Техника, технология и результаты бурения Кольской СГ—3. Часть 1.⁠⁠

Привет всем пикабушникам!

Приятно видеть, что пост https://pikabu.ru/story/kolodets_v_ad_6153358 @zizi5566 про бурение Кольской сверхглубокой СГ—3 вызвал у многих интерес к теме строительства скважин. Пришлось даже зарегистрироваться на Пикабу после долгих лет созерцания со стороны и попробовать накатать свой первый пост. Поговорим о технико—технологических аспектах проекта СГ—3, немного раскроем Пикабушникам глаза на процесс строительства скважин, научимся называть вещи своими именами:) Информации будет много.

В прошлом году, по счастливой случайности, ко мне в руки попал материал, собранный и консолидированный главным инженером проекта СГ—3. Он и по сей день ведёт активную трудовую деятельность, является к.т.н., и имеет множество патентов. Далее приведу цитату главного инженера Владимира Соломоновича Басовича в переписке (не со мной): «К сожалению, вся работа по бурению и исследованиям Кольской сверхглубокой скважины проходила под грифом секретности и я, как один из руководителей технологической и технической частей этой работы был персоной особой секретности. Поэтому, все публикации были запрещены, а то что делалось и защищалось диссертациями были в закрытом режиме. После 95 года нас частично рассекретили и мне приходилось много выезжать по буровым предприятиям с лекциями по СГ-3. В основном это были заграничные поездки <.....> Мне приятно, что Вас заинтересовала моя 25-летняя деятельность на Кольской сверхглубокой. Отправляю свою краткую презентацию с которой я выступал за границей. Может быть она как-то удовлетворит Вашу любознательность.»

Оффтоп: пост начал создаваться в Барнаульском Федеральном центре травматологии, ортопедии и эндопротезирования и на этом моменте меня позвали на операцию Банкарта, все прошло удачно, и вот, спустя пару десятков часов, продолжаю, медленно и одной рукой;)

Этапы от разработки проекта до начала бурения заняли целых 10 лет! Так в 1960 году были разработаны научные предложения, в 1965—66 году разработана научная программа бурения и исследований, в 1966 году получено постановление ЦК КПСС и СМ СССР об изучении земной коры сверхглубоким бурением, в 1967 году создан межведомственный совет при ГКНТ СССР. Только в 1968 году появился рабочий проект на 1—й этап бурения, и, наконец, в 1970 году начато бурение скважины СГ—3.

Перед буровиками, геологами и геофизиками был поставлен целый ряд задач, большинство из которых были выполнены:

—Изучить глубинное строение никеленосного Печенгского комплекса и архейского кристаллического основания;

— Выяснить геологическую природу сейсмических границ и разделов в континентальной коре;

— Получить информацию о вещественном составе;

— И то, что удалось осуществить более чем — создать и усовершенствовать новую технику и технологии сверхглубокого бурения.

А вообще, когда-то я слышал, что главной целью минимум было дойти до базальтов, а максимум — до мантии Земли, что пока так и не удалось сделать.

Уточнённый разрез Земной коры по данным сверхглубокого бурения

Говоря о науке строительства скважин, нельзя не сказать о буровых установках, с которых велись работы. Для бурения СГ—3 заводом «УРАЛМАШ» были разработаны две уникальные буровые установки, соответственно для работ в два этапа. Различаются буровые установки по условной глубине бурения, максимальной грузоподъёмности, типу привода и т.д. 1—й этап бурения до 7263м осуществлялся с БУ «УРАЛМАШ—4Э», 2—й этап до 12262м с БУ «УРАЛМАШ—15000».

Далее приведена планируемая и фактическая конструкция СГ—3. Что такое «направление», «кондуктор» и «обсадная колонна» можно найти в интернете, кратко для ЛЛ — все это металлические обсадные трубы разного диаметра, марки стали и типа резьб, спускаемые в скважину для крепления её стенок (цементированием между стенкой скважины и наружней стенкой трубы).

Ну а далее познакомимся с типовыми КНБК (компоновка низа бурильной колонны, так сказать рабочие органы непосредственно способствующие бурению) для бурения скважины СГ—3. Вероятнее всего, количество, номенклатура, типоразмер элементов КНБК и место их установки менялось в зависимости от текущих обстоятельств. На картинке лишь схематично.

Обратите внимание на 1 элемент под названием «долото» и запомните раз и навсегда — то, что называют буром — это долото! «Бур» может входить в название других элементов, например «турбобур» который является двигателем, вращающим долото. Или «бурголовка», о ней ниже.

А забойный двигатель служит для вращения долота без вращения всей многокилометровой колонны бурильных труб используя энергию промывочной жидкости (рабочий орган — многоступенчатая турбина).

Первый тип КНБК используется для сплошного бурения без отрыва от забоя, когда не стоит других целей, кроме углубления скважины.

Второй тип КНБК используется для бурения с отбором керна (горные породы цилиндрической формы в виде цельного столбика, извлекается на поверхность вместе с КНБК для изучения и уточнения геологических данных). Вот тут вместо долота используется бурголовка с центральным отверстием для захода керна.

Третий тип КНБК, насколько я понимаю, необходим для снижения зенитного угла и выхода на вертикальный профиль после естественного искривления (анизотропия, переслаивание, пропластки) или после зарезки нового ствола после аварии.

Ну и схемки применяемого породоразрушающего инструмента (долот, бурголовок и расширителей). Если интересно по шифру можете погуглить и посмотреть, как они выглядят визуально.

Чтобы потом не возвращаться назад, сразу приведу несколько примеров для осознания вышенаписанного.

Пример 1 — спуск обсадной колонны и физический эффект (силы сопротивления движению бурильных труб)

Пример 2 — приборы контроля зенитного угла (угол отклонения от вертикали) при бурении СГ—3

Пример 3 — керн из Кольской сверхглубокой скважины и размер кернохранилищща!

Пример 4 — Вид на роторную площадку (основное место работы буровой бригады)

Пример 5 — Вид на насосный блок (УНБ—1250)

Уважаемые Пикабутяне, так как пишу впервые, с одной рукой и с планшета, а объём информации выложен даже меньше половины, предлагаю на этом пока остановиться. Посмотрим на результат и Вашу реакцию, если удалось подогреть интерес к данной теме, то вторая часть будет содержать самую сочную информацию в виде таблиц и графиков с результатами, где многие из вас найдут ответы на свои вопросы.