Борьба стихий: атом против газа

13:49 • 24 Октября 2017

Борьба стихий: атом против газа

51 год назад в Урта-Булак, а еще через 5 лет на Крестищенском месторождениях произошли аварии, которые привели к воспламенению природного газа. Сложившиеся условия не позволяли бороться с огнем стандартными методами, поэтому на уровне руководства СССР было принято решение о применении ядерного заряда в целях ликвидации последствий чрезвычайной ситуации.

Когда нет возможности

1 декабря 1963 года на газовом месторождении Урта-Булак на территории Узбекистана произошла авария с выбросом природного газа. Бур попал в пласт аномально высокого пластового давления (АВПД) с пластовым давлением порядка 300 атмосфер и высоким содержанием сероводорода.

При дальнейшем бурении была сделана ошибка: не было использовано специальное буровое оборудование из стали, противостоящей агрессивной среде. Буровая колонна была выдавлена из скважины, и мощный фонтан газа воспламенился. Под напором газа буровая вышка рухнула и частично расплавилась. В течение короткого времени разрушилась защитная арматура на устье скважины и факел увеличился.

Этот факел горел в течение трёх лет (1064 дня), фонтан газа достигал высоты 70 метров, объём сгораемого газа составлял до 12 миллионов м3 (в отдельных источниках идёт речь о 14 миллионах м3) в сутки.


Фото: Из открытых источников

Из-за высокой температуры к факелу было невозможно подойти ближе, чем на 250—300 метров. Местность вокруг была покрыта копотью, в окрестностях скважины изменилось поведение животных. Для защиты от жары вокруг факела зимой с помощью бульдозеров был насыпан песчаный бруствер.

Для тушения факела применялись различные методы, использовавшиеся в то время, в том числе и применение артиллерии, но огонь не был потушен.

Руководитель работ Константин Мангушев описал первое посещение места аварии в своих воспоминаниях:

«Странное ощущение было, когда вертолёт коснулся земли: вибрация усилилась, шум мотора потонул в океане сплошного гула, глухих взрывов. Рёв сотен реактивных двигателей, шум канонады — всё это был его голос, голос фонтана… Отсюда до фонтана было метров шестьсот… Вся дальняя часть долины была смазана призрачными пологами марева, колыхавшимися вблизи факела. То, что сверху казалось махонькой пепельницей, оказалось валом песка, нагруженным вокруг устья скважины на расстоянии, куда зимой смогли дойти бульдозеры… Отсюда наклонённый факел уходил в небо и терялся где-то в мареве. Как хоровод дьяволят, вокруг факела то тут, то там возникали и пропадали песчаные вихри — настоящие самумы. Всё, что могло гореть вокруг, давно сгорело. Теперь это была действительно мёртвая раскалённая земля. Живому здесь места не осталось. По ночам стаи перелётных птиц и тучи насекомых, привлечённые светом, попадали в эту огненную пляску смерти и, падая, сгорали, часто даже не долетев до земли. «Как же здесь работали люди? Какое надо иметь мужество, чтобы подойти к жерлу ада?» — подумалось невольно. Действительно, чтобы подойти к устью скважины и что-то там делать, нужен крепкий дух, да и тело крепкое нужно. А ведь буровики работали вон там, ведь это они вытащили оттуда оборудование, расчистили устье скважины. Невероятно…».

Подготовка

Весной 1966 года для тушения фонтана был предложен метод подземного подрыва ядерного заряда. Эту идею одобрили на уровне правительства и поручили выполнять КБ-11 (современный ВНИИЭФ), так как у них уже был опыт разработки промышленного заряда для проекта «Чаган».

Общим руководством работ занимался специалист по нефтяным и газовым месторождениям Константин Мангушев. Его кандидатура была предложена в том числе по причине того, что он принимал активное участие в успешном эксперименте по подрыву ядерного заряда.

Первоначально к работам был привлечён высший уровень руководства атомного проекта — ЦК КПСС поставил задачу академику, президенту РАН Мстиславу Келдышу.

После всестороннего обсуждения проблемы привлечённые консультанты подтвердили, что подрыв ядерного заряда с перекрытием канала скважины является единственным приемлемым вариантом для решения этой задачи.

По причине того, что взрыв был нужен для выхода из аварийной ситуации, работы выполнялись с максимально возможной скоростью. Чем быстрее будет потушен факел, тем меньший объём газа будет утрачен в результате выгорания. Но, несмотря на это, была проведена тщательная геологическая подготовка, был проведён ряд вылетов комиссии на местность.

Эти командировки проходили в экстремальных условиях, когда температура достигала +40…+50 °С в тени.

Испытания бурового оборудования проводились на полигоне в Московской области. В результате этих испытаний были определены угол шахты, глубина заложения заряда, конструктивные особенности устройств.

Сам заряд создавался в КБ-11 под руководством опытных физиков-ядерщиков Владимира Лебедева и Валерия Разуваева. Особенностью разработки была «чистота» ядерного заряда, то есть продукты взрыва должны были иметь минимальный период полураспада.

Взрыв

Решение о дате подрыва было утверждено на заседании Политбюро ЦК КПСС, которое возглавлял лично Леонид Брежнев. Для закладки заряда была пробурена наклонная штольня, в которой заряд был помещён на глубине 1500 метров под поверхностью земли. В этой точке была достаточно высокая температура, поэтому опущенный в точку подрыва заряд пришлось дополнительно охлаждать.

Подрыв ядерного заряда был произведен 30 сентября 1966 года, результат был полностью достигнут. Газовая скважина была пережата слоями породы, фонтан пламени погас через 22 секунды после подрыва.

Итоги

Положительный результат позволил говорить о перспективности применения такого типа зарядов для тушения газовых факелов.
Ядерные заряды применялись для тушения газовых факелов ещё трижды:
«Памук», Кашкадарьинская область (21 мая 1968 года),
«Факел», Харьковская область (9 июля 1972 года, цель не достигнута),
«Кратер», Марыйская область, (11 апреля 1972 года).

Результаты применения практических решений тушения факелов были обобщены в книге, вышедшей в 1974 году. Её авторами стали тогдашний заместитель министра геологии СССР В. И. Игревский и руководитель работ в Урта-Булак К. И. Мангушев.

ФАКЕЛ

В 1970 году неподалеку от села Крестище было обнаружено мощное газоконденсатное месторождение, запасы которого оценивались в 300 миллиардов кубометров природного газа. Уже к концу 1971 года на его территории действовало 17 буровых скважин.

В июле 1971 г. при бурении новой скважины из неё неожиданно произошёл выброс газоконденсата. Давление газа было аномальным и достигало около 400 атмосфер. Напором выброса с верхней площадки буровой вышки были сброшены на землю два инженера, которые упав с высоты более 30 м, погибли. Прекратить выброс газа не удавалось в течение суток и для предотвращения случайного возгорания и взрыва было принято решение поджечь скважину. Факел пламени поднимался на высоту несколько десятков метров и погасить его не удавалось около года. Весь буровой комплекс был постепенно поглощён образовывавшимся огромным провалом. Учитывая положительный результат в применении ядерного взрыва при тушении газового факела, горевшего в течение трёх лет на месторождении Урта-Булак в Узбекской ССР (1966 год), ученые предложили забить аварийную скважину при помощи ядерного взрыва.

Подготовка к взрыву

Постановление о применении промышленного ядерного взрыва для остановки газового фонтана было подписано лично Леонидом Брежневым и Алексеем Косыгиным. Выполнение взрыва поручили Министерству среднего машиностроения. Ни одна из воинских частей, дислоцированных в УССР, не была привлечена для выполнения спецзадания. Охрану местности вокруг факела выполняли войска КГБ и подразделения МВД из Москвы. Все участники эксперимента дали подписку о неразглашении в течение 15 лет.

Подготовка к взрыву заняла четыре месяца и проходила в обстановке строжайшей секретности. К середине лета 1972 года подготовительные работы в районе горящей скважины были завершены. Сбоку аварийной колонны пробурили наклонную скважину длиной 2400 м и поместили в неё цилиндрический спецзаряд — ядерное взрывное устройство. Прилегающая к факелу территория была разделена на три кольцевые зоны радиусом 3, 5 и 8 км. Внутреннее кольцо радиусом 400 м от эпицентра будущего взрыва огородили как особую зону и засыпали слоем речного песка толщиной 20 см. На границе каждой из зон поместили подопытных животных — кур, коз и ульи с пчёлами. На расстоянии 400-500 метров от скважины начиналось село Першотравневое, где в то время проживало около 400 человек. За час до взрыва всех жителей временно эвакуировали в село Крестище, находящееся от эпицентра на расстоянии 2 км. Трасса Москва — Симферополь пролегала на расстоянии 8 км. Были перекрыты все системы водоснабжения и отключены электросети.

Взрыв

9 июля 1972 года, ровно в 10 часов утра по местному времени ядерное устройство на глубине 2483 м и мощностью 3,8 кт сдетонировало. Через 20 секунд из кратера вокруг скважины на высоту около 1 км вырвался мощный газовый фонтан, смешанный с породой, через минуту образовалось характерное грибообразное облако ядерного взрыва.

Последствия

Эксперимент не увенчался успехом — закрыть выброс с помощью взрыва не удалось. Люди вернулись в село через 30 минут после взрыва. Все подопытные животные в спецзонах погибли. В селе Першотравневое ударной волной выбило стёкла из окон, дали трещины и разрушились стены многих домов. Восстановление жилищ (за счёт государства) продолжалось более года. Впоследствии все жители получили вновь отстроенные дома на месте разрушенных, но существовавший колхоз постепенно перестал функционировать и жизнь в селе постепенно пришла в упадок.

Газовый факел потушили через несколько месяцев стандартными методами — раскапыванием скважины. В течение нескольких месяцев был вырыт кольцевой карьер шириной 400 и глубиной 20 метров. Окончательно затушить пламя и перекрыть скважину удалось только в июле 1973 года.