Ťumeňský superhluboký vrt ( SG-6 ) je jedním z nejhlubších vrtů v Sovětském svazu a Rusku, vrtaný do hloubky 7502 metrů. Nachází se 80 km od města Novy Urengoy v Jamalsko-něneckém autonomním okruhu .
První vědecký program pro systematické ultrahluboké kontinentální vrty zformuloval Sovětský svaz v letech 1960-1962, byl vyvinut a začal být realizován v květnu 1970, kdy bylo zahájeno vrtání superhlubokého vrtu Kola s projektovanou hloubkou 15 km. v Murmanské oblasti, 10 km od města Zapolyarny. V roce 1991 byl jeho vrt zastaven v hloubce 12 261 m, ale dodnes je nejhlubší na světě. Poté, v roce 1977, začalo vrtání vrtu Saatli v Ázerbájdžánu s návrhovou hloubkou 11 km (ve skutečnosti bylo navrtáno 8324 m) [1] .
Za účelem koordinace programu komplexní studie podloží a ultrahlubokých vrtů byl v roce 1986 v Jaroslavli vytvořen státní vědecký a výrobní podnik (GNPP) "Nedra". Pod jeho vedením bylo vyvrtáno 10 výzkumných vrtů o hloubce 4 až 9 km. Paralelně se začalo s vrtáním superhlubinných vrtů v dalších vyspělých zemích - USA a Německu, kde byl v letech 1990-1994 proveden vrt KTB-Oberpfalz v Bavorsku o hloubce 9101 m [1] .
Stavba studny začala v roce 1987, vrtání probíhalo do roku 1991, poté bylo pozastaveno a dokončeno v roce 1996 [1] . Studna měla průměr 245 mm [2] .
Vrtání a primární výzkum Ťumeňského superhlubinného vrtu provedla Ťumeňská geologická průzkumná expedice Státní bezpečnosti Státního institutu průmyslového podniku " Nedra ". Podrobné a speciální studie - geologické, geofyzikální, geochemické a hydrogeologické provedl Výzkumný ústav Kama Státního vědeckého a výrobního podniku "Nedra" (Perm). Do výzkumu byly zapojeny také ZapSibBurNIPI, ZapSibNIGNI, VNIGRI , VNIGNI , SNIIGGiMS , OIGGM Sibiřské pobočky Akademie věd, MGGA , Moskevská státní univerzita , VNIIGeosystem a řada dalších organizací.
Během vrtů byl získán nejúplnější úsek druhohorně - cenozoického sedimentárního pokryvu v severní části Západosibiřské desky .
Ve spodní části úseku (v hloubce 6424 až 7502 m) byly nalezeny permsko - triasové vulkanogenní útvary, ve kterých byly nalezeny suity Aimal, Korotchaev a Khadyryakh.
Ložiska jsou převážně bazaltová, silně pozměněná sekundárními procesy. Předpokládá se, že bazalty mohou být příznivé pro akumulaci plynového kondenzátu a plynových usazenin [3] . Mocnost odkryté části vulkanogenní sekvence je 878 m.
Jednou z nejzávažnějších komplikací při ultrahlubokém vrtání je přilepení vrtné kolony, ke kterému dochází působením poklesu tlaku v systému studní. Při vrtání Ťumeňského vrtu bylo diferenciální lepení komplikováno působením vysokých teplot a tlaku (faktor anomálie do 1,8), počínaje od hladiny 6600 m. m., kdy bylo vrtání zastaveno. V „problémovém“ intervalu byly vytěženy horniny reprezentované vyvřelými útvary intenzivně zpracovávanými metasomatickými procesy, což se při návrhu nepředpokládalo a jako v mnoha jiných případech ultrahlubokého vrtání potvrdilo přiblížení vědeckých představ o struktuře zemské kůry [2] .
Odhadovaná hloubka vrtu byla 8 km. Ťumeňský vrt vykazoval jednu z nejvyšších teplot dna - 230 °C ( Bertha Rogers v Oklahomě, USA - 260 °C, KTB-Oberpfalz v Bavorsku, Německo - 300 °C). Přitom i v menších hloubkách může být teplota ještě vyšší: v nejnižším bodě vrtu Salton Sea v USA byla v 3220 m zaznamenána teplota 355 °C a ve vrtu hlubokém jen 1440 m v jedné z mladých vulkanických struktur na západě Spojených států byla teplota 465 °С [1] .
Při vrtání konvenčních vrtů hlubokých stovky metrů otáčí nahoře umístěný motor řadou ocelových trubek, na spodním konci této kolony je upevněn vrták vyztužený tvrdými slitinami nebo diamanty. Během rotace se vyřízne válcový sloupec horniny - jádro , které se periodicky odstraňuje z vnitřní (jádrové) trubky, čímž se celá řada vrtných trubek zvedne na povrch pomocí navijáku namontovaného na vrtné soupravě (k tomu musí být dostatečně vysoká). V případě potřeby se při zvedání struny vymění vrták [1] .
Pokud se vrtání provádí bez vzorkování jádra, je hornina uvnitř rozdrcena systémem několika rotujících karbidových kuželů a vynesena spolu se speciálním jílovým roztokem čerpaným do vrtu pro stabilizaci stěn, chlazení nástroje atd. Studny s nestabilními stěnami jsou po celé délce vyztuženy ocelovými trubkami. Během procesu vrtání se neustále měří fyzikální vlastnosti útvarů: teplota, elektrická vodivost, magnetická susceptibilita, radioaktivita. Tento proces se nazývá protokolování .
Pro ultra hluboké vrtání se používají nekonvenční inženýrská řešení. Například vrtné motory jsou miniturbíny nebo šroubové mechanismy instalované na dně vrtné kolony a poháněné vrtnou kapalinou vstřikovanou pod tlakem do vrtu. Samotný provázek studny se neotáčí. Pro výrobu sloupu, pro snížení jeho hmotnosti, se používají speciální lehké, ale pevné a žáruvzdorné slitiny - hliník (Kola studna) nebo titan. Mohou být 2krát nebo vícekrát lehčí než ocel.
Ve velkých hloubkách je třeba vyřešit mnoho fyzických problémů.
Prvním z nich je rozdíl mezi hydrostatickým tlakem sloupce vrtné kapaliny a litostatickým (horninovým) tlakem horniny. Aby se to vyrovnalo, díky speciálním plnidlům je hustota vrtné kapaliny zvýšena na přibližně 2 g/cm³ [1] .
Protože teplota tvorby ve velkých hloubkách přesahuje 100-200 stupňů, je pro práci na takových vrtech zapotřebí speciální vybavení: kovové části a spoje, maziva, vrtná kapalina, zejména měřicí zařízení (elektronika selhává již při 150 °C). Vodné vrtné kapaliny při teplotách nad 230-250 °C ztrácejí své technologické vlastnosti a musí být změněny na roztoky na olejové bázi [1] .
Velké technické potíže způsobuje samovolné zakřivení vrtu v důsledku geologických nehomogenit úseku a dalších důvodů. Dno vrtu Kola v hloubce asi 12 km se tak odchýlilo od svislice o 840 m. Při vrtání KTB-Oberpfalz se německým specialistům díky použití speciální techniky pro udržení vrtu ve svislé poloze podařilo udržet ji svisle do hloubky 7500 m, ale v této hloubce již zařízení vlivem vysoké teploty a tlaku dosáhlo, proto v maximální hloubce 9101 m byla odchylka dna od svislice 300 m.
Odhadovaná rychlost vrtání ultrahlubokých vrtů je 1-3 metry za hodinu [1] .
Vrtné a výzkumné materiály z Ťumeňského superhlubinného vrtu byly použity k vědeckému zdůvodnění ropného a plynového potenciálu velkých hloubek v plynové a ropné oblasti Nadym-Pur , zejména v práci A. N. Baškova na Státní technické univerzitě v Permu [4]. .
S vyčerpáním zásob ropy a plynu v horních vrstvách se do komerčního provozu uvádějí hlubinná pole – např. na jihu USA, ve státech Texas a Oklahoma přes 350 vrtů o hloubce 6,5 -7,0 km, v letech 1969-1999 bylo vyvrtáno 50 vrtů o hloubce více než 7 km, 4 vrty dosáhly hloubky více než 9 km. Nejhlubší vrt Bertha Rogers (9583 m) byl vyvrtán v letech 1973-1974 za pouhých 502 dní [1] .
V současné době je studna uzavřena a je zvažována jako potenciální turistická lokalita [3] .