РЕЗУЛЬТАТЫ И ОСОБЕННОСТИ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ 5Г И ПЕРВОГО ВСКРЫТИЯ ОЗЕРА ВОСТОК

Приводятся сведения об истории бурения глубокой скважины 5Г на российской станции Восток и обсуждаются технологические параметры вскрытия подледникового озера Восток. Описаны конструкция скважины и даны технические характеристики скважинного и поверхностного оборудования. Рассмотрены особенности бурения глубоких скважин на разных глубинах. На основе большого объёма экспериментальных данных, накопленных при бурении глубокой скважины на станции Восток, обсуждаются процессы, протекающие на забое скважины: разрушение–резание льда, очистка забоя и вынос шлама, аккумуляция шлама в фильтре. Рассмотрены факторы, наиболее влияющие на эффективность бурения скважин во льду. К ним относится крупность кристаллов льда и его температура. При росте размеров кристаллов льда свыше 10 мм резко уменьшается крупность шлама, а при повышении температуры льда выше –5 ^ºС значительно ухудшается очистка забоя от шлама и снижается плотность шлама в фильтре шламосборника. В результате, бурение за рейс падает, появляется нестабильность в работе бурового снаряда вплоть до полной остановки бурения. Экспериментально установлены значения основных параметров процесса бурения – скорости вращения буровой коронки и расхода заливочной жидкости в циркуляционной системе снаряда. Внесены существенные изменения в конструкцию коронки и циркуляционной системы, включая фильтры, что позволило стабилизировать процесс бурения даже вблизи поверхности подледникового озера. В заключительной части статьи описан процесс вскрытия подледникового озера Восток и дан предварительный анализ полученных результатов. Рассмотрены условия возникновения трещины гидроразрыва в массиве льда, окружающем скважину, и влияние этого эффекта на высоту подъёма озёрной воды после вскрытия озера Восток.

1. Bashkatov A.D. Progressivnye tekhnologii sooruzheniya skvazhin. Progressive technologies of boreholes building. Moscow, 2003: 554 p. [In Russian].

2. Zheltov Yu.P., Khristianovich S.A. On hydraulic rupture of oil-bearing layer. Izvestiya AN SSSR. Otdel tekhnicheskikh nauk. Proc. of the USSR Academy of Sciences. Branch of the Technical Sciences. 1955, 5: 3–41. [In Russian].

3. Kudryashov B.B., Chistyakov V.K., Morev V.A. Drilling of the Antarctic ice sheet by thermal method. 25 let Sovetskoy Antarkticheskoy ekspeditsii. 25 years of the Soviet Antarctic Expedition. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1983. C. 149–158. [In Russian].

4. Kudryashov B.B., Chistyakov V.K., Litvinenko V.S. Burenie skvazhin v usloviyakh izmeneniya agregatnogo sostoyaniya gornykh porod. Drilling of boreholes under changes of aggregate state of rock. Leningrad: Nedra, 1991: 295 p. [In Russian].

5. Lipenkov V.Ya., Polyakova E.V., Duval P., Preobrazhenskaya A.V. Structure of the Antarctic ice sheet near Vostok Station according to results of petrographic-structure investigations in ice core. Problemy Arktiki i Antarktiki. Problems of Arctic and Antarctic. 2007, 76: 68–77. [In Russian].

6. Maksimovich G.K. Gidravlicheskiy razryv neftyanykh plastov. Hydraulic rupture of oil stratums. Moscow: Gostoptekhizdat, 1957: 98 p. [In Russian].

7. Patent RF № 1472613 – 20.07.94. Kolonkovyi elektromekhanicheskiy burovoy snaryad. Column electromechanical drilling gear. B.B. Kudryashov, N.I. Vasiliev, V.K. Chistyakov, V.V. Ufaev. [In Russian].

8. Augustin L., Panichi S., Frascati F. EPICA Dome C 2 drilling operations: performances, difficulties, results. Annals of Glaciology. 2007, 47: 68–72.

9. Kudryashov B.B., Vasiliev N.I., Vostretsov R.N., Dmitriev A.N., Zubkov V.M., Krasilev A.V., Talalay P.G., Barkov N.I., Lipenkov V.Ya., Petit J.R. Deep ice coring at Vostok Station (East Antarctica) by an electromechanical drill. Mem. Natl. Inst. Polar Res.: Spec. Issue. 2002, 56: 91–102.

10. Vasiliev N.I. Some features of ice drilling technology by drill on a hoisting cable. Mem. Natl Inst. Polar Res.: Spec. Issue. 2002, 56: 136–141.