі спеціально розчину. Сама коронка має спеціальну конструкцію, за рахунок чого робітники періодично витягували проби породи у вигляді циліндрів, вони мають назву керн. Роздроблена порода в процесі буріння піднімається на поверхню разом із спеціальним розчином. Потім розчин очищають та запускають по-новому. Вся колона у зборі з коронкою та буровим розчином має масу близько 200 т. Труби з яких збирається колона необхідної довжини, виконані з алюмінієвих сплавів. Буріння на великих глибинах дуже складний технологічний процес, а тим більше це було підкоренням нових глибин, тому в процесі виникало безліч проблем, які оперативно та професійно вирішувалися за рахунок найкращих спеціалістів на станції. На спуск і підйом бурової колони йде дуже багато часу, близько 18 годин, а сам процес буріння займає 4 години. Тому роботи на свердловині були цілодобовими у три зміни.

Наступний етап буріння з глибини 7 000 метрів ускладнився за рахунок пухких нерівномірних порід, інструмент постійно відхилявся у бік більш м'яких порід і процес суттєво уповільнювався, але неприємніші ситуації виникали через пошкодження бура та обриву всієї бурової колони. Так внаслідок аварій та втрати інструменту доводилося цементувати цю ділянку та починати буріння з попередніх етапів. До 6 червня 1979 року був побитий рекорд 9583 метри, який належав нафтовій свердловині Берта Роджерс.

До 1983 новий рекорд глибини буріння 12 066 метрів. Роботи на свердловині довелося тимчасово призупинити через підготовку до Міжнародного геологічного конгресу, який був намічений на 1984 рік у Москві.

Після перерви 27 вересня 1984 року роботи з буріння було відновлено. Але за першого ж етапу сталася аварія — обрив колони з бурем. Фахівцями було втрачено 5 км труб колони. Усі спроби дістати зі свердловини обладнання закінчилися невдачею. Тому довелося розпочинати буріння з 7000 м. І за 6 років до 1990 року нова свердловина досягла рекордної позначки 12 262 м. Усі спроби далі продовжити буріння закінчувалися невдачами, тому проект заморозили і через деякий час зовсім зупинили через брак фінансування та політичну ситуацію в країні. Але ця глибина так і залишається рекордною!

Кольська надглибока наші дні

Зрештою, у 2008 році все було остаточно занедбано, свердловину законсервували, якусь частину обладнання було демонтовано, решта руйнується від часу та від рук мародерів. За деякими даними, для відновлення всього обладнання та продовження науково-дослідної роботи потрібно близько 100 млн. руб, але швидше за все це вже нереально.
Далі наведемо фото нинішнього стану об'єкту

Для отримання додаткової інформації, перегляньте короткометражний фільм