Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Экспедиция на границу «лёд-вода»

В декабре, начале антарктического лета, специалисты российской внутриконтинентальной станции Восток и глубокой ледяной скважины 5Г готовятся проникнуть в подледное озеро Восток.

В сезоне 2011-12 гг. Российская антарктическая экспедиция (РАЭ) планирует проникнуть в подледниковое озеро Восток, что станет одним из главных событий в антарктическом сообществе. 5 февраля 2011 г. буровые операции в этой скважине были завершены на глубине 3720,47 м. До границы «лед-вода», которая отделяет ледник от водного тела огромного озера Восток, оставалось 30±20 м льда. Сспециалистам гляцио-бурового отряда 57-й сезонной РАЭ осталось пробурить от 10 до 50 м льда. Более точная оценка толщины ледника может быть сделана только по фактической длине ледяного керна, извлеченного из этой скважины.

Полученные в результате сейсмических и радиолокационных измерений толщины ледника 3750±20 м обладают чрезвычайно высокой точностью – 0,53%. Наиболее высоким показателем для этих геофизических методов является точность в 1,0% глубины. Это было достигнуто благодаря измерению акустической скорости распространения радиолокационного сигнала в ледниковых условиях и при выполнении специальных каротажных измерений скорости распространения взрывной волны по всей длине скважины от поверхности до глубины 3623 м.

Специалисты пока не называют точную дату контакта бурового снаряда с поверхностными водами подледникового озера Восток. В последнюю неделю буровых операций 2011 г. средняя суточная скорость проходки бурового снаряда нижних горизонтов льда в скважине 5Г составляла 1,8 м/сутки. Это означает, что буровые операции в летнем сезоне 2011-12 гг. на станции Восток могут продолжаться от 6 до 28 суток, если не будет каких-либо технических сбоев.

Начало бурения нового ледяного керна в скважине 5Г станет возможным только после проведения большого объема подготовительных, ремонтных, инженерных и технологических операций с буровым оборудованием и с самой скважиной. Дело в том, что бурение льда на таких глубинах до сих пор не проводилось никем в мире. Все буровое оборудование работает на пределе технических возможностей в экстремальных природно-климатических условиях. Для гарантии получения надежных результатов требуется провести замену некоторых узлов и агрегатов бурового комплекса, оборудовать буровой снаряд новыми датчиками для комплексного определения контакта буровой колонки снаряда с поверхностными водами озера. Это событие будет зарегистрировано на электронном пульте управления буровой лебедки с помощью трех датчиков. Один из них – датчик электропроводимости в момент контакта с водой зарегистрирует этот процесс по резкому изменению величины данного физического параметра. Второй – датчик давления, четко среагирует на резкое изменение давления в стволе скважины при контакте с водным телом озера благодаря искусственно созданному эффекту недокомпенсации давления заливочной жидкости в скважине (40-50 м от поверхности). И, наконец, третий датчик, регистрирующий величину упора буровой коронки в момент проведения бурения льда, передаст информацию о резком изменении величины момента вращения буровой коронки.

Перед началом бурения в самой скважине требуется измерить вертикальное распределение величины температуры льда и давление в скважине, определить плотность заливочной жидкости, выполнив отбор ее проб с различных горизонтов по всему стволу скважины, проверить наличие сдвиговых деформаций в теле ледника, которые могут привести к изменению диаметра скважины, уточнить углы отклонения ствола скважины от вертикали.

Коллектив гляцио-бурового отряда из семи человек во главе с заведующим кафедрой бурения скважин Санкт-Петербургского Государственного горного университета, профессором Николаем Ивановичем Васильевым прибыл самолетом на станцию Восток 28 ноября 2011 г. После короткой акклиматизации к условиям высокогорья, ведь высота станции Восток составляет 3488 м над уровнем моря, сотрудники отряда приступили к работам по расконсервации бурового комплекса.

На сегодняшний день уже выполнен профилактический ремонт отдельных узлов. Сотрудниками станции и буровым отрядом расчищена и укреплена крыша бурового балка, проводится ремонт старого кернохранилища. На буровом комплексе установлена электронная станция технического контроля параметров бурения АМТ-Восток. Выполнена кавернометрия скважины от поверхности до ее забоя. Проведено измерение давления и температуры по всей глубине скважины термометром-манометром КМТ-6. Подготовлена аппаратура для выполнения инклинометрии (определение величины отклонения направления скважины от вертикали). Проводится подготовка пробоотборников для взятия проб заливочной жидкости.

Результаты кавернометрии (вертикальное распределение изменения диаметра скважины) показали, что в теле ледника за прошедший год никаких сдвиговых деформаций не проходило. Однако перед продолжением бурения следует разбурить нижний 70-метровый участок скважины от существующего сейчас диаметра 135 мм (максимальный внешний диаметр электромеханического бурового снаряда составляет 135 мм) до необходимого технологического диаметра – 137 мм. Эта процедура требуется для того, чтобы не происходило непредвиденных заклиниваний бурового снаряда. В прошлом буровом сезоне 2011 г. выполнить эту операцию не удалось, поскольку все усилия коллектива отряда были направлены на получение нового ледяного керна.

Измерение вертикального профиля распределения температуры и давления традиционно проводится при первом спуске измерительного оборудования в скважину. За прошедшие 10 месяцев после остановки бурения заливочная жидкость, находящаяся в скважине, принимает значение температуры окружающих ее ледяных стенок скважины и, по сути дела, дает информацию о вертикальном распределении температуры в теле ледника. Кроме чисто научных гляциологических задач, данные измерения имеют очень важное прикладное значение. Дело в том, что разность величины температуры на забое скважины к теоретическому значению температуры замерзания при данном давлении является косвенным доказательством реального приближения бурового снаряда к границе «лед-вода». Первое измерение вертикального профиля температуры и давления в скважине 5Г выполнено 6 декабря 2011г. Температура на глубине от 1000 до 3700 м изменяется от 49,26 до 3,76оС. Давление на глубине 3700 м составляет 328,96 бар. Эти данный имеют предварительный характер, поскольку для правильного определения величины температуры и давления и оценки точности измерений необходимо проводить остановку измерительного комплекса КМТ-6 не менее 10-15 минут на каждом горизонте наблюдений, выполнять их как при спуске, так и при подъеме прибора несколькими сериями. Угол отклонения от вертикали на нижнем участке ствола скважины с глубины 3590 м составляет от 4,6 до 5,7о, что соответствует прошлогодним значениям.

В ближайшее время буровые специалисты приступят к отбору проб заливочной жидкости в различных участках ствола скважины для определения ее плотности.

Источник: Пресс-служба ААНИИ