Бурение сверхглубоких скважин

Технология проходки сверхглубокой Кольской скважины

Для бурения сверхглубокого ствола, традиционно, применялся забойный двигатель, который размещался на конце бурового снаряда. Двигатель в виде небольшой турбины вращался под действием раствора, закачиваемого в скважину с поверхности. Колонна труб, спускаемых на глубину, а в нашем случае более 12 тысяч метров, изготавливался из лёгких, но прочных, например, алюминиевых или титановых сплавов. Вес такой трубы значительно легче стальной, общая масса которой превышала не одну сотню тонн. 
Плюс ко всему, на больших интервалах существовало несоответствие давления столба глинистого раствора и веса горных пород. Такая ситуация становилась причиной обрушения стенок ствола и заклинивания бурового снаряда вместе с инструментом. Во избежание аварии, постоянно возникала необходимость уравновешивания горного давления путём повышения плотности, нагнетаемого в скважину, раствора. Сложной технологической задачей считалась работа бурового снаряда в среде высоких температур. Это усложняло надёжную работу металлических труб, долота (коронки), смазки, раствора, измерительной техники. 
Типичные аварии возникали и в результате обрыва труб, порой, длиной в несколько километров. Ликвидация такой технической неудачи вызывала необходимость бурения обводного ствола, начиная с интервала над потерянной частью труб. После подобной аварии в 1984 году, на проходку обводного ствола понадобилось 6 лет, чтобы достичь интервала 12000 метров. 
Сложность в том, что современная буровая техника не рассчитана на длительную эксплуатацию в режиме высоких температур. В частности, термостойкость бурильного снаряда оказывалась перезагруженной при температуре 200-220 °C. Серьёзные проблемы (150 °C) имели место в работе электронной и прочей аппаратуры. Цементные растворы с водной составляющей при 130-150 °C начинали менять свои характерные свойства. Изменение плотности и вязкости вынуждало использовать смеси на нефтяной основе.
Между тем теория утверждала, что температура на интервале 15000 метров будет, сравнительно низкой, но на 5 - километровой глубине температура дошла до 70 °C, на 7-м составила 120 °C, а на 12 километре, подземный жар превысил 220 °C. Это достаточно высокая температура, которая считается одной из причин, затрудняющих проникновение в неизведанные недра.
Технически сложная задача была вызвана и множеством факторов само искривления ствола скважины (рисунок ниже), из-за неоднородной плотности пород и неравномерного их разрушения. Так Кольский забой на интервале 12 км, имел отклонение в 840 метров.