|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Khoan giếng siêu sâu. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Trái đất với tư cách là đối tượng nghiên cứu địa chất chỉ có thể quan sát trực tiếp từ bề mặt. Thành phần và cấu trúc của nó chỉ có thể được đánh giá bằng dữ liệu gián tiếp. Đó là lý do tại sao các nhà địa chất cố gắng thâm nhập càng sâu càng tốt vào độ sâu của Trái đất bằng cách khoan. Công nghệ hiện đại cho phép khoan giếng ở độ sâu 10-15 km trên các lục địa. Giếng khoan thường được thực hiện để thăm dò các mỏ khoáng sản, khai thác nước, dầu và khí từ lòng đất, cũng như khảo sát kỹ thuật và các mục đích ứng dụng khác. Ngoài ra, từ những năm 1970, khoan ngày càng được sử dụng như một phương pháp giải quyết các vấn đề khoa học cơ bản trong địa chất hiện đại. Nhân tiện, bản thân kết quả của việc khoan khoa học hóa ra lại bất ngờ về nhiều mặt và buộc chúng ta phải xem xét lại các khái niệm lý thuyết mà trước đây tưởng chừng như hiển nhiên và không thể lay chuyển. Sự khởi đầu của việc khoan khoa học có hệ thống bắt đầu từ những năm 1960. Năm 1968, một tàu khoan đặc biệt đã được hạ thủy tại Hoa Kỳ và việc thực hiện chương trình quốc tế về khoan biển sâu ở các đại dương bắt đầu. Trải qua hơn ba mươi năm lịch sử, hàng trăm giếng đã được khoan ở Đại dương Thế giới, vượt qua lớp trầm tích lỏng lẻo của đáy đại dương và đi sâu vào lớp bazan bên dưới. Giếng sâu nhất được khoan ở Thái Bình Dương, phía nam bờ biển Costa Rica. Độ sâu của nó đạt tới 2105 mét dưới đáy đại dương. Khoan đại dương đã mở ra một trang mới trong địa chất, vì trước đây thực tế không có dữ liệu chính xác nào về cấu trúc của đáy đại dương.
Bây giờ về việc khoan trên đất liền. Các giếng khoan khoa học trên các lục địa có xu hướng được phân loại là sâu (3-7 km) hoặc siêu sâu (hơn 7 km). Về mặt này, chúng chỉ có thể được so sánh với các giếng được khoan để tìm kiếm, thăm dò và khai thác các mỏ dầu khí sâu ở Hoa Kỳ. Giếng sâu nhất trong số đó, Bertha Rogers (9583 mét), được khoan vào năm 1973-1974 chỉ trong 502 ngày. Tỷ lệ thâm nhập cao như vậy là do hai yếu tố. Đầu tiên là khả năng của công nghệ Mỹ. Thứ hai, việc khoan được thực hiện mà không lấy mẫu lõi, nghĩa là không nâng mẫu đá lên bề mặt. Lấy mẫu lõi đòi hỏi nhiều thời gian bổ sung, nhưng hoàn toàn cần thiết cho việc khoan khoa học. Vì lý do này, các giếng thăm dò và thăm dò sâu và siêu sâu có giá trị khá hạn chế trong vai trò là nguồn thông tin khoa học. Chương trình khoan lục địa siêu sâu có hệ thống đầu tiên cho mục đích khoa học đã được phát triển và triển khai ở Liên Xô. Nền tảng của chương trình này đã được hình thành từ những năm 1960-1962. Vào tháng 1970 năm 1991, ở phía bắc vùng Murmansk, cách thành phố Zapolyarny mười km, việc khoan giếng siêu sâu Kola bắt đầu. Độ sâu thiết kế của nó được xác định là 12261 km, nhưng không thể đạt được, vào năm XNUMX, việc khoan đã dừng lại ở độ sâu XNUMX mét. Tuy nhiên, giếng Kola vẫn là giếng sâu nhất thế giới.
Những thành công của Liên Xô không thể không thúc đẩy các nước khác. Chúng tôi đã đẩy nhanh việc phát triển các chương trình khoan lục địa mang tính khoa học ở Đức, Pháp, Mỹ, Canada, Nhật Bản và Anh. Một trong những kết quả tốt nhất đã đạt được là người Đức đã khoan giếng siêu sâu KTB-Oberpfalz ở Bavaria (1990-1994), đạt độ sâu 9101 mét. V.S. Popov và A.A. Kremenetsky viết trên Tạp chí Giáo dục Soros: “Có nhiều phương pháp khoan khác nhau. Nếu độ sâu của giếng nhỏ (hàng trăm mét), thì động cơ đặt trên bề mặt sẽ quay chuỗi ống khoan thép , Ở đầu dưới của ống, gắn một mũi khoan được gia cố bằng hợp kim cứng hoặc kim cương. Xoay, mũi khoan cắt ra một cột đá hình trụ, cột này lấp đầy dần một ống (lõi) đặc biệt bên trong. Khi khoan không có lõi, hãy khoan thường sử dụng các đầu giếng là hệ thống gồm nhiều hợp kim cứng gia cố hình nón quay, nếu thành giếng không ổn định thì hạ một ống vỏ thép vào trong, trong quá trình khoan máy bơm liên tục bơm vào giếng một loại đất sét đặc biệt. giải pháp cần thiết để ổn định tường, làm mát dụng cụ, loại bỏ các hạt đá nhỏ (bùn) và cho các mục đích khác.. Thỉnh thoảng, chuỗi ống khoan được nâng lên bề mặt bằng tời lắp trên giàn khoan, lõi được dỡ ra, nếu cần, mũi bị mòn sẽ được thay thế bằng mũi mới và mũi khoan lại được hạ xuống đáy. Khoan đi kèm với việc đo các tính chất vật lý của đá dọc theo giếng. Để làm điều này, các thiết bị được hạ xuống giếng bằng cáp đặc biệt và ghi lại nhiệt độ, độ dẫn điện, độ nhạy từ, độ phóng xạ và các đặc tính khác của đá. Quá trình này được gọi là ghi nhật ký giếng." Kinh nghiệm khoan ở Mỹ và các nước khác đã cho thấy như sau. Do công suất của động cơ và áp suất của bơm phun dung dịch khoan cũng như khả năng nâng của tời và độ bền của ống khoan thép nên có thể khoan giếng tới 9- 10 km sâu theo cách này. Để khoan giếng sâu hơn, cần có các giải pháp kỹ thuật độc đáo khác. Và những giải pháp như vậy đã được đề xuất và thực hiện trong quá trình thực hiện các chương trình khoan khoa học siêu sâu. Hóa ra, trong trường hợp đáy giếng nằm ở độ sâu nhiều km, nên sử dụng động cơ hạ cấp không được lắp trên bề mặt mà ở phần dưới của dây khoan, bản thân nó không quay. Động cơ lỗ khoan là các tuabin thu nhỏ hoặc cơ cấu trục vít được điều khiển quay bằng dung dịch khoan được bơm dưới áp suất vào giếng. Để giảm trọng lượng của chuỗi ống khoan có chiều dài vài km, chúng được làm từ hợp kim đặc biệt nhẹ nhưng khá bền và chịu nhiệt. Hợp kim nhôm dùng để khoan giếng Kola nhẹ hơn thép 2,4 lần. Khi đạt đến độ sâu lớn, có sự chênh lệch đáng kể giữa áp suất thủy tĩnh của cột dung dịch khoan và áp suất thạch tĩnh (đá) do trọng lượng của đá. Điều này có thể dẫn đến phá hủy thành giếng và điều này gây ra những biến chứng nghiêm trọng trong quá trình khoan. Để đạt được trạng thái cân bằng áp suất đá, mật độ của dung dịch khoan được tăng lên bằng cách thêm chất độn đặc biệt vào đó. Popov và Kremenetsky viết: "Một trong những thách thức kỹ thuật khó khăn nhất là đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của thiết bị khoan ở nhiệt độ cao tồn tại trong các giếng siêu sâu. Điều này áp dụng cho các bộ phận kim loại, các kết nối, chất bôi trơn, dung dịch khoan và Mặc dù ở phía dưới, tức là ở điểm thấp nhất của giếng Biển Salton ở Hoa Kỳ ở độ sâu 3220 mét, nhiệt độ đã được ghi nhận là 355 độ C, và ở một giếng khác, người ta đã khoan tới độ sâu 1440 mét trong một giếng. Trong số các cấu trúc núi lửa trẻ ở miền Tây Hoa Kỳ, nhiệt độ đo được lên tới 465 độ, phương tiện kỹ thuật hiện đại không cho phép khoan giếng siêu sâu ở nhiệt độ cao như vậy trong thời gian dài, vì khả năng chịu nhiệt của thiết bị khoan hiện có không vượt quá 200- 300 độ.Các vấn đề lớn nhất nảy sinh với thiết bị đo lường, đặc biệt là với thiết bị điện tử, vốn đã hỏng ở 150 độ.Dung dịch khoan chứa nước giữ được các đặc tính công nghệ lên tới 230-250 độ. Ở nhiệt độ cao hơn, cần chuyển sang dung dịch gốc dầu và sử dụng các hỗn hợp phức tạp hơn. Nhiệt độ cao bên trong trái đất vẫn là một trong những yếu tố chính hạn chế độ sâu khoan khoa học. Những khó khăn kỹ thuật nghiêm trọng liên quan đến độ cong tự phát của giếng sâu trong quá trình khoan do đá ở đáy bị phá hủy không đồng đều, sự không đồng nhất về mặt địa chất của mặt cắt và các lý do khác. Ví dụ, đáy giếng Kola ở độ sâu khoảng 12 km lệch so với phương thẳng đứng 840 mét. Có những kỹ thuật giữ giếng ở vị trí thẳng đứng. Như vậy, nhờ thiết kế thành công một thiết bị đặc biệt, giếng KTB-Oberpfalz ở Đức vẫn là giếng thẳng đứng nhất thế giới ở độ sâu 7500 mét. Tuy nhiên, sâu hơn, thiết bị này bị hỏng do nhiệt độ và áp suất cao, và giếng đã hoạt động theo cách riêng của nó; kết quả là ở độ sâu 9101 mét, nó đã lệch khỏi phương thẳng đứng 300 mét." Khoan siêu sâu đòi hỏi phải tạo ra các thiết bị đo đặc biệt để theo dõi các điều kiện dọc theo giếng và ở đáy. Công nghệ ghi nhật ký thông thường với các cảm biến được hạ xuống giếng bằng cáp chịu nhiệt hóa ra lại ít được sử dụng. Kết quả của quá trình tìm kiếm kéo dài, người ta đã có thể phát triển các thiết bị đo từ xa và điện tử khác gắn trên giàn khoan, cũng như các dụng cụ đo tự động được hạ xuống và đưa lên theo dòng bùn khoan. Giờ đây, tín hiệu cảm biến có thể được truyền không phải qua dây dẫn mà bằng thủy lực bằng cách tạo ra các xung áp suất trong dung dịch khoan. Cần lưu ý rằng giếng sâu và siêu sâu có thiết kế dạng ống lồng. Khoan bắt đầu với đường kính lớn nhất và sau đó chuyển sang đường kính nhỏ hơn. Như vậy, ở giếng Kola, đường kính từ 92 cm ở phần trên giảm xuống còn 21,5 cm. Và trong giếng KTB-Oberpfalz - từ 71 cm đến 16,5 cm. Tốc độ cơ học của giếng siêu sâu là 1-3 mét mỗi giờ. Trong một chuyến đi giữa các hoạt động hạ thấp và đi lên, bạn có thể đi sâu hơn 6-10 mét. Tốc độ nâng trung bình của dây ống khoan là 0,3-0,5 mét mỗi giây. Nhìn chung, việc khoan một giếng cực sâu phải mất nhiều năm và rất tốn kém. Ví dụ, khoan một giếng siêu sâu ở Đức tốn 583 triệu DM. Chi phí khoan siêu sâu ở nước ta cũng không kém. Khi khoan giếng sâu tất nhiên sẽ có tai nạn. Thông thường chúng được gây ra bởi sự dính chết của dây khoan. Phải mất rất nhiều thời gian để giải quyết tai nạn. Đôi khi họ không cho phép tiếp tục công việc và chúng tôi phải bắt đầu khoan một trục mới. Người ta có thể hiểu đắt giá như thế nào, theo cả nghĩa đen và nghĩa bóng, một cột lõi dài nhiều km với đường kính từ 5 đến 20 cm, là một trong những kết quả chính, nhưng không phải là duy nhất của quá trình khoan khoa học. Phần cốt lõi được ghi chép cẩn thận và lưu trữ trong các phòng đặc biệt. Sau đó, nó được nghiên cứu chi tiết bởi các nhóm chuyên gia lớn. Như vậy, vật liệu thu được từ việc khoan giếng siêu sâu của Đức đã được khoảng 400 nhà khoa học nghiên cứu. Sau đó họ đã xuất bản 2000 bài báo khoa học dựa trên chúng! Khi quá trình khoan thực tế hoàn tất, công việc khoan giếng siêu sâu không dừng lại. Giếng đang được biến thành một phòng thí nghiệm lâu dài. Các chuyên gia tiếp tục theo dõi những thay đổi trong chế độ của lòng đất dọc theo giếng và trong không gian xung quanh giếng, đồng thời tiến hành nhiều thí nghiệm khác nhau. Các phòng thí nghiệm như vậy được thành lập trên cơ sở giếng Kola và Vorotilovskaya ở Nga và giếng KTB-Oberpfalz ở Đức. Tác giả: Musskiy S.A.
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Máy phóng điện từ để phóng máy bay ▪ Tai nghe nhét tai Urbanista Phoenix TWS tích hợp pin năng lượng mặt trời ▪ Đĩa thiên hà của chúng ta bị cong ở các cạnh ▪ Thuốc thông minh với DNA nhân tạo
▪ phần mô tả công việc của trang web. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Họ làm việc, và bạn ăn công việc của họ. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Bẫy chuột Rentokil hoạt động như thế nào mà không cần mồi? đáp án chi tiết ▪ bài báo Weigher. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Máy phát điện thu nhỏ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này