Современное состояние технологий колонкового бурения подледниковых горных пород

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель данной работы заключается в представлении обзора проектов колонкового бурения подледниковых горных пород на островах Арктики и в Антарктиде, выполненных специалистами России, Соединенных Штатов Америки, Дании и Китая. Анализ результатов отечественных и зарубежных проектов позволил выявить геолого-технические особенности колонкового бурения подледниковых горных пород, достоинства и недостатки используемых технологий, определить оптимальный тип породоразрушающего инструмента и наметить одно из возможных направлений в совершенствовании существующих технологий. Авторами предлагается рассмотреть способ бурения базального льда и подледниковых горных пород, в основу которого заложен принцип возвратно-вращательного движения породоразрушающего инструмента. Первая апробация данного способа была проведена более десяти лет назад в Санкт-Петербургском горном университете и показала положительные результаты. Однако исследования были направлены на изучение процессов, протекающих в электромеханическом приводе, и не затрагивали режимов бурения горных пород. Авторами статьи планируется проведение комплекса научно-исследовательских работ, направленных на создание технологии колонкового бурения скважин в подледниковых горных породах, основанной на возвратно-вращательном движении породоразрушающего инструмента.

Об авторах

В. С. Шадрин

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II

Email: Shadrin_VS@pers.spmi.ru
ORCID iD: 0009-0002-2329-3435

В. Я. Климов

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II

ORCID iD: 0009-0000-9023-9397

А. В. Большунов

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II

Email: Bolshunov_AV@pers.spmi.ru
ORCID iD: 0000-0002-3879-7380

Список литературы

  1. Михальский Е.В., Каменев Е.Н., Михальская А.С. Геологическое изучение Антарктиды: исторические аспекты и современное состояние // Проблемы Арктики и Антарктики. 2011. № 2. С. 97–112. EDN: NYHDPH.
  2. Wu G., Ferraccioli F., Zhou W., Yuan Y., Gao J., Tian G. Tectonic implications for the Gamburtsev Subglacial Mountains, East Antarctica, from airborne gravity and magnetic data // Remote Sensing. 2023. Vol. 15. Iss. 2. P. 306. https://doi.org/10.3390/rs15020306.
  3. Litvinenko V.S., Leitchenkov G.L., Vasiliev N.I. Anticipated sub-bottom geology of Lake Vostok and technological approaches considered for sampling // Geochemistry. 2020. Vol. 80. Iss. 3. P. 125556. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2019.125556.
  4. Васильев Н.И., Дмитриев А.Н., Липенков В.Я. Результаты бурения скважины 5Г на российской станции «Восток» и исследования кернов льда // Записки Горного института. 2016. Т. 218. С. 161–171. EDN: VXLDMJ.
  5. Большунов А.В., Васильев Д.А., Дмитриев А.Н., Игнатьев С.А., Кадочников В.Г., Крикун Н.С.. Результаты комплексных экспериментальных исследований на станции Восток в Антарктиде // Записки Горного института. 2023. Т. 263. С. 724–741. EDN: WQNJET.
  6. Игнатьев С.А., Васильев Д.А., Большунов А.В., Васильева М.А., Ожигин А.Ю. Экспериментальные исследования переноса ледяного шлама воздухом при бурении снежно-фирновой толщи // Лед и Снег. 2023. Т. 63. № 1. C. 141–152. https://doi.org/10.31857/S2076673423010076. EDN: MABFEO.
  7. Большунов А.В., Васильев Д.А., Игнатьев С.А., Дмитриев А.Н., Васильев Н.И. Механическое бурение ледников с очисткой забоя сжатым воздухом // Лед и Снег. 2022. Т. 62. № 1. С. 35–46. https://doi.org/10.31857/S2076673422010114. EDN: GOFZCL.
  8. Сербин Д.В., Дмитриев А.Н. Экспериментальные исследования теплового способа бурения плавлением скважины в ледовом массиве с одновременным контролируемым расширением ее диаметра // Записки Горного института. 2022. Т. 257. С. 833–842. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.82. EDN: PLQDJW.
  9. Сербин Д.В., Кадочников В.Г., Большунов А.В., Дмитриев А.Н., Горелик В.Г. Экспериментальные исследования процесса образования призабойной кольцевой циркуляции теплоносителя // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2024. № 1. С. 16–22. EDN: XZVQNT.
  10. Лейченков Г.Л., Попков А.М. Прогнозный осадочный разрез подледникового озера Восток // Лед и снег. 2012. Т. 52. № 4. С. 21–30. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-4-21-30. EDN: PKEFDH.
  11. Васильев Н.И., Лейченков Г.Л., Загривный Э.А. Перспективы получения образцов донных отложений подледникового озера Восток // Записки Горного института. 2017. Т. 224. С. 199–208. https://doi.org/10.18454/PMI.2017.2.199. EDN: YLMZAH.
  12. Шишкин Е.В., Большунов А.В., Тимофеев И.П., Авдеев А.М., Ракитин И.В. Модель шагающего пробоотборника для исследования донной поверхности подледникового озера Восток // Записки Горного института. 2022. T. 257. С. 853–864. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.53. EDN: UMVLXQ.
  13. Загривный Э.А., Поддубный Д.А. Динамически уравновешенный буровой снаряд на грузонесущем кабеле для взятия донных отложений подледниковых озёр в Антарктиде // Проблема механики современных машин: материалы VII Междунар. науч. конф. (г. Улан-Удэ, 25–30 июня 2018 г.). Улан-Удэ, 2018. Т. 1. С. 197–201. EDN: YQRMJN.
  14. Hansen L.B. Deep core drilling in ice and core analysis at Camp Century, Greenland, 1961–1966 // Antarctic Journal of the United States. 1966. Vol. 1. Iss. 5. P. 207–208.
  15. Fountain J., Ussekman T.M., Wooden J., Langway C.C.J. Evidence of the bedrock beneath the Greenland ice sheet near camp century Greenland // Journal of Glaciology. 1981. Vol. 27. Iss. 95. P. 193–197.
  16. Ueda H.T. Byrd station drilling 1966–69 // Annals of Glaciology. 2007. Vol. 47. P. 24–27. https://doi.org/10.3189/172756407786857631.
  17. Green J., Koci B., Kyne J. Koci drill for drilling ice, sand and rock: drill requirements, design, performance and difficulties // Annals of Glaciology. 2007. Vol. 47. P. 105–108. https://doi.org/10.3189/172756407786857677.
  18. Christa A.J., Biermana P.R., Schaeferd J.M., Dahl-Jensene D., Steffensene J.P., Corbetta L.B., et al. A multimillionyear-old-record of Greenland vegetation and glacial history preserved in sediment beneath 1.4 km of ice at Camp Century // PNAS. 2021. Vol. 118. Iss. 13. № 2021442118. https://doi.org/10.1073/pnas.2021442118.
  19. Rasmussen S.O., Abbott P.M., Blunier T., Bourne A.J., Brook E., Buchardt S., et al. A first chronology for the North Greenland Eemian Ice Drilling (NEEM) ice core // Climate of the Past. 2013. Vol. 9. Iss. 6. P. 2713–2730. https://doi.org/10.5194/cp-9-2713-2013.
  20. Popp T.J., Hansen St.B., Sheldon S.G., Schwander J., Johnson J.A. Drilling into debris-rich ice at the bottom of the NEEM (Greenland) borehole // Annals of Glaciology. 2014. Vol. 55. Iss. 68. P. 199–206. https://doi.org/10.3189/2014AoG68A029.
  21. Popp T.J., Hansen St.B., Sheldon S.G., Schwander J., Johnson J.A. Deep ice-core drilling performance and experience at NEEM, Greenland // Annals of Glaciology. 2014. Vol. 55. Iss. 68. P. 53–64. https://doi.org/10.3189/2014AoG68A042.
  22. Kuhl T., Gibson C., Johnson J., Boeckmann G., Moravec E., Slaqny K. Agile Sub-Ice Geological (ASIG) Drill development and Pirrit Hills field project // Annals of Glaciology. 2020. Vol. 62. Iss. 84. P. 53–56. https://doi.org/10.1017/aog.2020.59.
  23. Talalay P., Sun Y., Fan X., Zhang N., Cao P., Wang R., et al. Antarctic subglacial drilling rig. Part I: General concept and drilling shelter structure // Annals of Glaciology. 2020. Vol. 62. Iss. 84. P. 1–11. https://doi.org/10.1017/aog.2020.37.
  24. Talalay P., Li X., Zhang N., Fan X., Sun Y., Cao P., et al. Antarctic subglacial drilling rig. Part II: Ice and Bedrock Electromechanical Drill (IBED) // Annals of Glaciology. 2021. Vol. 62. Iss. 84. P. 12–22. https://doi.org/10.1017/aog.2020.38.
  25. Fan X., Talalay P., Sun Yo., Li X., Zhang N., Markov A., et al. Antarctic subglacial drilling rig: Part III. Drilling auxiliaries and environment measures // Annals of Glaciology. 2020. Vol. 62. Iss. 84. P. 24–33. https://doi.org/10.1017/aog.2020.39.
  26. Goodge J.W., Severinghaus J.P., Johnson J., Tosi D., Bay R. Deep ice drilling, bedrock coring and dust logging with the Rapid Access Ice Drill (RAID) at Minna Bluff, Antarctica // Annals of Glaciology. 2021. Vol. 62. Iss. 85–86. P. 324–339. https://doi.org/10.1017/aog.2021.13.
  27. Boeckmann G.V., Gibson C.J., Kuhl T.W., Moravec E., Johnson J.A., Meulemans Z., et al. Adaptation of the Winkie Drill for Subglacial bedrock sampling // Annals of Glaciology. 2020. Vol. 62. Iss. 84. P. 109–117. https://doi.org/10.1017/aog.2020.73.
  28. Rix J., Mulvaney R., Hong J., Ashurst D. Development of the British Antarctic Survey Rapid Access Isotope Drill // Journal of Glaciology. 2019. Vol. 65. Iss. 250. P. 288–298. https://doi.org/10.1017/jog.2019.9.
  29. Большиянов Д.Ю., Клементьев О.Л., Коротков И.М., Николаев В.И. Исследования керна мореносодержащего льда ледника Вавилова на Северной Земле // Материалы гляциологических исследований. 1990. № 70. С. 105–110.
  30. Litvinenko V.S. Foreword: sixty-year Russian history of Antarctic sub-glacial lake exploration and Antarctic natural resource development // Geochemistry. 2020. Vol. 80. Iss. 3. Р. 125652. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2020.125652.
  31. Литвиненко В.С. Уникальные техника и технология бурения скважин во льдах Антарктиды // Записки Гор- ного института. 2014. Т. 210. С. 5–10. EDN: TGNKO.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».