Китай бурить свердловину глибиною 10 кілометрів у пустелі

У центрі китайської пустелі Такламакан інженери розпочали буріння нової наукової свердловини. Їхній план полягає у тому, щоб досягти глибини понад 10 тисяч метрів, пробуривши майже 10 кілометрів у твердій породі. Свердловина під назвою Шенді Тейк 1 розташована у басейні Тарим в Сіньцзяні і виводить китайські технології буріння на новий рівень. Вона також перетворює простір піщаної пустелі на випробувальний майданчик для розуміння землетрусів, нафти та газу, а також внутрішньої будови Землі.

Роботою керує Сунь Цзіньшен, інженер з буріння та академік Китайської інженерної академії. Його дослідження зосереджені на технологіях глибокого та надглибокого буріння як для видобутку енергії, так і для наук про Землю. Занурюючи цю вузьку свердловину, вчені сподіваються досягти порід з давньої епохи. Крейдяний період, відрізок часу, коли динозаври все ще домінували на планеті, залишив відкладення, що зберігають записи про стародавні океани, клімат та поховану органічну речовину.

Шенді Тейк 1 має проєктну глибину близько 11 тисяч метрів. Цього достатньо, щоб прорізати понад десять шарів континентальної породи, включаючи крейдяну систему. Обладнання є колосальним для такого вузького отвору, оскільки бурові долота та сталеві труби вагою понад 2 тисячі тонн підвішені у свердловині. «Складність будівництва бурового проєкту можна порівняти з великою вантажівкою, що їде двома тонкими сталевими тросами», сказав Цзіньшен.

На таких глибинах метою є не краєвиди, а інформація про континентальну кору, кам'янисту оболонку планети під континентами. Цей шар зберігає тепло, рідини та напругу, які допомагають контролювати землетруси, утворення гір та спосіб руху континентів протягом геологічного часу. Глибші свердловини також допомагають відстежувати поведінку нафти та газу за екстремального тиску. Одне дослідження надглибокої свердловини під назвою ТК 1 виявило керни та рідини, які спростували уявлення про те, наскільки глибоко можуть існувати вуглеводні.

Для китайської команди Шенді Тейк 1 є лабораторією для вивчення тектоніки плит, ідеї про те, що плити Землі рухаються та змінюють планету. Коли долото проїдає вниз, кожен зріз породи уточнює карти розломів, складок та похованих гірських коренів, на які натякають сейсмічні дослідження. «Буріння свердловини глибиною понад 10 тисяч метрів є сміливою спробою дослідити невідому територію Землі та розширити межі людського розуміння», сказав Ван Чуньшен, технічний експерт, який приєднався до операції.

Китай не починає з нуля. Кольська надглибока свердловина в Росії утримує рекорд як найглибша свердловина, досягаючи глибини близько 12 тисяч 262 метрів. Детальний аналіз зразків керна Кольської свердловини показав, що очікуваний базальтовий шар так і не з'явився, навіть на кілька кілометрів нижче поверхні. Ця несподівана стопка метаморфічних порід припустила, що межі в сейсмічних даних позначають зміни властивостей породи, а не перехід від граніту до базальту.

Сучасні проєкти, такі як Шенді Тейк 1, використовують бурові рідини, які охолоджують долото, переносять подрібнену породу вгору та підтримують стабільність стінок свердловини. Останні роботи показують, що ці рідини розпадаються зі зростанням температури, і нові методи охолодження можуть зберігати їх придатними до використання.

Навіть свердловина глибиною 11 кілометрів лише дряпає частку внутрішньої будови Землі. Кора під континентами в середньому має товщину 30 кілометрів і може поглиблюватися до 100 кілометрів під гірськими хребтами, згідно з оглядом Геологічної служби США. Під цією корою лежить мантія, шар гарячої щільної породи, що простягається на 2900 кілометрів вниз і повзе протягом мільйонів років. Тепло, що піднімається з цього шару, керує вулканічними дугами, живить серединно-океанічні хребти та допомагає живити конвекцію, яка рухає тектонічні плити. Оскільки Шенді Тейк 1 зупиняється глибоко в корі, вона не торкнеться мантії. Однак вона надасть геофізикам наземні вимірювання для порівняння з сейсмічними відображеннями та гравітаційними даними, які зараз окреслюють нашу картину глибинної структури.

Місце в Такламакані є цінним, оскільки басейн Тарим містить найтовстіші відкладення осадів та найглибші родовища нафти та газу в Азії. Поєднання шарів від поверхні до надглибоких формацій в одній колонці дозволяє вченим перевіряти моделі того, як басейни еволюціонують протягом мільйонів років.

«Поглиблення в Землю є важливим стратегічним вибором для забезпечення енергопостачання Китаю», сказав Цзіньшен. Те, що відбувається в цій віддаленій пустелі, не залишиться там. Дані про глибини Землі можуть покращити оцінки ризику землетрусів та допомогти планувальникам зрозуміти, де розломи заблоковані або повзуть на глибині. Кращі теплові карти та карти напруги також можуть керувати геотермальними проєктами, тестами зберігання вуглецю та іншими спробами використовувати глибокі надра безпечнішими способами.

Шенді Тейк 1 також відображає довшу кар'єрну траєкторію Суня та його колег. В останні роки він очолював роботу над буровими рідинами та супутніми технологіями, які підтримують стабільність свердловин, коли температура та тиск зростають. Разом з попередніми свердловинами Тарим цей проєкт знаменує поворот до прямого дослідження внутрішньої будови Землі на суші, а не лише під океанами. Якщо команда досягне запланованої глибини, зразки, які вони повернуть, можуть переписати підручники про те, як працюють континенти від поверхні до глибоких порід.