Помоги проекту - поделись книгой:
Виктор Жучихин
Подземные ядерные взрывы в мирных целях
Об авторе
Жучихин Виктор Иванович (р. 31.08.1921, д. Люторецкое Чеховского р-на Московской обл.), специалист в области прикладной газодинамики, разработки и испытаний ядерных зарядов и боеприпасов, применений ядерных взрывов в промышленных целях. Кандидат технических наук (1955). Участник обороны Москвы в Великой Отечественной войне (1941–1945). Окончил Московское высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (1947), факультет боеприпасов, с квалификацией инженера-механика. С 1947 по 1955 инженер, научный сотрудник, заместитель начальника отдела в КБ-11 (ныне РФЯЦ — ВНИИЭФ, г. Саров Нижегородской обл.). С 1955 по 1969 начальник отдела, начальник сектора, заместитель главного конструктора в НИИ-1011 (ныне РФЯЦ — ВНИИТФ, г. Снежинск Челябинской обл.). С 1969 по 1982 первый заместитель главного конструктора в Конструкторском бюро автотракторного оборудования Минатома в г. Мытищи. С 1986 по 1993 старший научный сотрудник РФЯЦ — ВНИИТФ в г. Снежинске. Внес значительный вклад в разработку элементов конструкции первой советской атомной бомбы и ее испытание на полигоне в г. Семипалатинске. Руководил работой газодинамического отделения по созданию последующих образцов ядерного оружия. Разработчик аппаратуры и технологии подготовки и проведения 80 промышленных взрывов ядерных зарядов для тушения аварийных газовых фонтанов, создания подземных резервуаров для хранения вредных химических отходов, для сейсмического зондирования земной коры, для сооружения водохранилищ и каналов. Трижды лауреат Государственной премии СССР (1949, 1951, 1953), награжден двумя орденами Ленина (1949,1962), орденом Октябрьской Революции (1970), орденом Трудового Красного Знамени (1954), медалью «Ветеран труда» (1982) и другими медалями. Ветеран атомной энергетики и промышленности (1999), почетный гражданин г. Снежинска (1999). Автор многих литературно-публицистических сочинений.
Жучихин В. И. Первая атомная. Записки инженера-исследователя. Русские сенсации. — М.: ИздАТ, 1993.
Жучихин В. И. Вторая атомная. Записки инженера-исследователя (на правах рукописи). — Саров: РФЯЦ — ВНИИЭФ, 1999.
Жучихин В. И. Моя родословная. История моего детства. — Снежинск: Изд-во РФЯЦ — ВНИИТФ, 2001.
К читателю
Путь этой книги к читателю был долгим и трудным. В. И. Жучихин завершил работу над рукописью в апреле 1993 г., но передача рукописи в типографию несколько раз откладывалась по разным причинам.
Читавшие рукопись специалисты давали Виктору Ивановичу противоречащие друг другу рекомендации, а в связи с произошедшими в стране изменениями часть материала потеряла свою актуальность.
За последние несколько лет появились серьезные публикации относительно произведенных ядерных взрывов в научных и народно-хозяйственных целях в рамках государственной программы № 7 СССР «Ядерные взрывы для народного хозяйства». Две из них написаны сотрудниками РФЯЦ — ВНИИТФ и РФЯЦ — ВНИИЭФ дополняют мемуары В. И. Жучихина, дают представление читателю о масштабе выполненных работ, ее участниках и географии. Включение этих публикаций в разделе «Приложения» позволило максимально сохранить текст рукописи Виктора Ивановича.
Коллектив, готовивший рукопись к публикации, желает легендарному ветерану Минсредмаша Виктору Ивановичу Жучихину здоровья и надеется на теплый читательский прием его мемуаров.
От автора
В сентябре 1951 года при обсуждении результатов успешного испытания модернизированного варианта первой атомной бомбы Игорь Васильевич Курчатов в игривой форме (так он всегда поступал, когда были все основания радоваться успехам в решении сложнейших проблем) сказал буквально следующее:
— Ребята, видите какая силища, создаваемая атомом, расходуется зря. Ведь в военных целях вряд ли она когда-нибудь будет применена. А над ее применением в мирных целях следует задуматься всерьез. Ведь сколько проблем существует в народном хозяйстве, которые с помощью атомных взрывов с большим эффектом можно решить. Взять хотя бы создание водоемов, рытье каналов для переброски водных ресурсов северных рек в южные сельскохозяйственные районы страны, вскрытие рудных пластов в горных месторождениях. Да мало ли сколько задач можно решить, воспользовавшись такой огромной силой, как атомный взрыв, — и, обращаясь к М. А. Садовскому, сказал:
— Тебе, Михаил Александрович, следует взять на себя инициативу по разработке идей эффективного использования атомных взрывов в мирных целях. Организуй под своим началом рабочую группу из энтузиастов.
Что касается использования тепла ядерных реакторов, то наши специалисты уже успешно работают над проектом атомной электростанции, и я заверяю вас, что через 2–3 года мы запустим первую атомную электростанцию, которая будет давать дешевую электроэнергию, расходуя при этом горючих материалов в сотни тысяч раз меньше, чем на обычных тепловых электростанциях. Затем мы эти атомные реакторы поставим на подводные лодки и будут они плавать под водой, неделями не всплывая на поверхность. Атомные установки будут обеспечивать не только ход корабля, но и все необходимое для жизнеобеспечения экипажа: питьевую воду, воздух, тепло, свет.
Затем мы эти тепловые атомные установки поставим на мощные ледоколы, которые будут обеспечивать круглогодичный проход морских судов с народнохозяйственными грузами по Северному морскому пути.
Именно так (воспроизведено почти дословно) обрисовал Игорь Васильевич перспективу использования ядерной энергии во благо человечества.
В нашем коллективе разработчиков ядерных взрывных устройств высказанные идеи применения ядерных взрывов в народном хозяйстве не нашли должного понимания. Сразу возникли проблемы: куда девать радиоактивные продукты ядерного взрыва? От наземных взрывов необходимого эффекта не получить. В горных условиях, для вскрышных работ, подземную закладку ядерного устройства с помощью проходки штольни еще можно осуществить, а как быть на равнинных местностях для создания водоемов и каналов? Ведь габариты первых, даже усовершенствованных, ядерных взрывных устройств довольно внушительные и соорудить шахту для их закладки — мероприятие весьма хлопотное и дорогостоящее. Каково будет сейсмическое воздействие подземного ядерного взрыва на расположенные вблизи объекты народного хозяйства? Как обеспечить безопасность населения, проживающего вблизи места планируемого ядерного взрыва? И так далее и тому подобное.
В общем, проблем сразу возникло множество, без решения которых использовать ядерные взрывы в народнохозяйственных целях не представлялось возможным. Для нас основной проблемой явилась разработка конструкции ядерного устройства большой мощности и малого калибра. К уменьшению осколочной радиоактивности в то время не представляли себе как и подступиться. В области термоядерных реакций, которые сулили солидный скачок в решении многих проблем, тогда еще были лишь идеи, основанные на расчетах. Предстояло их проверить на практике. Короче, проработка идеи мирного применения ядерных взрывов нашим коллективом на долгое время была исключена. А вернулись к ней лишь спустя почти 12 лет. Пионером всех начальных проектов и экспериментов по использованию ядерных взрывов в мирных целях был наш министр среднего машиностроения Ефим Павлович Славский. Он явился не только идеологом и зачинателем первых экспериментов, но и непосредственным руководителем и участником осуществления вынашиваемых долгие годы идей и проектов. Это был 1963 год.
К этому времени полностью была освоена технология термоядерных реакций и термоядерного усиления реакций деления в ядерных устройствах, что позволяло заметно сократить их габариты и в десятки раз увеличить мощность взрыва. Правда, пути значительного уменьшения количества осколков деления тяжелых ядер, то есть получения основного количества энергии за счет синтеза изотопа водорода, еще не было видно, но над этим упорно работали.
Первым экспериментом по использованию энергии термоядерного взрыва с целью создания водоема большой вместимости был подземный взрыв на выброс на берегу реки Чаган (80 км на запад от г. Семипалатинска). Река — весьма условное название, так как берега ее бывают заполнены водой лишь 2–3 месяца в году, в весенне-паводковый период, и к середине лета почти на всем протяжении река высыхает полностью, лишь остаются кое-где по всему стокилометровому руслу отдельные лужицы. Створ реки с обрывистыми, от трех до пяти метров высотой берегами большую часть года остается безводным.
На берегу этой безводной реки Чаган и было решено произвести подземный термоядерный взрыв мощностью более сотни килотонн ТНТ с оптимальным заглублением так, чтобы обеспечить максимальный выброс грунта и как можно больше осколков деления захоронить в центре взрыва.
Уверенность в положительном исходе этого эксперимента давали результаты подземного испытания термоядерного заряда для военных целей на площадке № 4 полигона. Это испытание показало мощность больше, чем следовало из расчета, следовательно, заглубление центра взрыва оказалось недостаточным для обеспечения полного камуфлета. По этой причине после взрыва образовалась провальная воронка диаметром около 500 м, глубиной 50–60 м, с поднятым грунтом в виде вала высотой до 10 м, с нетронутым травяным и кустарниковым покрытием по наружному периметру этого вала. При подъеме грунта в эпицентре во время взрыва наблюдался прорыв радиоактивных газообразных продуктов с небольшим периодом полураспада и с весьма незначительным количеством осколков деления тяжелых ядер. Результаты этого эксперимента дали возможность точно спрогнозировать радиоактивную обстановку после взрыва на выброс на реке Чаган. При соответствующем выборе метеоусловий радиоактивный след взрыва проходил по незаселенному району. Эксперимент проводился в зимних условиях (16 января), когда степь была покрыта снегом. После таяния снегов, к началу выпаса скота или полевых работ радиоактивная обстановка на территории следа должна была быть в пределах норм ПДК.
Обследование территории следа радиоактивного облака после таяния снегов, два месяца спустя после взрыва, подтвердило прогноз. Для эксперимента на Чагане был использован далеко не «чистый» термоядерный заряд, который разрабатывался для военного применения. И все же подземный взрыв этого заряда на выброс грунта не создал критической обстановки для окружающей среды. Это дало основание утверждать, что при определенных условиях даже такие заряды можно без ущерба для окружающей среды использовать для сооружения водоемов и каналов. Но для этих целей нами уже разрабатывался более «чистый» термоядерный заряд с осколочной радиоактивностью в десятки раз меньше, чем «чаганский».
В результате взрыва на выброс получилась воронка диаметром более 500 м и глубиной 90 м. Вокруг воронки образовался вал высотой 10 м, с наружным диаметром более километра. Этот вал стал земляной плотиной, перегородившей русло реки Чаган. Несколько дней спустя, когда радиоактивная обстановка на вале достигла допустимого уровня, воронка была соединена траншеей с верховным руслом реки.
Весной паводковые воды заполнили воронку, а преградивший реку вал образовал водохранилище длиной более 25 км и шириной местами до 3 км.
Для исследования возможности обитания живых организмов в водоеме, сооруженном вот таким способом, в воронку, заполненную водой, запустили малька карпа. Два года спустя карп расселился по всему огромному водоему. Отлов этой рыбы и постоянное обследование ее на радиоактивное загрязнение показывало, что рыба из данного водоема пригодна в пищу, лишь небольшая радиоактивность отмечалась в костях выловленных здесь рыб. Вода в этом водоеме в первые же месяцы не содержала радиоактивности, превышающей ПДК, а в последующие годы в ней никакой радиоактивности не отмечалось. В первое же лето на этот водоем мы частенько ездили купаться, чтобы снять напряжение от летней казахской жары. Кстати, первым, кто искупался и переплыл водоем вблизи воронки, был Е. П. Славский.
Через год мы с успехом ловили в этом водоеме уже солидных размеров карпов, жарили и с удовольствием отведывали вкуснейшую рыбу, выращенную в «атомном» водоеме.
Взятые нами на контроль рыбьи кости показали радиоактивность ниже ПДК.
В жаркие дни лета вдоль берегов искусственного водоема можно было видеть постоянно пасущийся домашний скот, отдыхающий от жары в водоеме.
Следует отметить, что до образования водоема, к середине лета, когда высыхала река Чаган, травостой степной высыхал на корню и становился светло-серым покрывалом. С образованием водоема на обоих его берегах, на расстоянии 10–15 км от границы воды, могучий зеленый травостой сохранялся до августа — сентября. Колхозники заготавливали в этом районе огромное количество сена. По берегам водоема стали появляться бахчевые и просяные поля. Собирались большие и устойчивые урожаи даже в знойные, сухие летние периоды.
Так прошел первый эксперимент, показавший возможность использования, причем без каких-либо вредных последствий, ядерных взрывов для создания водоемов, создающих в жарких степных регионах условия для уверенного сельскохозяйственного производства.
За радиационной обстановкой вокруг воронки, образованной подземным ядерным взрывом на выброс, в течение многих последующих лет постоянно и тщательно вели наблюдение дозиметрические службы Семипалатинского полигона, Института прикладной геофизики Гидромета СССР и представители ПромНИИпроект. Исследованиям на радиоактивное загрязнение подвергались: вода, как в самой воронке, так и по всей акватории образовавшегося водоема; живые организмы, в частности — рыба и водоросли; степной травостой, бахчевые и зерновые культуры, выращиваемые вблизи расположенных целинных колхозов, а так же мясо и молоко пасущегося в этом районе домашнего скота. Лишь в воде первые несколько месяцев наблюдалась превышающая ПДК радиоактивность. В растительности, а так же в мясе и молоке животных радиоактивной загрязненности не наблюдалось.
К великому сожалению, результаты этого эксперимента тогда были наглухо засекречены, они и до сих пор остаются неизвестными для широкой общественности. Результаты были известны, и то в ограниченном объеме, лишь тогдашним руководителям Семипалатинской области (секретарю обкома КПСС, председателю облисполкома и начальнику УКГБ), а нынешнее руководство области ничего об этом эксперименте не знает. Поэтому досужие умы, в основном из писательской среды, много лет спустя разжигают в народе страсти о том, что эти эксперименты принесли много бед местному населению. Горько слышать порой выступления перед общественностью наших писателей, всячески поносящих великих ученых XX века: И. В. Курчатова, А. Д. Сахарова и других за их ведущую роль в осуществлении на практике идей использования ядерной энергии в народном хозяйстве.
Чрезмерное засекречивание от советского народа достижений ядерной науки, даже тех материалов, которые известны всему миру, способствовало ажиотажу среди народа, причем создавали его люди совершенно некомпетентные в этой области.
О последствиях чернобыльской катастрофы давно во всех подробностях знает весь мир, советский же народ узнает о них не из официальных источников (эти материалы от народа засекречены), а из скудных сообщений прессы, из выступлений писателей и из митингов, организуемых движением «Невада— Семипалатинск». Когда знакомишься с выступлениями противников ядерной энергетики, просто диву даешься их некомпетентности, чисто эмоциональной активности и тому, что совершенно нет противодействия их необоснованным актам со стороны официальных органов, а так же специалистов-физиков и энергетиков. Совершенно никто не задумывается о последствиях массовых запретов использования и тем более развития атомной энергетики. Широко распространяется предание анафеме науки о ядерной энергетике и ее основателей. Официальные органы при этом хранят полное молчание.
Мне, как специалисту, проработавшему в области ядерной физики более сорока лет и принимавшему непосредственное участие в осуществлении большого количества проектов — как в разработке ядерных устройств, их испытаний в полигонных условиях, так и в использовании ядерных взрывов в народном хозяйстве, — весьма больно слушать бездоказательные утверждения о пагубности использования ядерной энергии, истерические крики: «Нет!», «Долой!». А ведь при правильной эксплуатации АЭС является самым экологически чистым производителем электроэнергии.
Никто из критиков АЭС не задумывается, насколько вредны тепловые электростанции на угольном топливе, ведь кроме вредных для всего живого в природе газообразных продуктов и угольной пыли, они выбрасывают в атмосферу и радиоактивные аэрозоли, в десятки раз превышающие такие выбросы на АЭС. И об этом организаторы движений по запрету АЭС в силу, видимо, своей опять же некомпетентности умалчивают. А подземные ядерные взрывы для народнохозяйственных нужд? Кто оценил их вредность и полезность? На каких основаниях в этой области звучат настойчивые «Нет!», «Долой!»?
Я твердо убежден, что массовая поддержка организаторов запретительного движения, проистекающего в основном из писательской среды, есть результат нашего чрезмерного засекречивания, которое усердно проводило, да и сейчас весьма успешно осуществляет руководство нашей страны.
В силу вышеизложенного, по просьбе руководства, я рискнул (не знаю, насколько мне удастся достичь цели) рассказать общественности о проведенных работах по использованию ядерных взрывов для решения народнохозяйственных задач, об их результатах, эффективности, экологических и материальных последствиях.
В течение пятнадцати лет мне в силу профессиональной принадлежности пришлось принимать непосредственное участие в осуществлении ядерных взрывов в народнохозяйственных целях, тринадцать лет из них быть руководителем единственной в стране организации по осуществлению этих взрывов. А их за этот период проведено более шестидесяти в различных уголках нашей страны.
В своих рассказах на эту тему, для большего понимания сути проделанных за пятнадцать лет работ, их специфики, условий, в которых они проводились, результативности и прочего, в качестве предыстории мною вкратце освещены первые разведочные эксперименты, проведенные по инициативе и под личным руководством Е. П. Славского.
Итак, первым экспериментом (о чем рассказано выше) был ядерный взрыв на выброс в районе Семипалатинского полигона с целью создания искусственного водоема большой вместимости.
ВВЕДЕНИЕ
Первые разведочные подземные ядерные взрывы в мирных целях, начатые по инициативе и при непосредственном участии Ефима Павловича Славского, показали свою экономическую эффективность, полную радиационную безопасность и перспективность в решении ряда народнохозяйственных задач.
К концу 1969 года уже было много заказов на производство таких взрывов от различных министерств и ведомств.
С целью оперативного решения этих задач в промышленных объемах при КБ АТО была создана специальная служба, имеющая необходимое технологическое оборудование для автоматного производства подземных взрывов в любых регионах Советского Союза.
Каждый подземный ядерный взрыв осуществляется по проектам, разработанным по заданиям ведомств-заказчиков, и после тщательного рассмотрения технико-экономического обоснования организацией ПромНИИпроект.
В большинстве случаев началу проектирования предшествовало рекогносцировочное обследование мест проведения работ, когда устанавливались особенности региона, наличие энергетических коммуникаций, характер транспортных связей, геология данной местности, климатические особенности и тому подобное.
Необходимость, целенаправленность и сроки проведения подземных ядерных взрывов определялись Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР. Результаты каждого такого ядерного взрыва и рекомендации по использованию этих результатов подробно излагались разработчиком проекта и ведомством-заказчиком в закрытых отчетах. Результаты срабатывания самого ядерного устройства по записям в технологических формулярах и записям контрольно-измерительной аппаратуры оформлялись также в закрытых отчетах исполнителем работ КБ АТО.
В этих отчетах можно найти все, что касается техники, результатов решения поставленных задач и последствий взрыва в прилежащем к эпицентру регионе. Но нет в них ничего, что касается условий и особенностей проведения каждого эксперимента.
Требования к безопасности и надежности срабатывания всех служб и всей задействованной техники при проведении этих работ всегда предъявлялись очень высокие, и выполнять их даже в экстремальных климатических условиях нужно было в обязательном порядке. Это всегда создавало огромные трудности, требующие всякий раз чрезвычайной самоотверженности, глубокого понимания важности задач и большой ответственности.
Жаль, что все проведенные работы и их результаты держатся по сей день в большом секрете и не проведено полного анализа результативности всего комплекса работ, проведенного в период с 1971 по 1985 год.
Завеса секретности не позволяла оценить в полной мере значимость выполненных работ.
Информация о подземных ядерных, появляющаяся в прессе, — это плод фантазии журналистов.
Ни один журналист не знал точно назначение этих взрывов, ни разу не удосужился получить сведения о результатах их и практической значимости и рассказать об этом общественности.
К великому сожалению, ни организация-проектировщик, ни ведомства-заказчики, ни исполнители этих взрывов на все измышления журналистов не дали аргументированных опровержений и разъяснений, тем самым провоцируя, без оснований на то, «чернобыльский синдром».
Истинное положение в области проведенных подземных ядерных взрывов в мирных целях: их назначение, условия их проведения, последствия для окружающей природы и людей представлены в моих воспоминаниях, основанных на реальных событиях и непосредственном участии.
ЧАСТЬ 1
Глава 1.
Интенсификация нефтяных месторождений
В середине 1960-х годов советские нефтедобытчики располагали технологией, позволявшей извлекать из нефтеносных пластов 20–30 % содержимого количества нефти всего месторождения. Разрабатываемые в то время методы интенсификации «отдачи» пластом нефти с помощью выдавливания ее закаченной через соседнюю скважину водой или газом давали эффект весьма незначительный. Солидная часть залежей оставалась недоступной. Как добраться до них? Над этим ломали головы многие коллективы специалистов. А низкий процент изъятия нефти из нефтеносного пласта объясняется нашей безалаберностью, нашей системой отчетности, по которой судят о «боевых победах» (как на фронте) по сиюминутным результатам, не думая о завтрашнем дне. Ведь стояла задача — «догнать и перегнать» — кого, зачем и когда? Дело в том, что каждое нефтяное месторождение находится под большим давлением сопутствующих газообразных углеводородов, которые обеспечивают мощные нефтяные фонтаны, говоря о которых, конъюнктурные горе-руководители бьют в литавры и уверяют о большом потоке нефти. Радость, как правило, бывает непродолжительной. Потеряв пластовое давление газа, далее, остальную, причем большую часть нефти извлечь становится все труднее и дороже. Но об этом всегда молчат, молча разрабатывают и опробывают новые технологии увеличения нефтеотдачи, как правило, с незначительным эффектом или без него. А сопутствующий газ сжигается безжалостно в факелах, отапливая и загрязняя воздушное пространство. Задача использования газообразных углеводородов касается уже другого ведомства, а оно сотрудничать с нефтяниками не имеет желания. Такова система. И мы наблюдаем по стране тысячи факелов — это нефтяники жгут газ, а газовики жгут жидкий конденсат. И никто не в убытке, и никто не в ответе — это отступление от темы повествования, но мы еще к этому вернемся.
Профессорами Московского института нефтехимической и газовой промышленности (МИНХ и ГП) им. Губкина отцом и сыном Бакировыми был предложен расчет, показывающий значительное увеличение нефтеотдачи после проведения в этом пласте взрыва большой мощности, который произведет в теле пласта сильную трещиноватость. Необходимую мощность взрыва, заключенную в боеприпасе малого размера (для доставки его через скважину в центр нефтяного пласта), может обеспечить ядерный фугас. Что касается радиоактивного загрязнения нефти после ядерного взрыва, то стало известно, что жидкие углеводороды не растворяют и не адсорбируют радиоактивные осколки деления тяжелых ядер. Но это требовалось проверить экспериментально в натурных условиях.
Идею использования энергии ядерного взрыва для интенсификации нефтедобычи с некоторой степенью риска поддержали министр нефтедобывающей промышленности Шашин и министр среднего машиностроения Славский.
Для проведения экспериментальных ядерных взрывов в натурных условиях были выбраны два сравнительно небольших месторождения, которые к этому времени имели весьма низкий уровень нефтеотдачи: Грачевское месторождение близ города Мелеуз Башкирской АССР и Осинское месторождение в Пермской области. Эти месторождения отличались друг от друга характеристиками нефтеносных пластов. К тому времени институтом экспериментальной физики был разработан ядерный заряд мощностью взрыва эквивалентной 2,5 кт ТНТ, размещаемый в силовом цилиндре диаметром 400 мм. Это устройство обеспечивало нормальную работоспособность в агрессивной среде скважины — буровом растворе при давлении до 250 атм и температуре до +40 °C.
На каждом месторождении было запланировано произвести по два взрыва. После каждого взрыва предполагалось проведение обширных исследований, кроме основных, связанных с эффектом интенсификации, — сейсмического воздействия на жилые строения близлежащих селений, а также загрязнения нефти, извлекаемой после взрыва из пласта, подвергшегося воздействию ядерного взрыва; проводилось определение степени ка-муфлетности ядерного взрыва; то есть наблюдение и определение количественных доз выхода газообразных радиоактивных продуктов на дневную поверхность (археологический термин, обозначающий конкретный горизонт культурного слоя, который когда-то освещался солнцем) сразу после взрыва.
Опускание ядерного устройства на заданную глубину в центр нефтеносного пласта осуществлялось на буровых трубах наружным диаметром 120 мм с помощью буровой установки.
Через эти трубы, перфорированные четырьмя отверстиями диаметром 20–30 мм на расстоянии примерно 20 м от заряда, производилась закачка цементного раствора до поднятия его уровня до устья скважины. Завеска на устье скважины осуществлялась на элеваторе.
После застывания цементного раствора до твердости камня, разрушающегося при давлении более 100 кг/см2, производился взрыв. Такая цементная забивка скважины, как прогнозировал расчет и подтвердил эксперимент, обеспечила полный камуфлет ядерного взрыва. Твердость цементного камня определялась по так называемым «свидетелям», то есть по кубикам, образованным в специальных формах, залитых раствором из разных замесов, закачиваемых в скважину в течение какого-то времени до полного ее заполнения.
Прочность 100 кг/см2, как правило, достигалась на третьи сутки. Условия затвердевания цементного раствора (набора прочности) в скважине значительно лучшее, чем в формах на дневной поверхности, стало быть, на третьи сутки прочность цемента в скважине набирается значительно выше, чем в «свидетелях».
Для обеспечения безопасности населения при сейсмическом воздействии на близко расположенные от эпицентра населенные пункты (например деревня Липовка близ Грачев-ского месторождения находилась на расстоянии 1,5 км от эпицентра) все жители были эвакуированы на безопасное расстояние (3–4 км). В селениях, располагавшихся на расстоянии 3–4 км, требовался лишь выход из помещений на улицу на время проведения взрывных работ.
Результаты сейсмического воздействия ядерных взрывов: Грачевское месторождение в сейсмическом отношении явилось наиболее благополучным, то есть в самом близко расположенном селении Липовка отмечены лишь растрескивания штукатурки на стенах деревянных домов и отопительных печей. Разрушений ни в одном строении не отмечено, хотя жилые дома очень древней постройки. На расстоянии 3–4 км не отмечено даже растрескиваний штукатурки.
В первые 2–3 часа наблюдался выход радиоактивных благородных газов из действующих соседних скважин, но максимальная мощность излучения не превышала 20 мР/ч. Через три часа ее уровень понизился до нескольких микрорентген в час, то есть опасной радиационной обстановки не было.
Исследование на загрязнение радиоактивностью нефти, выкачиваемой из соседних скважин, показало, что опасения были напрасны. В течение последующих нескольких лет тщательного наблюдения и контроля за нефтью радиоактивной загрязненности не обнаружено.
Что касается интенсивности нефтеотдачи пласта, подвергшегося воздействию мощного взрыва, то резкого скачка, как показывал расчет, не произошло. Поэтому на первых порах к такой методике интенсификации специалисты-нефтяники несколько охладели. Но Бакировы, отец и сын, упорно доказывали, что эффект должен быть. Нужно тщательное и длительное исследование этого месторождения с использованием всех действующих скважин. Их высказывания и предложения поддерживал министр нефтяной промышленности Шашин. Он смело высказывал мысль, что эксперимент проведен не напрасно, результат должен быть — не сразу, но должен быть. Надо тщательно и в течение длительного времени наблюдать за дебитом всех скважин месторождения.
Забегая вперед, следует отметить результаты многолетних наблюдений: скачок нефтеотдачи пласта почти во всех скважинах произошел на 20–30 %, что интересно — изменение нефтеотдачи произошло в скважинах не только в зоне трещиноватости пласта, но и далеко за его пределами. Еще отмечено: в результате воздействия взрыва вязкость нефти значительно уменьшилась по всей площади месторождения и проницаемость пласта улучшилась далеко за пределами зоны трещиноватости — это все и обусловило увеличение дебита всех скважин. Причем дебит нефти увеличился не столько скачком, сколько замедлением спада нефтеотдачи пластом.
По результатам десятилетних наблюдений получен такой итог: Грачевское месторождение за этот период выдало нефти в 3,9 раза больше, чем соседнее Тереклинское, совершенно аналогичное по площади залегания нефти, по его первоначальным запасам и по количеству добывающих скважин. Затраты на два ядерных взрыва по сугубо грубой оценке в сторону занижения оправдались более чем в семь раз. За истекшие десять лет получены дополнительно многие миллионы тонн черного золота.
Исследованиями на этом месторождении постоянно занимались сотрудники МИНХ и ГП им. Губкина: И. Г. Ахметов, Л. И. Рубцова, Н. А. Скибицкая, Э. В. Харахашьян, Н. А. Лыков во главе с профессором доктором геологических наук Эрнестом Александровичем Бакировым. Их успешной работе способствовала действенная помощь руководителей объединения «Ишимбайнефть» В. И. Генералова и И. В. Пастухова, начальника треста «Башнефть» Евгения Васильевича Столярова.
На Осинском месторождении в Пермской области дело обстояло значительно сложнее, чем на Грачевском.
Во-первых, руководитель треста «Пермьнефть» был ярым противником применения ядерных взрывов для интенсификации нефтедобычи (впоследствии, после Шашина, он стал министром, и на весь этот период ядерные взрывы на нефтяных месторождениях были под строгим запретом).
Во-вторых, Осинский район очень сильно обводнен грунтовыми водами на нескольких горизонтах, что способствовало весьма неблагоприятной сейсмической обстановке: было отмечено большое количество разрушений кирпичных сооружений, домов, печей, фундаментов.
В третьих, результаты грачевского эксперимента, не давшие значительного увеличения нефтедобычи, воодушевили противников использования ядерных взрывов, теперь уже настойчиво заявлявших о бесперспективности этой технологии.
И, наконец, не верили они в то, что после ядерного взрыва нефть останется незараженной радиоактивностью. Поэтому в течение нескольких лет на этом месторождении никаких исследований, как на Грачевском, не велось.
Лишь спустя около десяти лет был произведен забор нефти из зоны трещиноватости от ядерного взрыва. Отмечался резкий скачок нефтеотдачи пласта в 3–4 раза, по сравнению с теми скважинами, которые располагались вдали от зоны трещиноватости. К великому удивлению, нефть из скважин вблизи эпицентра ядерного взрыва оказалась радиоактивной. Поднялся невообразимый шум.
Прибывшие на место специалисты из ПромНИИпроекта Минсредмаша выяснили, что пермские нефтедобытчики, применяя технологию интенсификации нефтедобычи с помощью закачки в нефтеносный пласт воды, закачали значительное количество ее и в центр ядерного взрыва. Вода растворила радиоактивные продукты взрыва и, смешавшись с нефтью, сделала ее непригодной для использования.
Так, благодаря своей безграмотности и пренебрежительному отношению к рекомендациям — никоим образом не использовать воду для интенсификации добычи, — загублено солидное количество нефти. По-видимому, Осинский эксперимент сыграл свою негативную роль — более десяти лет ядерные взрывы для этих целей не применялись. Вернулись к ним лишь в 1980 году благодаря настойчивым исследованиям на Грачевском месторождении энтузиастов этой идеи во главе с профессором Э. А. Бакировым.
Об этом рассказ будет далее.
Глава 2.
Глушение газовых фонтанов с помощью мощных ядерных взрывов
Наша отечественная газодобывающая промышленность, пожалуй, держит устойчивое первенство в мире по количеству аварий в газодобывающих организациях при проводке и эксплуатации скважин. Происходят эти аварии лишь по причине безответственности и грубейших нарушений технологических процессов. Аварии, как правило, приводят к полному разрушению буровых установок и образованию мощных газовых факелов. Если истечение газа происходит из сравнительно неглубоких пластов залегания под небольшим давлением, аварийные фонтаны глушатся при применении сравнительно простой технологии: на устье обсадной трубы скважины с помощью подвижного крана и бульдозеров надевается глухая труба (колпак) с боковыми отводами и приваривается к обсадной трубе. Фонтанирующий газ при этом истекает через боковые отводы колпака. Затем газ перекрывается задвижками, встроенными в боковые отводы. После чего через эти боковые отводы в скважину закачивается цементный раствор, тем самым скважина закупоривается цементной пробкой — аварийный фонтан ликвидирован.
Примерно так было с аварийным фонтаном на Урта-Бу-лакском месторождении под г. Бухара Узбекской ССР. Но цементная пробка, видимо, выполняла свою роль лишь на глубине, до которой опускалась обсадная труба скважины. С глубин ниже обсадной трубы через некоторое время начал просачиваться на дневную поверхность газ через трещины в земной толще. Поскольку он содержал значительное количество примеси сероводорода, а это весьма опасно для всего живого, наблюдалось отравление животных и людей в прилегающей округе. Решено было истекающий через трещины в грунте газ поджечь. Образовалось море огня на очень большой площади бухарской степи.
Для локализации огненного моря решено было снова разгерметизировать скважину, что можно было сделать лишь с помощью артиллерии. После солидного количества взрывов артиллерийских фугасов на устье скважины герметизирующая пробка была разрушена и газ рванул снова с оглушительным ревом, мощным фонтаном через аварийную скважину. Пламя газового факела на глаз достигало стометровой высоты. Рев этого огненного факела был схож с рокотом баллистической ракеты на старте, так что на расстоянии 500 м от него разговаривать друг с другом можно было лишь с чрезмерным напряжением голосовых связок, на этом же расстоянии ощущалось тепло от факела.
Этот газовый фонтан буйствовал в течение без малого трех лет. Ежедневно бесцельно сгорало около 15 миллионов кубометров газа — это, примерно, потребность такого промышленного центра, как Свердловск.
Нужно было изыскивать какой-то новый, сверхори-гинальный способ глушения этого газового фонтана. Я не знаю, кто первый предложил идею перекрытия аварийной скважины глубинным взрывом большой мощности, которым может быть ядерный взрыв, но знаю, что организатором и руководителем всех работ, начиная с проектных, кончая осуществлением идеи, являлся Ефим Павлович Славский.
Для гарантированной закупорки действующей скважины (согласно расчетным данным) мощный взрыв нужно произвести в глиняном пласте, который в данном регионе залегал на глубине порядка 1500 м. Согласно расчетным данным мощность взрыва в глинистом пласте для обеспечения гарантированного пережатия должна быть в пределах 20–30 кт ТНТ, при этом центр взрыва должен находиться на расстоянии не более 100 м от ствола действующей скважины.
Доставку ядерного заряда на заданную глубину в точку, располагающуюся не далее 100 м от действующей скважины, предполагалось осуществлять по наклонной скважине, устье которой должно быть заложено на расстоянии 500 м от фонтана. Проводка наклонной скважины осложнялась тем, что знания о геометрии действующей аварийной скважины отсутствовали.
При существующей технологии бурения отклонение оси скважины от вертикали по мере заглубления может достигать нескольких метров. Поэтому проводка наклонной скважины в заданную точку, местоположение которой невозможно заранее определить, составляла большие трудности.
Решено было бурить одновременно две скважины, нацеленность которых определялась расстоянием от вертикали на заданном горизонте, а фактическое расстояние до действующей скважины определять в процессе бурения акустическим способом.
Поделиться книгой: