Сверхглубокие скважины

Геологический разрез, прогнозировавшийся перед бурением сверхглубоких скважин, ни в одном случае не был подтверждён полностью, а в некоторых случаях расхождения в прогнозе и реальности были радикальными. Учёные считают, что современные знания о глубинном строении континентальной земной коры остаются приблизительными, что ещё раз подтверждает необходимость создания глубоких научных скважин[2].

Так, при бурении Криворожской скважины предполагалось, что железистые кварциты, выходящие на поверхность в виде полосы протяженностью около 120 км, погружаются до глубины 6—8 км, а затем, изгибаясь, снова выходят на поверхность, и можно рассчитать, где именно, чтобы продолжить разработку железной руды на доступных для этого глубинах. На деле, в глубине железорудного бассейна была обнаружена не одна изогнутая складка, а серия параллельных наклонных пластов, уходящих на глубину более 10 км[2].

Результаты сверхглубокого бурения помогли получить новые данные для интерпретации геофизических данных о строении литосферы, а также переосмыслить общие условия формирования глубинной гидросферы Земли и объяснить явления, ранее остававшиеся необъяснимыми: появление глубинных зон избыточного давления, не соответствующего весу вышележащих пород, противодействие глинистых толщ уплотнению при их погружении на большие глубины, когда они превращаются из традиционных малопроницаемых водоупоров в пористые коллекторы нефти и газа. Этот последний фактор помог понять механизм формирования глубоких залежей нефти: сначала на Саатлинской скважине было установлено, что подземные воды могут проникать в изначально сухие кристаллические породы из перекрывающих осадочных толщ (механизм нисходящей фильтрации), а затем на Тюменской на глубинах от 6424 м до забоя были вскрыты очень пористые и микротрещиноватые слои базальтов, аналогичных по возрасту и составу породам, обнаженным на поверхности в Восточной Сибири. При температуре 60—100°С химически и физически связанная вода и другие летучие соединения переходят в свободное состояние с образованием гидроразрывов и частичным растворением горных пород. Выделявшаяся при уплотнении вышележащих осадочных толщ вода вступала во взаимодействие с подстилающими сухими базальтами так, что в конце концов они превратились в проницаемые глубинные коллекторы, благоприятные для накопления газоконденсатных и газовых залежей[2].

Выяснилось также, что руды могут залегать на весьма большой глубине — например, на Кольской скважине на глубине около 10 км были обнаружены аномально высокие содержания золота и серебра, что показало: процессы геохимической миграции с образованием месторождений руд протекают не только вблизи поверхности Земли. Это показали и результаты геологоразведки, а затем глубокого бурения вблизи крупнейшего в мире золоторудного месторождения Мурунтау в пустыне Кызылкум: промышленное золотое оруденение было прослежено там до глубины 1100 м, а запасы золота на глубоких горизонтах можно оценить в 3 тыс. т, хотя пока нельзя признать их извлекаемыми[2].

Бурение Воротиловской глубокой скважины было предпринято не только для выяснения картины образования Пучеж-Катунского кратера, образовавшегося в результате падения метеорита 200 млн лет назад, но и для уточнения информации о фундаменте Уральского подвижного пояса[2].

Теплофизические измерения в глубоких и сверхглубоких скважинах помогли понять распределение температур и величину глубинного теплового потока, который значительно превысил оценки, полученные экстраполяцией данных по приповерхностной зоне. Например, температура забоя в Кольской скважине почти вдвое превысила расчётную: 212 градусов вместо 120, что связывается с влиянием выявленных там радиоактивных пород на большой глубине[2].

Постановление Комитета РФ по геологии и использованию недр № 195 от 18.11.1994 стало точкой отсчёта для создания Государственной сети опорных геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин на территории основных минерально-сырьевых провинций России как основы работ общегеологического и специального назначения. С момента его принятия возобновились научно-практические исследования как на континенте, так и на акваториях Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского и Охотского морей, в глубоководной части Северного Ледовитого океана. Создаваемая Государственная сеть опорных профилей реализуется как взаимоувязанный каркас протяжённых (более тысячи километров) глубинных профилей, опирающихся на глубокие и сверхглубокие скважины и охватывающих всю территорию России на суше и на водах (в том числе внутренних)[4].

Необходимость продолжения исследовательских работ на сверхглубоких скважинах диктуют и потребности современной экономики России как нефте- и газодобывающей страны. До сих пор при освоении месторождений ограничиваются относительно небольшими глубинами. А чтобы осваивать новые горизонты, необходимо исследовать и решить множество технико-технологических проблем, особенно научиться предупреждать осложнения при вскрытии глубокозалегающих горизонтов, прогнозировать проходку скважин и научиться предупреждать аварийные ситуации[5].

Также к 2016 году были завершены работы по бурению Тырныаузской (4001 м), Северо-Молоковской (3313 м), Воронежской (3000 м) и Онежской (3500 м) параметрических скважин[4].

Несмотря на поставленные в России новые мировые рекорды по длине скважины, рекорд по глубине остаётся у Кольской сверхглубокой.

• Берта Роджерс, США. Годы бурения 1973—1974 (502 дня). Глубина 9583 м., нефтегазоносный бассейн Анадарко в штате Оклахома, стоимость 15 млн долларов[19].
• Бейден-Юнит, США. 1970-71 годы (545 дней). Глубина 9159 м., там же, стоимость 6 млн долларов. На скважину ушло 1,700 тонн цемента, 150 алмазных буров.
• КТБ-Оберпфальц, Бавария, Германия. Годы бурения 1990—1994. Глубина 9101 м[20][21].
• Юниверсити, США. Глубина 8686 м.
• Цистердорф UT1A, Австрия. Глубина 8553 м. Работы велись в 1977 году в районе венского нефтегазоносного бассейна, где имелось несколько небольших месторождений нефти. На глубине 7544 м были обнаружены неизвлекаемые запасы газа, но в этот момент первая скважина обрушилась, и компании OMV пришлось бурить вторую, в которой углеводородов вообще не нашли[19].
• Бигхорн Вайоминг, США. Глубина 7583 м.
• Тасым Юго-Восточный-1 Атырау, Казахстан. Глубина 7050 м[22].
• Сильян Ринг, Швеция. Глубина 6800 м. В конце 1980-х годов здесь искали месторождение природного газа небиологического происхождения, но ничего не нашли[19].
• BD-04A, Катар, нефтяное месторождение Al-Shaheen. Май 2008 года, бурение завершено за 36 дней.[19] Глубина 12 289 м, протяжённость горизонтального ствола скважины 10 902 м[3].

В странах Запада ведутся исследования для повышения эффективности сверхглубокого бурения. Новые буровые растворы разрабатывают с использованием нанотехнологий (PYRODRILL, CARBO-DRILL, MAGMA-TEQ и др.), производятся устойчивые лёгкие буровые трубы с применением титановых сплавов, новые модификации долот PDC. Среди инновационных способов бурения рассматривается бесконтактное разрушение пород плазмой. В США для этого в 2003 году принята национальная программа «DeepTrek», одним из инструментов которой является использование космических технологий в сверхглубоком бурении[5].

• Беляевский Н. А., Федынский В. В. Изучение глубинных недр Земли и задачи сверхглубокого бурения // Советская геология. 1961. № 12. С. 55-77.
• Беляевский Н. А., Федынский В. В. Сверхглубокое бурение // Природа. 1963. № 3. С. 108—109.
• Беляевский Н. А., Галкин Ю. Д., Федынский В. В. О проблеме сверхглубокого бурения в Советском Союзе на современном этапе // Жизнь Земли. Вып. 16. М.: Изд-во МГУ, 1981. С. 17-21.

• Артур Конан Дойль. «Когда Земля вскрикнула».

• Бурение
• Проект «Мохол» (США)