Покорители земных недр

Проводятся эксперименты и частично применяются такие методы, как гидромониторный (с использованием напора жидкости, подаваемой под сверхвысоким давлением) и электрофизический (основанный на воздействии разряда высокого потенциала на предварительно ионизированный слой). Разрабатываются также термические методы: огнеструйный, электродуговой, атомный, плазменный, электроннолучевой и многие другие.

В США запатентован проект бурового снаряда с миниатюрным атомным реактором, диаметр которого не превышает 400 мм. Снаряд рассчитан на плавление пород при температуре 1250–1500 °C. Стенки скважин после такого плавления покрываются пленкой, подобной застывшему стеклу, и ствол не требует дополнительного крепления металлическими трубами.

К термическим способам относится и лазерное бурение. «Гиперболоид», считавшийся еще в начале нашего века не более чем фантастикой, сейчас уже существует. Правда, мощности лазеров пока что не хватает для расплавления всей массы пород в скважине. Лучом прожигается лишь кольцевая канавка по окружности забоя, а оставшийся столбик породы разрушается механическим способом. Но лазерные породоразрушающие инструменты (наконечники) надо признать вполне перспективными.

О преимуществах термических способов бурения говорить не надо: наконечник у них не имеет непосредственного контакта с горными породами, и потому его износоустойчивость практически неограниченна. Твердость разрушаемых пород также не играет существенной роли для такого инструмента. Правда, есть у термических способов и существенный недостаток: в таких скважинах невозможно получить информацию о разрезе горных пород (ни керн, ни шлам в естественном виде из них не извлекаются, а стенки целиком оплавлены). Поэтому термические способы могут использоваться для бурения только эксплуатационных, в частности нефтедобывающих, скважин.

Интересны проекты, относящиеся к усовершенствованию способов доставки бурового инструмента на забой скважины, т. е. к максимальному упрощению наиболее трудоемких операций — спуско-подъемных. Специалисты СССР и Франции вместе разработали методику шланго-кабельного бурения. Вместо стальных бурильных труб, которые при подъеме приходится развинчивать на секции — свечи и составлять их внутри вышки, применен бронированный шланг. В процессе бурения под давлением промывочной жидкости шланг приобретает жесткость, достаточную для передачи нагрузки на буровой снаряд, а при подъеме становится настолько гибким и эластичным, что его можно наматывать на барабан.

Успеху работ способствовал созданный в СССР усовершенствованный турбобур, конструкция же прочного гибкого шланга разработана французскими специалистами. Конечно, такому устройству до широкого внедрения в практику еще далеко, но оно перспективно, а значит, за ним и будущее. Надо сказать, что уже сейчас на Каспийском море в объединении «Каспморнефть» действует буровое судно, оснащенное установкой для такого шланго-кабельного бурения.

В последние годы глубокие и сверхглубокие скважины наряду с основной своей ролью поставщика первичной геологической информации (керна горных пород) становятся теми «информационными окнами» (по определению академика Г. Н. Флёрова), через которые с помощью различных скважинных приборов можно «увидеть» строение и свойства земной коры. Ствол скважины — это своеобразная лаборатория, где проводится множество очень тонких и сложных исследований и измерений. Трудность работы в таких лабораториях заключается в том, что измерительные приборы должны иметь ограниченные размеры и очень высокую термо-, вибро- и баростойкость; кроме того, они должны обеспечивать передачу информации о пересекаемых скважиной геологических разрезах с глубин в несколько километров. Поэтому такие приборы нередко называют «спутниками вниз», запускаемыми (опускаемыми) в «геокосмос» — в земные недра. Особенно сложные задачи стоят перед такими «спутниками» при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений, когда нужно исследовать свойства горных пород через экраны — металлические обсадные трубы и цементные оболочки, крепящие стенки скважин. Новые прогрессивные методы скважинных исследований — этого союза физики и геологии — должны поднять научную и практическую ценность буровых скважин на еще более высокий уровень.