Полярники Горного закончили полевой сезон на станции Восток
Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II завершил летний полевой сезон на станции Восток. На будущие 10 месяцев она переведена в режим автономной работы. Группа полярников, которая трудилась на этой площадке, подводит итоги изысканий.
Сезон 71-ой РАЭ получился весьма коротким, всего 36 дней, что потребовало от горняков напряженной слаженной работы. 90% от всего года шла подготовка к экспедиции, в которой помимо непосредственных участников партии задействованы многие кафедры и научные сотрудники вуза — от убеленных сединами профессоров до молодых аспирантов. И только в оставшиеся 10% времени исследователи Антарктиды претворяли в жизнь задуманное, с полной самоотдачей, забывая про нормированный день, обед и сон. Они проводили запланированные научно-технические эксперименты, ведь от этих результатов зависит создание новых и совершенствование существующих технологий бурения ледников, а также ход фундаментальных метагеологических исследований Восточной Антарктиды.
«Первыми шли эксперименты по исследованию процесса бурения льда и снежно-фирновых отложений с обратной призабойной циркуляцией воздуха. Исследования начались с отбора необходимых образцов снежно-фирновой толщи и замораживания льда. С горизонтов 5–6 метров было отобрано более 50 образцов. Сразу после этого были проведены пробные эксперименты, позволяющие оценить работу экспериментального стенда, что позволило закрыть многие вопросы, например, как поведут себя материалы, применённые в стенде, в условиях экстремально низких температур? Какие режимные параметры процесса бурения доступны для данной методики? Позволят ли отобранные образцы обеспечить достоверность полученных результатов? Какие корректировки потребуются для реальных термобарических условий эксперимента? На эти и многие другие вопросы нам наконец-то удалось найти ответ», — рассказал инженер-конструктор Научного центра «Арктика» Анатолий Ожигин.
Установка позволила испытать перспективную конструкцию колонкового набора снаряда с обратной призабойной циркуляцией воздуха — начиная от процесса разрушения ледового или снежно-фирнового массива на забое, удаления и транспортирования бурового шлама по узким каналам и заканчивая процессом очистки воздуха в циклонном фильтре.
«Особенность стенда состоит в том, что подготовленные образцы помещались в прозрачные трубы из оргстекла, и весь процесс бурения оказывался перед нами как на ладони. Любой буровик мечтает взглянуть на забой скважины и узнать, что там происходит наглядно. Нам удалось это сделать. Мы увидели, как происходят процессы разрушения массива, оценили поведение отдельных частиц шлама при транспортировании в призабойной зоне, смоделировали аварийные ситуации и подобрали наиболее эффективные методы их устранения. Результаты позволят в будущем создать гармоничную и сбалансированную систему», — отметил заместитель начальника НГП «Антарктида» Данил Сербин.
Модель колонкового набора снаряда изготовлена в Санкт-Петербурге в Центре аддитивных технологий Горного университета.
«Применение технологий 3D-печати для сложных нагруженных элементов конструкции полностью себя оправдало. Даже при искусственно смоделированных аварийных процессах бурения, когда нагрузки значительно превышали критические, все детали выдержали испытания на прочность. Всё это позволило определить границы применения данной технологии, её рациональные режимные параметры и будущие направления исследований. Полученные данные являются основой разработки новой технологии бурения скважин в ледниках, и сейчас мы подходим к моменту, когда готовы изготовить опытный образец колонкового бурового снаряда», — сообщил Анатолий Ожигин.
«Также мы провели испытания термогидравлического бурового снаряда-расширителя с новыми системами нагревателей для экологически безопасного вскрытия подледникового озера Восток. В тепловом бурении главное — это понимание течения тепловых потоков в устройстве и массиве и умение управлять ими. А системы измерения позволяют «почувствовать» процесс изнутри. В будущем будет реализован проект сооружения глубокой скважины чистого доступа в подледниковое озеро Восток для его комплексного исследования, и наши технологии к тому моменты должны быть отработаны и готовы к применению», — рассудил Данил Сербин.
Большой радостью для команды стала успешная ликвидация прошлогодней аварии, когда при бурении неглубокой скважины VK-25 глубиной 50 м произошёл прихват шнекового бурового снаряда на забое. Как говорится, не ошибается только тот, кто ничего не делает. Даже из непредвиденных промахов можно извлекать пользу, анализируя первопричину их возникновения, разрабатывая способы ликвидации и профилактики аварийных ситуаций.
«Совместно с сотрудниками ААНИИ была разработана методика извлечения бурового снаряда. Мировой практики ликвидации таких ситуаций при температуре ледника минус 56 градусов не существует. В таких обстоятельствах необходимо принимать нестандартные инженерные решения. Всем гляциобуровым отрядом мы соорудили термогидравлический комплекс с системой предварительного прогрева околоскважинной зоны ледника и регулируемой подачи подогретого теплоносителя в зону ликвидации аварии. В качестве теплоносителя использовали экологически чистую кремнийорганическую жидкость. Слаженность действий позволила нам с первой же попытки извлечь буровой снаряд на поверхность. Определённо это успех! Затем видеокаротажный модуль позволил получить изображения забоя скважины и увидеть интересные результаты: образовалась ледяная капсула, внутри которой находился остывший теплоноситель», — резюмировал Анатолий Ожигин.
3 февраля санно-гусеничный поход вместе с частью зимовочного состава 70-й РАЭ отправился на станцию Прогресс, а через три дня вслед за ними на вездеходах Бурлак начали свой долгий путь домой и полярники Горного университета. Дорога от Востока до Прогресса заняла около 60 часов. Там ученые вновь встретились со своими коллегами из полевого отряда, чьи задачи направлены на изучение глубинного строения, геологической эволюции и флюидодинамического режима типовых структур литосферы Белого континента. Комплексные исследования проходят в рамках проекта вуза «Комплексные геолого-геофизические исследования глубинного строения Восточной Антарктиды» под научным руководством ректора Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II Владимира Литвиненко.