Корнев Т
О повести 'Черный столб'
Т. КОРНЕВ, кандидат технических наук
О ПОВЕСТИ "ЧЕРНЫЙ СТОЛБ"
Комментировать произведения научно-фантастического жанра - вещь достаточно затруднительная, особенно в тех случаях, когда фантастика прочно вплетена в художественную ткань повествования.
В повести Е. Войскунского и И. Лукодьянова "Черный столб" развернута картина борьбы человечества с мировой катастрофой. Катастрофическая ситуация в повести основана на ряде фантастических допущений.
Первое: пробурена скважина глубиной около 50 километров от уровня океана. К фантастичности этого допущения мы вернемся ниже.
Второе: неизвестное глубинное вещество с таинственными свойствами нашло путь к поверхности Земли. Под влиянием колоссальных сил, действующих внутри планеты, оно начало выдавливаться из скважины, образовав "Черный столб". Здесь авторы приводят некоторые сведения о существующих гипотезах строения и происхождения Земли, дополняя их фантастическими домыслами.
Третье: вследствие "короткого замыкания Земля - ионосфера" магнитное (и, вероятно, электрическое) поле планеты изменилось так, что все постоянные магниты размагнитились, а сердечники электромагнитов потеряли способность намагничиваться. Это допущение авторы основывают на том, что сущность магнетизма естественных магнитов, как и земного магнетизма в целом, пока неизвестна.
О природе магнетизма по существу известно только то, что спиновые моменты электронов определенным образом ориентируются в веществе. Причина этого некие, пока еще неизвестные, свойства вещества.
Любопытно, что направление спиновых моментов постоянного магнита может быть сравнительно легко нарушено таким грубым вмешательством, как удары молотком по магниту, от которых он теряет свои свойства. В некоторых условиях, наоборот, сталь намагничивается от удара, от механического трения и тому подобных "неэлектрических" воздействий. Кстати, стальные бурильные трубы иногда намагничиваются сами в процессе бурения.
Несомненно, в области геологии и геофизики авторы приняли ряд качественных и количественных допущений, основанных На том, что современной науке неизвестны причины многих явлений.
Вполне вероятно, что читатель, обратив свое внимание на наиболее фантастические допущения повести, не задумается над тем, что, на первый взгляд, не вызывает сомнения.
Речь идет о сверхглубоком бурении, которым ныне уже заняты современные наука и техника.
Поговорим об этом подробнее: ведь именно глубокое бурение послужило причиной фантастических событий в повести "Черный столб".
Данные, полученные физическими методами разведки, свидетельствуют о том, что в глубоких недрах Земли скрыты огромные запасы нефти и газа. Нефть и газ не только топливо. Главным образом это сырье для химической промышленности, для пластмасс и т. д.
Сверхглубокое бурение поможет выявить не только новые месторождения нефти и газа - могут быть найдены и другие полезные ископаемые, не менее важные: месторождения нефтяных вод с большим содержанием йода, брома, бора и других элементов, месторождения горячих вод и т. д.
Но не только в этом заключаются задачи сверхглубокого бурения. Ученые получат образцы пород, по которым смогут постепенно читать интереснейшую повесть о происхождении, строении и составе нашей планеты.
Глубина современных нефтяных скважин доходит до восьми километров. Ведется подготовка к бурению исследовательских скважин глубиной в 10 - 15 километров. Несколько таких скважин будет пробурено в Советском Союзе: в Прикаспийской низменности, в Карелии, в районе Курильских островов и в других местах. Возможно, при этом будет применено многое из того, что описано в повести, буровые установки на плавучем основании, атомные силовые установки и даже плазменное бурение, техника которого изучается нашими специалистами.
Велика ли разница между запланированной глубиной 15 километров и глубиной скважины "Черного столба" - 50 километров?
Не покажется ли читателю эта сверхглубокая скважина "мелковатой" на фоне грозных событий, вызванных фантастическим появлением "Черного столба"?
Фантастика, собственно, начинается с труб, с помощью которых осуществляется проводка и крепление (обсаживание) стенок скважины.
При бурении глубоких скважин одной из основных сил, доминирующей над всеми остальными, является сила собственного веса свободно висящей колонны труб. При вполне определенных условиях, зависящих только от материала труб и среды, в которой они находятся, наступает момент, когда напряжение в поперечном сечении трубы от собственного веса уравнивается с пределом прочности данного материала и дальнейшее увеличение длины подвески невозможно. Увеличение толщины стенок труб здесь не поможет, потому что предельная длина подвески труб равна отношению допускаемого материалом напряжения к удельному весу материала.
Так, например, глубина спуска в скважину, допустимая прочностью стальных труб, ограничивается 7 - 8 тысячами метров. В последнее время начинают успешно применять трубы из высокопрочных легких сплавов на основе алюминия, что может позволить за счет снижения их удельного веса увеличить длину подвески примерно в три раза. При этом не следует забывать о громадных внешних сминающих давлениях. Давление на дне океана в условиях повести не меньше 1000 атмосфер. Чтобы трубы обсадной колонны не были смяты, наружному давлению должно противостоять почти такое же внутреннее давление, которое, в свою очередь, окажется сминающим для труб бурильной колонны.
Элементарные расчеты показывают, что для достижения задуманной авторами глубины скважин материал труб должен обладать поистине фантастическими свойствами - пределом прочности порядка 400 килограммов на квадратный миллиметр при удельном весе, как у стали, или 160 - 200 килограммов на квадратный миллиметр при удельном весе, как у алюминия.
В настоящее время ведутся исследовательские работы в поисках использования всех прочностных возможностей, заложенных природой в структуре окружающих нас материалов.
Самая лучшая сталь имеет массу субмикроскопических дефектов, уменьшающих площадь действующего сечения. Ученые уже могут создавать в лабораторных условиях бездефектные "усики" сплошного металла, обладающие прочностью 200 килограммов на квадратный миллиметр. Но "усики" - это еще не трубы...
Фантастический материал, который использовали авторы повести для своих труб, не должен терять прочности при нагревании - ведь температура на дне скважины, по-видимому, может достигать 1200 - 1500+. Кроме того, по технологии спуска труб, принятой в повести, материал труб должен хорошо свариваться и резаться... даже газовым пламенем!
Авторы "Черного столба" не без оснований отказались от обычных резьбовых соединений труб. Резьба снижает прочность соединений колонны, вызывает концентрацию напряжений, является источником потери герметичности, что при такой глубине скважины может привести к катастрофе. Еще не созданы разъбовые соединения труб на давление 1000 атмосфер, а ведь давление в скважине "Черного столба" должно превышать 5000 атмосфер.
Надо сказать, что спуск обсадных колонн на сварке дело уже решенное, Комплексный метод разработки газоконденсатных месторождений, удостоенный Ленинской премии 1962 года (Н. К. Байбаков, А. К. Караев, В. Я. Дубовецкий и др.), предусматривает спуск обсадных колонн на автоматической сварке.
Очевидно, сварка бурильных труб над устьем, скважины тоже дело недалекого будущего.
А пока что на Земле не создано материалов с нужными авторам повести свойствами и, увеличивая глубину скважины "всего" с 15 до 40 - 50 километров, мы попадаем из области реальной в область фантастики.
Здесь мы рассмотрели только одну из проблем глубокого бурения - проблему труб.
Не исключено, что наука пойдет по пути создания автономных агрегатов, управляемых людьми или каким-либо из способов связи с поверхности Земли, что-нибудь вроде "стального крота", описанного Г. Адамовым в фантастическом романе "Покорители недр", или же "подземохода" Б. Фрадкина в "Пленниках пылающей бездны".
Но даже если связь с забоем скважины будет осуществляться с помощью труб, остается еще много нерешенных проблем.
Ведь самая главная цель глубокого бурения - изучить физико-химические свойства пород, залегающих в глубинах нашей планеты. И опять возникает вопрос: как поднять наверх керны породы, и не уподобятся ли эти керны глубоководным рыбам, вытащенным на поверхность? Взятые при огромном давлении и температуре, донесут ли колонки грунта до дневной поверхности неизменными свои первоначальные свойства?
Может быть, придется пойти по еще более фантастическому пути - создания анализаторов, производящих весь комплекс исследований на дне скважины и передающих наверх готовую информацию.
