На фоне научно-технических достижений Советского Союза, таких как атомный проект или космическая программа, несколько в тени осталась впечатляющая история с бурением сверхглубокой скважины на Кольском полуострове. На днях об этом проекте на чтениях, посвящённых 95-летию академика Николая Лаверова (одного из кураторов программы), напомнил член-корреспондент РАН Константин Лобанов, главный научный сотрудник ИГЕМ РАН.
«В конце пятидесятых-начале 60-х годов, как мы все помним, у нас шло научно-техническое соревнование с Америкой. Космический этап они на тот момент проиграли, но решили бурить сверхглубокие скважины на дне Тихого океана. Об этом доложили Никите Хрущёву, и он тут же поинтересовался: а чем мы можем ответить? Возникла идея нашей скважины, несравнимо глубже, которая была бы континентальной», — вспоминает Лобанов.
Тихоокеанский проект глубоководного бурения (так называемый проект «Махол») у американцев в итоге провалился, они смогли заглубиться лишь на 185 метров. А вот в СССР к делу подошли гораздо более серьёзно. Решено было пробурить... 15 километров!
Уже и Хрущёва сняли, но на совместных совещаниях в Академии Наук и существовавшем тогда Министерстве геологии СССР идея продолжала широко обсуждаться. Курировал её, в частности, трижды Герой соцтруда, академик Мстислав Келдыш. А упомянутый академик Николай Лаверов вёл проект от Министерства геологии, так как занимался Севером.
Сверхглубокая скважина была призвана значительно расширить наши знания о земле и её недрах, о запасах полезных ископаемых, скрытых на глубине. Назывался проект «СГ-3». А почему, собственно, 3? Дело в том, что две более ранние сверхглубокие скважины попытались пробурить в нефтеносных районах Прикаспийской низменности, но там эксперимент не удался.
Академик Николай Лаверов.
Наконец, дошла очередь до Кольского полуострова. Первоначально скважину хотели бурить рядом с городом Лиинахамари. Но по рекомендации член-корреспондента АН СССР, выдающегося геолога Григория Горбунова её перенесли на несколько десятков километров западнее, чтобы с помощью сверхглубокой скважины лучше изучить Печенгское медно-никелевое рудное поле.
Бурить решено было начать 24 мая 1970 года, поскольку это была дата столетнего юбилея Ленина. Но интересно, что первоначально проект был засекречен (и осуществляли его не случайно в погранзоне, закрытой для посторонних). Его явят миру уже тогда, когда успех будет очевиден.
«При осуществлении проекта пришлось объединить усилия более 200 производственных и научных организаций, — отмечает Лобанов. — Нам сегодня сложно себе даже представить, с каким объёмом технических проблем тогда пришлось столкнуться. До глубины 7 км бурили с помощью тех буровых установок, которые используются при геологоразведке на нефть и газ (их производил «Уралмаш»). Но дальше это стало невозможно.
В ходе бурения опытным путём выяснилось, что некоторые наши представления о недрах неверны. Например, высказывалась теория, что с прохождением каждого километра вглубь земли температура будет подниматься на 10 градусов по Цельсию.
То есть на уровне десяти километров под землёй она должна была бы достигнуть 110 градусов, верно? А она там оказалась больше плюс 200!
Нашим советским конструкторам пришлось разрабатывать новые технологии бурения, а также отвечающее этим экстремальным условиям оборудование — от собственно буровых станков до измерительных приборов. И эта задача была решена, после глубины 7 километров использовали установку «Уралмаш-15 000», названную так потому, что хотели дойти до глубины в 15 км с её помощью (то, чего не делал никто в мире)».
Вот такими приборами измеряли глубину скважины.
Очень серьёзный вопрос заключался в том, как на глубине эту буровую вращать в стволе. И после 7 км бурение стали вести совершенно особым способом, изобретённом нашими буровиками. Это так называемое турбинное бурение, когда нагнетается давление 40 атмосфер в стволе скважины и на последних 40 метрах там находится турбина. Эта турбина за счёт давления бурового раствора крутится и высверливает породы на таких глубинах. Термохимические реакции там доходили до 1000 градусов!
«Выяснилось, что только победитовая коронка сможет работать в этих условиях на большой глубине. Но даже у неё зубцов хватало всего на 10 метров проходки. Потом всё это приходилось поднимать наверх, менять. И второе — выяснилось, что для бурения на больших глубинах стальные трубы не годятся. Пришлось использовать дюралевые трубы, гораздо более лёгкие, опираясь на наработки в авиационной и отчасти даже космической промышленности. Для проходки 12 км в итоге было потрачено 50 км труб», — сообщил учёный.
Крайне важным для этого эксперимента было не просто бурить породу, но на всём её протяжении извлекать керн для изучения специалистами. Что тоже в итоге успешно удалось, хоть и не без проблем. Дело в том, что керн, поднятый на поверхность, попросту растрескивался, рассыпался в пыль в новых условиях по давлению и температуре.
Это называлось декомпрессия керна. Но наши учёные догадались создавать для керна в автоклавах условия, схожие с тем, что было в недрах земли — и там он нормально сохранялся.
Звёздный час Кольской сверхглубокой настал в 1984 году, когда в Москве собрался Всемирный геологический конгресс. 70 министров из разных стран мира, отвечающих за геологию и горную добычу, множество учёных-геологов. Их отвезли в Мурманскую область и показали СГ-3. К этому моменту там углубились уже на 9,5 километра.
«Американцы, которые всегда к нам предвзято относились, попав на скважину, думали: наверняка русские в чём-то обманывают! И когда они простояли 8 часов и дождались, пока поднимется буровая колонна из труб, поняли, что всё правда. Поскольку из последней трубы вышла буровая коронка, из которой вытащили 10 метров реального керна. То есть эта скважина уникальна тем, что прошла с отбором керна весь разрез. Протерозойского, архейского комплексов... Надо сказать, она и внешне впечатляла. Я, когда впервые попал туда ещё студентом, увидел, что буровая больше походила на целый завод. И технологии, разумеется, поражали.
Так выглядит Кольская сверхглубокая скважина наверху.
При этом нужно признать, что на Кольской сверхглубокой были и аварии, причём самая страшная — через несколько месяцев после того самого Международного геологического конгресса (оборвалась буровая колонна). И был совершенно беспрецедентный опыт ликвидации этих аварий», — вспоминает Константин Лобанов.
Хотя каждый новый километр давался бурильщикам всё сложнее и сложнее, проект постепенно дошёл до 12 262 метров. Глубже в мире не бурил никто (американцы к тому времени доходили лишь до 9 км). Но наступил 1991 год, когда рухнул Советский Союз, и всем резко стало не до науки. В следующем году бурение на СГ-3 было остановлено навсегда.
Кольская сверхглубокая скважина позволила специалистам скорректировать их представления о строении земной коры, в том числе те, которые бытовали из-за неверной трактовки результатов геофизических исследований.
«Прояснились и многие вопросы рудообразования, геологам пришлось также корректировать свои взгляды. Вначале были предположения, что рудной минерализации глубже 5 км не будет. Впоследствии в результате бурения выяснилось, что рудная минерализация есть и на 12 км, причём разная. Были найдены новые рудные тела на большой глубине и новые типы оруденения, которые на поверхность даже не выходят», — заметил Константин Лобанов.
Если говорить коротко о самом объекте, то он за тридцать лет пришёл в полный упадок. Оставив по себе народную память в виде легенд о якобы услышанных бурильщиками «звуках ада» (что в принципе невозможно, так как на глубине не было никаких микрофонов, а в проводившихся акустических исследованиях использовались лишь сейсмоприёмники, фиксировавшие в виде электроимпульсов упругие колебания).
«На данный момент региональные власти ведут диалог с Ростуризмом относительно передачи объекта в федеральную собственность и его последующей деконсервации для организации экскурсий и доступа посетителей к уникальной Кольской сверхглубокой скважине», — писали местные СМИ в прошлом году. К чему привёл этот диалог — пока не известно.
Алексей Василивецкий
