|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Wiercenie studni supergłębokich. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Ziemia jako obiekt badań geologicznych jest dostępna do bezpośredniej obserwacji tylko z powierzchni. Jego skład i strukturę można ocenić tylko na podstawie danych pośrednich. Dlatego geolodzy dążą do penetracji jak najdalej w głąb Ziemi za pomocą wierceń. Nowoczesna technologia umożliwia wiercenie odwiertów na kontynentach o głębokości do 10-15 kilometrów. Odwierty są najczęściej wykonywane w celu poszukiwania złóż kopalin, do wydobycia wody, ropy i gazu z jelit, a także do badań inżynieryjnych i innych celów użytkowych. Ponadto od lat 1970-tych wiercenie jest coraz częściej wykorzystywane jako metoda rozwiązywania podstawowych problemów naukowych współczesnej geologii. Nawiasem mówiąc, same wyniki wierceń naukowych okazały się pod wieloma względami nieoczekiwane i spowodowały konieczność zrewidowania koncepcji teoretycznych, które wcześniej wydawały się oczywiste i niepodważalne. Początek systematycznych wierceń naukowych sięga lat 1960-tych. W 1968 r. w Stanach Zjednoczonych zwodowano specjalny statek wiertniczy i rozpoczęto międzynarodowy program wierceń głębinowych na oceanach. W ciągu ponad trzydziestoletniej historii w oceanach wywiercono setki studni, które przecinały luźne osady dna oceanu i wchodziły głęboko w bazalty. Najgłębszy odwiert został wywiercony na Oceanie Spokojnym na południe od wybrzeża Kostaryki. Jego głębokość sięgała 2105 metrów poniżej dna oceanu. Wiercenia oceaniczne otworzyły nową stronę w geologii, ponieważ wcześniej nie było praktycznie żadnych dokładnych danych na temat struktury dna oceanu.
Teraz o wierceniu na lądzie. Naukowe odwierty wiertnicze na kontynentach są zwykle klasyfikowane jako głębokie (3-7 km) lub ultragłębokie (ponad 7 km). Pod tym względem można je porównać jedynie z odwiertami wierconymi w celu poszukiwania, eksploracji i eksploatacji głębokich złóż ropy i gazu w Stanach Zjednoczonych. Najgłębsza z nich – Berta Rogers (9583 metry) została odwiercona w latach 1973-1974 w zaledwie 502 dni. Ten wysoki wskaźnik penetracji wynika z dwóch czynników. Pierwszy to możliwości amerykańskiej technologii. Drugi – wiercenie przeprowadzono bez pobierania próbek rdzeniowych, czyli bez podnoszenia próbek skał na powierzchnię. Pobieranie próbek rdzenia wymaga dużo dodatkowego czasu, ale jest absolutnie niezbędne do odwiertów naukowych. Z tego powodu głębokie i ultragłębokie odwierty poszukiwawczo-eksploracyjne mają raczej ograniczoną wartość jako źródło informacji naukowej. W ZSRR opracowano i wdrożono pierwszy program systematycznych ultragłębokich wierceń kontynentalnych do celów naukowych. Podstawy tego programu zostały sformułowane już w latach 1960-1962. W maju 1970 r. na północy obwodu murmańskiego, dziesięć kilometrów od miasta Zapolyarny, rozpoczęto wiercenie supergłębokiego odwiertu Kola. Jego głębokość projektową określono na piętnaście kilometrów, jednak nie udało się do niej dotrzeć, w 1991 roku wiercenia przerwano na głębokości 12261 XNUMX metrów. Mimo to studnia Kola jest nadal najgłębsza na świecie.
Sukcesy Związku Radzieckiego nie mogły nie pobudzić innych krajów. Przyspieszyliśmy rozwój programów naukowych wierceń kontynentalnych w Niemczech, Francji, USA, Kanadzie, Japonii i Wielkiej Brytanii. Jeden z najlepszych wyników osiągnęli Niemcy, którzy wykonali ultragłęboką studnię KTB-Oberpfalz w Bawarii (1990-1994), która osiągnęła głębokość 9101 metrów. „Istnieją różne metody wiercenia” – piszą V.S. Popov i A.A. wzmocniony twardymi stopami lub diamentami jest przymocowany do dolnego końca rury. Obracając się, wiertło wycina cylindryczny słup skalny, który stopniowo wypełnia specjalną rurę wewnętrzną (rdzeń). które są układem kilku obracających się stożków, wzmocnionych W przypadku niestabilnych ścian studni opuszczana jest stalowa rura osłonowa. Podczas wiercenia pompa stale pompuje do studni specjalny roztwór gliny, który jest niezbędny do stabilizacji ścian, schłodzić narzędzie, usunąć drobne cząstki skalne (szlam) i do innych celów czas, przewód rury wiertniczej jest podnoszony na powierzchnię za pomocą wciągarki zainstalowany na wiertnicy, rdzeń jest rozładowywany, w razie potrzeby zużyty świder jest wymieniany na nowy, a przewód wiertniczy jest ponownie opuszczany na dno. Wierceniem towarzyszą pomiary właściwości fizycznych skał wzdłuż odwiertu. W tym celu do studni opuszczone są na specjalnym kablu instrumenty, które rejestrują temperaturę, przewodność elektryczną, podatność magnetyczną, radioaktywność i inne właściwości skał. Ten proces nazywa się rejestrowaniem studni. Doświadczenia wiertnicze w USA i innych krajach wykazały, co następuje. Dzięki mocy silników i ciśnieniu pomp wtłaczających płuczkę wiertniczą, a także wzrostowi nośności wciągarek i wytrzymałości stalowych rur wiertniczych, można wiercić studnie o głębokości do 9-10 km. tą drogą. Wiercenie głębszych studni wymaga innych niekonwencjonalnych rozwiązań inżynieryjnych. I takie rozwiązania zostały zaproponowane i wdrożone w trakcie realizacji programów ultragłębokich wierceń naukowych. Okazało się, że w przypadkach, gdy dolny otwór znajduje się na głębokości wielu kilometrów, wskazane jest stosowanie silników wiertniczych montowanych nie na powierzchni, ale w dolnej części przewodu wiertniczego, która sama się nie obraca. Silniki wiertnicze to miniaturowe turbiny lub mechanizmy śrubowe napędzane płynem wiertniczym wtryskiwanym pod ciśnieniem do odwiertu. Aby zmniejszyć wagę ciągu rury wiertniczej, osiągając długość kilku kilometrów, są one wykonane ze specjalnych lekkich, ale wystarczająco mocnych i żaroodpornych stopów. Stopy aluminium użyte do wiercenia studni Kola były 2,4 razy lżejsze od stali. Po osiągnięciu dużej głębokości istnieje znacząca różnica między ciśnieniem hydrostatycznym kolumny płuczki wiertniczej a ciśnieniem litostatycznym (skały) ze względu na ciężar skał. Może to doprowadzić do zniszczenia ścian studni, a to z kolei powoduje poważne komplikacje podczas wiercenia. Aby osiągnąć równowagę ciśnienia skały, gęstość płynu wiertniczego zwiększa się poprzez dodanie do niego specjalnych wypełniaczy. "Jednym z najtrudniejszych wyzwań technicznych" - piszą Popow i Krzemieniecki - "jest zapewnienie niezawodnej pracy sprzętu wiertniczego w wysokich temperaturach, które występują w bardzo głębokich odwiertach. Dotyczy to części metalowych, ich połączeń, smarów, płuczki wiertniczej i Chociaż na dnie, czyli w najniższym punkcie odwiertu Salton Sea w USA na głębokości 3220 metrów, zarejestrowano temperaturę 355 stopni Celsjusza, a w innym odwiercie wywiercono do 1440 metrów w jednym z młode struktury wulkaniczne na zachodzie Stanów Zjednoczonych, zmierzona temperatura osiągnęła 465 stopni, nowoczesne środki techniczne nie pozwalają na wiercenie ultragłębokich studni w tak wysokich temperaturach przez długi czas, gdyż stabilność termiczna istniejącego sprzętu wiertniczego nie przekracza 200- 300 stopni.Największe problemy pojawiają się przy urządzeniach pomiarowych, zwłaszcza z elektroniką, która zawodzą już przy 150 stopniach. zachowują właściwości technologiczne do 230-250 stopni. W wyższej temperaturze konieczne jest przejście na roztwór na bazie oleju i stosowanie bardziej złożonych mieszanin. Wysoka temperatura wnętrza Ziemi pozostaje jednym z głównych czynników ograniczających głębokość wierceń naukowych. Poważne trudności techniczne wiążą się z samoistną krzywizną studni głębinowych podczas wiercenia z powodu nierównomiernego niszczenia skał w otworze dennym, niejednorodności geologicznej odcinka i innych przyczyn. Na przykład otwór studni Kola na głębokości około 12 kilometrów odbiegał od pionu o 840 metrów. Istnieją techniki utrzymywania studni w pozycji pionowej. Tak więc, dzięki udanemu projektowi specjalnego urządzenia, studnia KTB-Oberpfalz w Niemczech pozostała najbardziej pionową studnią na świecie do głębokości 7500 metrów. Jednak głębiej to urządzenie zawiodło z powodu wysokiej temperatury i ciśnienia, a studnia poszła własną drogą; w rezultacie na głębokości 9101 metrów odbiegał od pionu o 300 metrów. Ultragłębokie wiercenie wymagało stworzenia specjalnego sprzętu pomiarowego, który kontroluje warunki wzdłuż odwiertu i na dnie. Konwencjonalna technologia pozyskiwania drewna z czujnikami, które są opuszczane do studni na odpornym na wysoką temperaturę kablu, okazała się mało przydatna. W wyniku wieloletnich poszukiwań udało się opracować telemetrię i inny sprzęt elektroniczny montowany na przewodzie wiertniczym, a także autonomiczne przyrządy pomiarowe schodzące i unoszone przez przepływ płuczki wiertniczej. Teraz sygnały z czujników mogą być przesyłane hydraulicznie, a nie przewodami, wytwarzając impulsy ciśnienia w płynie wiertniczym. Należy zauważyć, że studnie głębokie i ultragłębokie mają konstrukcję teleskopową. Wiercenie zaczyna się od największej średnicy, a następnie przechodzi do mniejszych. Tak więc w studni Kola średnica z 92 centymetrów w górnej części zmniejszyła się do 21,5 centymetra. A w studni KTB-Oberpfalz - od 71 centymetrów do 16,5 centymetra. Mechaniczna prędkość wiercenia ultragłębokich studni wynosi 1-3 metry na godzinę. W przypadku jednej podróży między wycieczkami w obie strony można zejść na głębokość 6-10 metrów. Średnia prędkość podnoszenia ciągu rury wiertniczej wynosi 0,3-0,5 metra na sekundę. Ogólnie rzecz biorąc, wiercenie jednej ultragłębokiej studni zajmuje lata i jest bardzo kosztowne. Na przykład wiercenie bardzo głębokiego odwiertu w Niemczech kosztowało 583 miliony marek. Koszt ultragłębokich wierceń w naszym kraju był nie mniejszy. Podczas wiercenia studni głębinowych nie obyło się oczywiście bez wypadków. Najczęściej są one spowodowane martwym drążkiem przewodu wiertniczego. Rozwiązywanie problemów zajmuje dużo czasu. Czasami nie pozwalają na dalszą pracę i trzeba rozpocząć wiercenie nowego szybu. Można zrozumieć, jak kosztowna dosłownie iw przenośni jest wielokilometrowa kolumna rdzeniowa o średnicy od 5 do 20 centymetrów, która jest jednym z głównych, ale nie jedynym rezultatem wierceń naukowych. Rdzeń jest dokładnie dokumentowany i przechowywany w specjalnych pomieszczeniach. Następnie jest szczegółowo badany przez duże zespoły specjalistów. Tak więc materiał uzyskany przez wiercenie niemieckiej studni supergłębokiej był badany przez około 400 naukowców. Na ich podstawie opublikowali później 2000 artykułów naukowych! Po zakończeniu właściwego wiercenia prace nad ultragłęboką studnią nie ustają. Studnia zamienia się w stałe laboratorium. Specjaliści nadal monitorują zmianę reżimu wnętrza Ziemi wzdłuż odwiertu i przestrzeni przyodwiertowej oraz przeprowadzają różne eksperymenty. Takie laboratoria powstały na bazie odwiertów Kola i Vorotilovskaya w Rosji oraz odwiertu KTB-Oberpfalz w Niemczech. Autor: Musskiy S.A.
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Paralenz - kamera sportowa dla płetwonurków ▪ Określono dokładną szybkość ekspansji wszechświata
▪ sekcja witryny Nadzór audio i wideo. Wybór artykułu ▪ artykuł Teatr zaczyna się od wieszaka. Popularne wyrażenie ▪ Artykuł Ziele angielskie. Legendy, uprawa, metody aplikacji
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony