Взгляд под землю и скважина на астероиде: пять наивных вопросов эксперту по бурению
Какой глубины может быть самая большая скважина? Есть ли у бура зрение? Можно ли пробурить астероид? За ответами отправляемся к эксперту по бурению «Инженерно-технологического сервиса» Артему Закирову.
— Бурить скважину долго и дорого. Не проще ли вырыть огромный котлован и добывать нефть прямо оттуда?
— Конечно, проще. Такая технология называется карьерным способом добычи полезных ископаемых: делаем широкий раскоп, снимаем слой пород, скрывающих под собой ресурсы, и разрабатываем месторождение. Так добывают уголь, который залегает на глубине в десятки, максимум сотни метров. Нефть обычно «живет» значительно ниже. Можете представить себе гигантскую яму глубиной в четыре километра? Чтобы ее сделать, понадобится огромное количество сил, средств и времени, а энергозатраты на строительство такой ямы будут больше, чем объем добытой энергии. Поэтому применяется наклонно-направленное бурение, чтобы точно попасть в нефтеносный слой. Эта технология активно используется два последних десятилетия.
— Как бур видит, куда ему двигаться?
— Видит не сам бур, а сложная аппаратура, закрепленная на буровой трубе над долотом. Она состоит из десятков датчиков, считывающих уровень различных показателей, например электрическое сопротивление породы или ее плотность. В целом набор методов похож на медицинские: электрические, акустические, радиоактивные. Полученные данные передаются на поверхность способом, чем-то похожим на азбуку Морзе. Зашифрованную информацию мы распаковываем, анализируем и понимаем, где конкретно находится бур, какую породу он преодолевает и куда ему двигаться дальше.
— Можно пробурить Землю насквозь?
— К настоящему времени человечество смогло пробуриться к центру Земли чуть глубже, чем на 12 километров (глубина рекордной Кольской сверхглубокой скважины — 12 262 метра). При том что диаметр планеты примерно в тысячу раз больше (12 713 километров). Основная трудность бурения на глубинах от 10 километров — высокая температура. Она растет в среднем на три градуса Цельсия каждые 100 метров. Есть скважины, в которых приборы показывали почти 500 градусов! Промывочные жидкости при такой температуре перестают выполнять свои функции охлаждения и очистки оборудования, а металлы и сплавы теряют прочность.
Даже если мы сможем создать материалы, которые выдержат эти температуры, то под земной корой нас встретят расплавленные слои мантии и ядра, которые жарче, чем лава в извергающемся вулкане: десятки тысяч градусов. Так что доступными сегодня технологиями пробурить Землю насквозь не получится.
— Почему бур не ломается?
— Буровое долото изготавливают из самых твердых материалов. Резцы делают из алмазно-твердосплавных композитов, способных разрушать горные породы. Мы используем специальные синтетические алмазы, которые получаются в результате спекания алмазного порошка и металла при невероятно высоких температурах и давлении. Под каждую породу и ее особенности подбирается бур особого строения. Например, режуще-лопастная конструкция позволяет не сверлить преграды, а как бы снимать с них слой за слоем. Существуют шарошечные бурильные установки, состоящие из множества специальных фрез с зубьями — шарошек. Когда бур работает, каждая фреза вращается по сложной траектории, одновременно дробя, раскалывая и срезая породу
— Можно ли, теоретически, как в фильме «Армагеддон», бурить на астероиде? Или на другой планете?
— Не только теоретически — такие технологии уже есть! Космические агентства разных стран регулярно привлекают для своих задач специалистов по бурению из нефтегазовой отрасли. Например, марсоходы обучили эффективно бурить поверхность красной планеты, чтобы брать образцы геологической породы. Также известны проекты по бурению лунного грунта с помощью автоматизированных установок. В будущем первыми людьми, которые отправятся на другие планеты, скорее всего, будут буровики и геологи, так как именно их работа позволяет изучить строение небесных тел, найти и добывать полезные ископаемые — основной источник ресурсов развития любой цивилизации.
