?

Log in

No account? Create an account

Алексей Екайкин

Previous Entry Поделиться Next Entry
12:28 am: РАЭ 60: Восток - про бурение
Сегодня самый подходящий день написать про бурение льда на станции Восток. Во-первых, год назад буровой комплекс 5Г был объявлен историческим памятником. А во-вторых, вчера мы отмечали день рождения начальника бурового отряда, Николая Ивановича Васильева.

IMG_5691small
Профессор Васильев за лебедкой

История глубокого льда бурения на Востоке началась в 1970 году. За прошедшие 45 лет чего только не было - открытия, изобретения, успехи, разочарования, аварии, триумфы, рекорды, потери, награды....

Увы, история этой эпопеи до сих пор никем не написана! И не так уже много осталось людей, кто помнит её с самого начала. Очень надеюсь, что книга о бурении на Востоке когда-нибудь появится на свет.
А я сейчас буду говорить о другом - о самых общих принципах, и для чего вообще это делается.
В 1970-м году про подледниковое озеро Восток еще не знали. Бурить лёд начали, чтобы добывать ледяные керны, а по ним изучать палеоклимат (т.е., климат прошлых эпох нашей планеты). Не зная, каким был климат Земли в прошлом и почему он менялся, нельзя предсказать будущие изменения. А без прогноза изменения климата ни одна страна не может спланировать своё развитие - это я заранее отвечаю на ваш вопрос "а какая в этом практическая значимость".
О керне и климате обязательно будет отдельный рассказ.
А нынче про бурение.

IMG_5698small
общий вид буровой

Лёд можно либо плавить, либо резать. Соответственно, бурение бывает тепловым либо механическим. На Востоке начинали с теплового, а потом по ряду причин перешли на механическое. Чтобы добывать керн этим способом, лёд бурится вращающейся трубой, на конце которой находятся резцы. По мере того, как буровой снаряд врезается в толщу льда, в этой трубе остается ледяной цилиндр - это и есть керн. Когда труба вынимается изо льда, специальные "кернорвательные ножи" отрывают керн и удерживают его внутри трубы. При резании льда образуется стружка (она называется "шлам"), значит, нужны насос и фильтр, чтобы удалять и задерживать шлам. Далее, нужен электродвигатель, чтобы вращать снаряд и приводить в движение насос, нужны датчики нагрузки, проворота, распорное устройство и много чего другого.

IMG_5722small
буровик выбивает шлам из фильтра

В общем, буровой снаряд - довольно-таки сложная штука. В скважину снаряд опускается на специальном кабеле, который одновременно является и несущим (держит снаряд) и силовым (по нему к снаряду поступает электричество и сигналы управления с лебедки).
Но и это еще не все.
Мало пробурить во льду скважину, её надо сохранить. Лёд обладает определенной текучестью, и если скважину не трогать, довольно быстро она "заплывёт". Чтобы с этим бороться, скважину заливают специальной жидкостью, которая называется, представьте себе, "заливочная жидкость", или "буровой раствор". К свойствам такой жидкости есть несколько требований, но два главных это: 1) её плотность должна быть примерно равна плотности льда и 2) она не должна замерзать во льду центральной Антарктиды при температуре -60 °С.
В разных странах в разное время применяли разные буровые растворы. В Санкт-Петербургском Горном институте одно время использовали спирт, пока, согласно легенде, знаменитый Борис Борисович Кудряшов (его именем и названа буровая 5Г) не сказал, что "пищевые продукты надо использовать по назначению". Тогда перешли на смесь керосина с фреоном.
У керосина плотность 0,8, а у льда 0,92 - поэтому и добавляют немного фреона, который плотнее (1,3) и имеет очень низкую температуру замерзания. Большой плюс керосина еще в том, что он гидрофобный - т.е., не смешивается с водой и не растворяет лед.
Теперь вы уже можете понять, какие работы и почему проводятся на Востоке в начале сезона перед собственно бурением.

IMG_5601small
отбор пробы заливочной жидкости для измерения плотности

Перво-наперво нужно сделать "кавернометрию", т.е., измерить диаметр скважины, чтобы узнать, не уменьшился ли он за год.
Затем определяют плотность заливочной жидкости - она не должна сильно отличаться от плотности льда. Потом измеряют давление в скважине - давление жидкости на любой глубине в скважине должно быть лишь немного ниже давления окружающего льда.
Вот теперь картина состояния скважины полностью ясна. Остается добавить фреон в те участки скважины, где плотность слишком мала. И заключительная перед бурением операция - расширение скважины (разбуривание) таким образом, чтобы её диаметр на 1-2 мм был шире буровой коронки. Тогда можно спокойно проводить спуско-подъемные операции, не опасаясь, что снаряд застрянет в скважине.

IMG_5712small
конус для разбуривания скважины

На этом пока всё, хороших вам выходных!

ПС: новогодние поздравления полярникам все еще принимаются :-).


Tags: , , ,

Comments

[User Picture]
From:pinsa
Date:Декабрь 26, 2014 06:04 pm
(Link)
Доходчиво! Интересно!
[User Picture]
From:_luden_
Date:Декабрь 26, 2014 06:31 pm
(Link)
Интересно, спасибо.
А внутри бурильного домика какая обычно температура?
[User Picture]
From:ekaykin
Date:Декабрь 27, 2014 02:31 am
(Link)
На уровне пола около нуля, на уровне груди где-то +7...+10. Специально попрохладнее делается, чтобы керосином не сильно пахло.
[User Picture]
From:_luden_
Date:Декабрь 27, 2014 07:05 am
(Link)
Понятно.
Просто там явно работа связана с водой и руки у людей явно намокают.
На морозе - не самые приятные ощущения ж.
[User Picture]
From:cadmi
Date:Декабрь 29, 2014 03:56 pm
(Link)
Как будто всю Западную Сибирь разбурили на нефть при каких-то других условиях :) Впрочем да, при других - пониже, чем +7..+10 :)
[User Picture]
From:_luden_
Date:Декабрь 29, 2014 06:37 pm
(Link)
Пониже, но при нормальном давлении воздуха и несколько другим оборудованием :)
[User Picture]
From:cadmi
Date:Декабрь 29, 2014 06:43 pm
(Link)
> и несколько другим оборудованием

ну так то да, со стальными свечами по 30м длиной :))
[User Picture]
From:_luden_
Date:Декабрь 29, 2014 06:45 pm
(Link)
Именно, а не штуковиной на тросе, которую ещё надо очень аккуратно ото льда освобождать :)
[User Picture]
From:cadmi
Date:Декабрь 29, 2014 06:51 pm
(Link)
но трехметровая колонка на кабеле при -10 все равно не то же самое, что трехкилометровая колонна из свечей, которую притащили в болото по зимнику :) и сапоги по пояс в буровом растворе :)

причем можно было бы и потеплее сделать, да специально, чтобы "керосином меньше пахло" :)

не, тут базару нет, все круто, но с точки зрения бурил, если по чесноку, все скорее не так страшно, чем с точки зрения мехводов АТТ :)))

больше всего геморроя поди от короткого керна и от того, что без извлечения керна не бурится вообще. мелкими шажками с надоедливым подъемом каждые три метра.

Edited at 2014-12-29 18:53 (UTC)
[User Picture]
From:_luden_
Date:Декабрь 29, 2014 07:35 pm
(Link)
А вот соглашусь :)
[User Picture]
From:o_filme
Date:Декабрь 26, 2014 07:35 pm
(Link)
Профессора с праздником!.. а Вам спасибо за доступное и понятное объяснение)
[User Picture]
From:masia84
Date:Декабрь 26, 2014 08:20 pm
(Link)
С днем рождения!!!
Вы прекрасный рассказчик. Почему бы вам не написать историю Востока?
Спасибо, ждем продолжения с нетерпением!!!
[User Picture]
From:ekaykin
Date:Декабрь 27, 2014 02:31 am
(Link)
Спасибо :-)
[User Picture]
From:verhovoi
Date:Декабрь 26, 2014 08:22 pm
(Link)
Как много знакомых слов ))) Сам причастен к бурению, интересно было прочитать про ледяной керноотбор )))
[User Picture]
From:alex_ii2
Date:Декабрь 26, 2014 11:27 pm
(Link)
Так у вас снаряд на кабеле в скважину спускается, не на трубах? А чем нагрузку на него даете, чтоб проходка шла? Груза на кабель? Сколько метров керна за один рейс отбираете?
[User Picture]
From:ekaykin
Date:Декабрь 27, 2014 02:34 am
(Link)
Нагрузка - вес снаряда и кабеля (километр кабеля тонну весит). Но вообще для бурения льда нагрузка-то не нужна.
Длина колонковой трубы - 1,5-3 м, т.е., больше за один рейс не взять. Но на больших глубинах лед трудно бурить, там проходка меньше.
[User Picture]
From:alex_ii2
Date:Декабрь 27, 2014 07:31 am
(Link)
Спасибо. Ясно теперь... Это практически с навеса получается. Да уж, море работы при таком-то коротком рейсе...
[User Picture]
From:tiltil
Date:Декабрь 27, 2014 02:51 pm
(Link)
Спасибо! Очень интересно. Ждем новых рассказов!
[User Picture]
From:zajcev_ushastyj
Date:Декабрь 27, 2014 03:00 pm
(Link)
Как у вас все сложно, однако!
А историю станции надо написать, мне кажется. Это дело со всех сторон полезное.
[User Picture]
From:kuzmini4
Date:Декабрь 27, 2014 04:02 pm
(Link)
Спасибо, очень интересно. А как часто достается бур с керном? Это называется "рейс"? Я правильно поняла?
Про историю станции очень хотелось бы почитать.
[User Picture]
From:Alice Lagnado
Date:Декабрь 29, 2014 03:21 pm
(Link)
God bless N.I.!!!!!!!
From:dr_optic
Date:Январь 11, 2015 05:08 pm
(Link)
нам в институт воду привозили из этого озера куда несколько лет бурились. на вкус - вода обычная. НО говорят что это вода неизмененная цивилизацией.
[User Picture]
From:ekaykin
Date:Январь 12, 2015 07:58 am
(Link)
К вам в институт - это куда?
Конечно, обычная вода, а что ты от нее ожидал? :-)
Разработано LiveJournal.com