около 60–120 м. По краям траншеи образовалась бы линия навала, которая возвышалась над уровнем моря на несколько десятков метров, и которая должна была защищать гавань от штормов.

6.3.Интенсификация добычи на нефтяных промыслах

Вчисло приоритетных направлений исследований по программе мирного использования подземных ядерных взрывов в СССР входил поиск возможностей их применения в нефтегазодобывающей промышленности. В 1965 году в нашей стране впервые в мировой практике были осуществлены опытно-промышленные работы с применением ПЯВ в условиях действующего промысла на Грачевском нефтяном месторождении в Башкирии (объект «Бутан»). Здесь были проведены три взрыва небольшой мощности (от 2,3 до 8,0 кт).

Результаты опытных работ оказались положительными:

•были созданы и успешно испытаны специальные ядерные изделия, отработана техника

итехнология их спуска и подъема в глубоких стандартных скважинах;

•были определены критерии и доказана возможность безопасного проведения ПЯВ в условиях действующего нефтяного промысла;

•было достигнуто увеличение выхода нефти для стимулированных взрывом скважин промысла в 1,5–2,0 раза.

Успех на объекте «Бутан» способствовал дальнейшему расширению и развитию поисковых работ для различных месторождений нефти и газа.

В последующие годы, с 1968 по 1987 год, на шести объектах были проведены такие опытнопромышленные взрывы. В их число входят:

•объект «Бутан», где в 1980 году были опять проведены два взрыва с целью улучшения условий разработки месторождения;

•объект «Грифон» (1969 год) на Осинском месторождении;

•объект «Гелий» (1981–1987 годы) на Тяжском месторождении, аналогичный Грачевскому;

•объект «Ангара» (1980 год) на Еси-Еговском нефтяном месторождении (Западная Сибирь);

•объект «Бензол» (1985 год) на Средне-Балыкском месторождении (Западная Сибирь). На большинстве указанных объектов ядерные взрывы осуществлялись в пределах толщи ме-

сторождения, исключение составляли объект «Грифон» и объект «Бензол», где взрывы были проведены под продуктивным нефтяным пластом.

Начиная с 1976 года, проводился крупномасштабный опытно-промышленный эксперимент с использованием ПЯВ для освоения запасов нефти и газа на Средне-Ботуобинском месторождении в Якутии, объекты «Ока», «Вятка», «Шексна», «Нева».

Согласно программе работ на Средне-Ботуобинском месторождении, после проведения восьми камуфлетных ядерных взрывов на площади 400 квадратных километров ожидался перевод в промышленные категории запасов нефти до 30 миллионов тонн и газа до 16 миллиардов кубических метров.

Все отмеченные ядерные взрывы были проведены без какого-либо общего радиоактивного загрязнения атмосферы или территории промыслов. Отмечался лишь незначительный и кратковременный выход радиоактивных газов через устья двух скважин в результате их неполной герметичности. Нефть из скважин на всех месторождениях, кроме «Осинского», в течение всего периода эксплуатации не содержала следов загрязнения радионуклидами.

С момента проведения взрывов и до конца 1976 года радиационная обстановка на опытной площади «Осинского» месторождения (объект «Грифон») не превышала фонового значения. После проходки и освоения, по инициативе промысловиков и вопреки проекту, так называемой, «прокольной» скважины, в центральной зоне взрыва, началась миграция радионуклидов по нефтяной залежи и их незначительный вынос на поверхность. Однако, радиационная обстановка на опытной площадке не превышает предельно допустимых норм.

Результаты исследований и опытная эксплуатация месторождений, подвергнутых воздействию ядерных взрывов, позволили сделать следующий вывод. Работы в опытно-промышленных масштабах доказали возможность безопасного проведения ПЯВ на действующих нефтяных про-

мыслах без нанесения ущерба промысловым сооружениям и жилым строениям при полной радиационной безопасности обслуживающего персонала и населения при условии отсутствия нарушений проектных технологий и регламента эксплуатации промыслов.

Отметим, что ряд проектов программы Plowshare был направлен на стимулирование нефтяных и газовых месторождений. Проекты по стимулированию газовых месторождений были направлены на повышение проницаемости пород, заключавших газ. В рамках этого направления были проведены ядерные взрывы Gasbuggy (10 декабря 1967 года), Rulison (10 сентября 1969 года) и Rio Blanco (17 мая

1973 года). В первом взрыве ядерное устройство с энерговыделением в 29 кт размещалось на глубине в 1300 м вблизи нижнего слоя газоносной породы. Эксперимент был направлен на определение эффективности процесса стимулирования и определение содержания радиоактивности в газе. По его результатам была показана высокая эффективность использования ядерных взрывов для увеличения выхода газа из низкопроницаемых газовых пластов. Измерения также показали наличие в составе газа радиоактивности, уровень которой быстро спадал со временем.

В составе второго взрыва ядерное устройство мощностью в 47 кт было заложено на глубине 2580 м. Целью опыта было исследование возможности технологии стимулирования выхода газа из месторождений газа на больших глубинах и в других типах пород. Эксперимент оказался удовлетворительным и показал эффективность и безопасность технологии.

Третий эксперимент в этих целях представлял собой одновременный взрыв в одной скважине трех ядерных устройств с энерговыделением по 33 кт каждое.

Применение ядерных взрывных технологий для стимулирования добычи нефти рассматривалось в США применительно к месторождениям, в которых обычные способы извлечения нефти не действуют или неэффективны. Речь, прежде всего, шла о добыче нефти из подземных месторождений нефтеносных сланцев. В этом случае в толще нефтеносного слоя предполагалось создать ядерным взрывом зону дробления. Далее планировалось осуществить процесс частичного горения сланца с подачей в зону горения воздуха. При нагреве нефтеносных сланцев происходит разложение содержащихся в них нефтепродуктов и их переход в извлекаемые газообразные и жидкие углеводороды, откачиваемые из месторождений обычными технологиями. По результатам проработки было оценено, что заряд с энерговыделением в 50 кт был способен перевести в состояние, пригодное для разработки, около миллиона тонн нефтеносных сланцев. Проект не был практически реализован.

6.4. Тушение и ликвидация неуправляемых газовых фонтанов

Тушение неуправляемых аварийных газовых фонтанов с помощью подземных ядерных взрывов является одним из важных способов мирного применения ядерного взрыва. Суть метода состоит в том, что в результате механического действия взрыва заряда, размещенного в наклонной к аварийному стволу скважине, происходит смещение массива пород, достаточное для полного перекрытия ствола скважины.

На Урта-Булакском газовом месторождении Узбекской республики в процессе бурения был вскрыт газовый пласт с аномальным давлением в 300 атм. 1 декабря 1963 года при бурении произошел аварийный выброс газа, который содержал большое количество сероводорода. Возникший пожар и агрессивная среда быстро разрушили устьевое оборудование скважины.

Втечение почти трех лет фонтан безуспешно пытались ликвидировать всеми известными в практике нефтяной и газовой промышленности способами, для чего были пробурены три специальных глубоких скважины. Неудача операций по тушению пожара объяснялась следующими причинами: сложной обстановкой на устье аварийной скважины, неопределенностью пространственного положения ее ствола, большой мощностью фонтана.

По оценке специалистов, аварийный выход скважины превышал 12 миллионов кубических метров газа в сутки, и этого количества газа было бы достаточно для снабжения такого города, как Ленинград.

Всоответствии с поручением Совета Министров от 19 декабря 1965 года МСМ и Министерством геологии была изучена возможность ликвидации газового фонтана на Урта-Булакском месторождении за счет производства камуфлетного ядерного взрыва и была выбрана рациональная глубина перекрытия ствола аварийной скважины.

Всоответствии с указанием Министра среднего машиностроения Е.П. Славского, институтом ВНИПИпромтехнологии было разработано научное обоснование, а затем и проект на проведение работ. Председателем Государственной комиссии был назначен Е.А. Негин – главный конструктор ВНИИЭФ.

Взрыв был осуществлен в 9 часов утра по московскому времени 30 сентября 1966 года в присутствии министра Е.П. Славского.

Выход газа из ствола аварийной скважины прекратился полностью через 22–23 секунды после взрыва, и факел погас. Выхода радиоактивных продуктов на поверхность и в стволы пробуренных на месторождении скважин не было.

Таким образом, в результате подготовленного и осуществленного взрыва был полностью ликвидирован открытый газовый фонтан на Урта-Булакском месторождении без каких-либо осложнений для его дальнейшей промышленной разработки. На ликвидацию фонтана было затрачено 270 дней вместо трех безуспешных лет предыдущих работ и были сэкономлены миллиарды кубометров природного газа.

Вдальнейшем с помощью этого метода были проведены работы на трех объектах:

•газовое месторождение Памук, Узбекская ССР, 21 мая 1968 года;

•газовое месторождение Майское, Туркменская ССР, 11 апреля 1972 года;

•газовое месторождение Крестищи, Украинская ССР, 9 июля 1972 года.

Фонтан на Кумжинском газовом месторождении Архангельской области, объект «Пирит», изза отсутствия четких и точных геологических и геофизических материалов о местонахождении аварийной скважины, не удалось ликвидировать рассматриваемым методом.

6.5. Создание подземных полостей для различного использования

Интенсивное развитие газовой, нефтяной, химической и нефтеперерабатывающей промышленности потребовало расширения в стране парка резервуаров. Недостаток емкостей для нужд промышленности особенно остро ощущался в 60-е годы, когда началось освоение крупных газоконденсатных месторождений. Резервуарные парки необходимо было создавать непосредственно на промыслах, вблизи газопроводов, промышленных и гражданских объектов.

Существовавшие традиционные способы строительства резервуаров не позволяли быстро удовлетворять растущий спрос на емкости высокого давления. Строительство наземных стальных резервуаров требовало большого количества металла при высокой стоимости строительно-монтаж- ных работ, отвода больших площадей для их размещения и дорогостоящих мероприятий по обеспечению пожаро- и взрывобезопасности. Шахтный способ создания подземных емкостей требовал значительных капитальных затрат и времени для их сооружения. Метод размыва камер в отложениях каменной соли водой имел ограниченные возможности из-за большой продолжительности процесса и превращения больших объемов пресной воды в биологически вредные рассолы, которые подлежали захоронению.

Для отработки этой технологии 22 апреля 1966 года на площадке Азгир на глубине 161 м был проведен эксперимент «A-I» мощностью 1,1 кт в соли. Этот взрыв был аналогичен американскому взрыву Gnome (10 декабря 1961 года) мощностью 3 кт. Второй взрыв «A-II», с энерговыделением 27 кт, был произведен 1 июля 1968 года на глубине 590 м в том же самом соляном куполе. Образовалась устойчивая полость, которая до настоящего времени не обрушилась. Объем полости равен 150000 кубических метров. Полость «A-I» заполнилась водой через трещины с поверхности земли, а полость «A-II» – через скважину, по которой осуществлялся спуск заряда. Оба эксперимента явились важными шагами в разработке способов создания подземных полостей для хранения природного газа и газоконденсата.

Первый взрыв с целью получения опытной емкости был проведен на месторождении «Совхозное» Оренбургской области 25 июня 1970 года. При его проведении было исключено отрицательное влияние на действующий промысел и находившиеся невдалеке промышленные и гражданские сооружения. Полость объемом 11000 кубических метров была создана на глубине 702 м в мас-

сиве каменной соли. Спустя несколько месяцев, емкость была вскрыта через зарядную скважину. Полость эксплуатировалась в течение 11 лет, и в 1993 году начаты работы по ее консервации.

За период с 1970 по 1984 год на трех крупнейших газоконденсатных месторождениях страны – Оренбургском, Астраханском, Карачаганакском (с суммарной добычей газа свыше 60 миллиардов кубических метров в год, газоконденсата – 8,6 миллионов тонн в год и серы – 5,3 миллиона тонн в год) – было сооружено с использованием ядерных взрывов три крупных парка подземных резервуаров в каменной соли.

Проведение промышленных ядерных взрывов в залежах каменной соли позволило получить следующие важные результаты:

•в течение 20 лет эксплуатировались в качестве хранилищ газоконденсата два резервуара на Оренбургском месторождении, позволившие предотвратить безвозвратные потери свыше 2 миллионов тонн ценного нефтепродукта;

•впервые в мире было создано шесть хранилищ с объемом 200000 кубических метров;

•был обеспечен пуск Астраханского газо-химического комплекса без потери газоконденсата за счет использования девяти резервуаров для складирования газоконденсатной смеси;

•был завершен ввод в эксплуатацию на Карачаганакском газоконденсатном комплексе пяти резервуаров с использованием их в технологических целях для сепарации газа, с ежегодным получением в каждом резервуаре около миллиарда кубических метров кондиционного газа и 500000 тонн газоконденсата;

•была доказана возможность хранения в созданных резервуарах газа под давлением 140 атм без утечек.;

•был подтвержден прогноз, в соответствии с которым исключалось загрязнение храни-

мого газового конденсата радионуклидами.

Опыт создания и эксплуатации емкостей свидетельствовал о необходимости обеспечения высокого качества работ и культуры производства на всех этапах и строгого соблюдения проектных решений; в противном случае были неизбежны преждевременные потери полезных объемов емкостей.

Еще одним направлением реального применения энергии подземного ядерного взрыва являлся способ захоронения биологически вредных промышленных стоков в глубокозалегающие геологические формации. С помощью подземного взрыва увеличивалась площадь (зона) фильтрации, что позволяло резко увеличить производительность скважин, по которым сточные воды закачивались глубоко в недра. Полость взрыва и столб обрушения вместе с зоной трещиноватости являлись той зоной фильтрации, через которую поступали промышленные стоки.

На Стерлитамакском содовоцементном комбинате объем сточных вод составлял примерно 60000 кубических метров в сутки. Для создания условий по их ликвидации 20 октября 1973 года был проведен специальный промышленный ядерный взрыв на объекте «Кама», и с 1976 года был введен в эксплуатацию полигон подземного захоронения биологически вредных промышленных стоков. За четырнадцатилетний период функционирования полигона в глубокозалегающие изолированные горизонты было закачано более 20 миллионов кубических метров промышленных стоков с общим содержанием свыше 1000 тонн взвешенных твердых частиц (0,05 г/литр).

Промышленные стоки, захораниваемые на этом объекте, обладали высокой токсичностью и не поддавались известным способам очистки; они отличались высоким содержанием взвешенных частиц, которые содержали смолистые вещества. Захоронение таких промышленных стоков через обычные скважины практически полностью исключалось.

Технологический процесс подземного захоронения промышленных стоков через скважины постоянно контролировался посредством проведения соответствующих геофизических измерений в наблюдательных скважинах. Наблюдения за состоянием водоносных горизонтов на объектах «Кама-1» и «Кама-2», показали, что проникновение в эти горизонты закачиваемых промстоков не наблюдается.

Этот способ подземного захоронения промышленных стоков имел широкие перспективы для внедрения. Исследования показали, что геологическое строение больших территорий Российской Федерации благоприятно для сооружения аналогичных объектов при глубинах залегания поглощающих горизонтов 1000–2000 м. Это прежде всего относится к значительной территории Европейской части (Поволжье, Рязанская, Оренбургская области) и многим районам Сибири.