Сверхглубокие скважины

  Задачи бурения сверхглубоких скважин довольно разнообразны. Одной из задач является поиск нефтеносных и газоносных горизонтов. Другая задача сводится к изучению земных пластов. Бурение сверхглубоких скважин решает принципиальные задачи в современной геологии. Порой результаты исследования оказываются довольно неожиданными и заставляют пересмотреть теоретические представления, казавшиеся до этого аксиомой. В отличие от относительно мелких (менее 1 км) скважин, которые бурятся при разведке твердых полезных ископаемых, глубокие (от 5 до 7 км) и сверхглубокие (более 7 км) скважины относятся к скважинам научного бурения. С ними могут сравниться только скважины для разведки глубоко залегающих нефтегазоносных горизонтов. 

  Существуют разные способы бурения. Если глубина скважин невелика (сотни метров), то двигатель, находящийся на поверхности, вращает колонну стальных бурильных труб; на нижнем конце трубы крепится буровая коронка, армированная твердыми сплавами или алмазами. Вращаясь коронка вырезает цилиндрический столбик породы, который постепенно заполняет специальную внутреннюю (колонковую) трубу. При бурении без отбора керна часто используют буровые головки, которые представляют собой систему нескольких вращающихся конусов, армированных твердыми сплавами. Если стенки скважины неустойчивы, в нее опускают стальную обсадную трубу. В процессе бурения насос постоянно закачивает в скважину специальный глинистый раствор, необходимый для придания устойчивости стенкам, охлаждения инструмента, выноса мелких частиц породы (шлама) и для других целей. Время от времени колонну буровых труб поднимают на поверхность с помощью лебедки, установленной на буровой вышке, выгружают керн, если необходимо, заменяют изношенную коронку на новую и опять опускают буровой снаряд на забой.Бурение сопровождается измерениями физических свойств пород вдоль ствола скважины. Для этого на специальном кабеле в скважину опускают приборы, которые фиксируют температуру, электропроводность, магнитную восприимчивость, радиоактивность и другие свойства пород. Этот процесс называют каротажем скважин.

   Как показывает опыт бурения в США и других странах, увеличивая мощность двигателей и давление насосов, нагнетающих буровой раствор, повышая грузоподъемность лебедок и прочность стальных буровых труб, таким способом можно бурить скважины глубиной до 9-10 км. Для более глубоких скважин нужны нетрадиционные инженерные решения. Многие из них были предложены и реализованы в ходе выполнения программ сверхглубокого научного бурения.Так, если забой скважины находится на многокилометровой глубине, целесообразно использовать забойные двигатели, установленные не на поверхности, а в нижней части буровой колонны, которая при этом сама не вращается. Забойные двигатели представляют собой миниатюрные турбины или винтовые механизмы, которые приводятся во вращение буровым раствором, нагнетаемым под давлением в скважину. Для того чтобы уменьшить вес колонны буровых труб длиной в несколько километров, их изготавливают из специальных легких, но достаточно прочных и термостойких сплавов. Например, при бурении Кольской скважины использовали алюминиевые сплавы, которые в 2,4 раза легче стали. Для этих же целей предлагается применять трубы из титановых сплавов. Когда скважина достигает большой глубины, возникает значительная разница между гидростатическим давлением столба бурового раствора и литостатическим (горным) давлением, обусловленным весом горных пород. В результате стенки скважины могут быть разрушены, что приводит к серьезным осложнениям при бурении. Для того чтобы уравновесить горное давление, увеличивают плотность бурового раствора примерно до 2 г/см3, добавляя в него специальные наполнители.

   Расчетная скорость бурения сверхглубоких скважин составляет 1-3 метра в час. При бурении таких скважин нередко возникают аварии, на устранение которых может потребоваться не один день. 

  После того, как бурение сверхглубокой скважины закончено, она становится объектом научного исследования. Специалисты следят за недрами земли, ведут мониторинг околоскважинного пространства, что позволяет доказывать либо опровергать уже имеющиеся теории в изучении Земли.

 

    Самые глубокие скважины в мире:

1. Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — глубочайшая в мире буровая скважина, расположена в Мурманской области, в 10 км к западу от города Заполярный. Находится в пределах Балтийского щита. Годы бурения 1970—1990. Глубина 12262 м. План 15000 м.

2. Ен-Яхинская сверхглубокая скважина (СГ-7) расположена в Западной Сибири — в 70 км восточнее города Новый Уренгой, между Песцовым и Ен-Яхинским газоконденсатными месторождениями. Годы бурения 2000—2006. Глубина 8250 м. План 6900 м. Была последней в России действующей сверхглубокой скважиной.

3. Шевченковская-1 расположена в Карпатском регионе (Западная Украина). Пробурена в 1982 году для добычи нефти и газа. Глубина 7520 м.

4. Аралсорская сверхглубокая скважина (СГ-1) расположена в Прикаспийской низменности. Годы бурения 1962—1971. Глубина 6800 м.

5. Биикжальская сверхглубокая скважина (СГ-2) расположена в Прикаспийской низменности. Годы бурения 1962—1971. Глубина 6700 м.

6. Уральская сверхглубокая скважина (СГ-4) расположена в 5 км западнее города Верхняя Тура в Свердловской области. Годы бурения 1985—2005. Глубина 6100 м. План 15000 м.

7. Тимано-Печорская сверхглубокая скважина (СГ-5) расположена на северо-востоке Европейской части России, в Вуктыльском районе Республики Коми. Годы бурения 1984—1993. Глубина 6904 м. План 7000 м.

8. Тюменская сверхглубокая скважина (СГ-6) расположена в Западной Сибири, в районе поселка Коротчаево (ныне микрорайон города Новый Уренгой). Годы бурения 1987—1996. Глубина 7502 м. План 8000 м.

9. Криворожская сверхглубокая скважина (СГ-8) расположена на Украине, в районе города Кривой Рог. Находится в пределах Украинского щита. Годы бурения 1984—1993. Глубина 5382 м. План 12 000 м.

10. Днепровско-Донецкая сверхглубокая скважина (СГ-9) расположена на Украине. Годы бурения 1983—н/д. Глубина 5691 м. План 8000 м.

11. Мурунтауская сверхглубокая скважина (СГ-10) расположена в Узбекистане, в районе посёлка Мурунтау. Годы бурения 1984—н/д. Глубина 3000 м. План 7000 м.

12. Берта Роджерс, США. Годы бурения 1973—1974. Глубина 9583 м.

13.  КТБ-Хауптборунг, Германия. Глубина 9101 м.

14.  Юниверсити, США. Глубина 8686 м.

15.  Цистердорф, Австрия. Глубина 8553 м.

16.  Бигхорн Вайоминг, США. Глубина7583 м.

17.  Тасым Юго-Восточный-1 Атырау, Казахстан. Глубина 7050м.

18.  Сильян Ринг, Швеция. Глубина 6800м.