А как же вели контроль американцы при осуществлении первого этапа проекта «Мохол»? Им ведь надо было отметить встречу инструмента с дном океана на глубине 3 500 метров. В принципе никак.
Теперь ученые США готовятся к следующему этапу проекта «Мохол». И, конечно, проблемой № 1 является получение информации из забоя.
Трудно сказать, по какому пути пойдут американские ученые.
Однако как в Советском Союзе, так и за границей считают, что создание забойной аппаратуры, которая позволила бы знать технологические параметры, — задача реальная. Но этого мало; ученым необходимо получать и геологическую информацию из забоя — различать породы, которые проходит бур.
И вторая задача не менее важна, чем первая.
Для того чтобы извлечь из скважины керн — цилиндр породы длиной в несколько десятков сантиметров, — нужно с глубины нескольких километров поднять на поверхность всю буровую колонну, развинтить ее, а при спуске вновь собрать. В этом случае бурение 15-километровой скважины растянулось бы на 50–75 лет только за счет времени на спуск и подъем буровой колонны.
Но все эти сведения — нагрузки, моменты, геология пластов — не исчерпывают комплекса информации, которая интересует ученых. Им необходимо знать и температуры, и давления, и формы состояния вещества.
Такая информация позволит брать керн только из наиболее интересных в геологическом отношении горизонтов, а значит, ускорить проходку скважины. Ведь не придется то и дело поднимать и развинчивать всю буровую колонну. Приборы сами будут вести «репортаж» из недр.
Самые волнующие минуты в жизни конструктора — это когда созданная им машина делает первые шаги. Здесь без всякой натяжки можно привести сравнение с первыми шагами ребенка.
Новый прибор — своего рода забойный спутник. Его диаметр около девяти сантиметров, длина около метра. С виду он похож на запаянный с обоих концов отрезок трубы.
Прибор полчаса назад ушел вслед за буром в скважину.
Так начались производственные испытания первого в нашей стране автономного забойного «спутника». Он по форме чем-то напоминал метеорологическую ракету. Да и задачи, которые стояли перед ним, тоже мало чем отличались от целей ракет. В высоких слоях атмосферы нужно было получить данные о составе воздуха, давлении и температуре, а подземной «ракете» — добыть сведения о давлении инструмента на забой и силе крутящего момента долота, разрушающего породу. И так же как ракета приносила сведения при возвращении на Землю, так и забойный прибор мог рассказать обо всем только после того, как поднимется на поверхность.
Оставалось ждать.
Михаил Михайлович Майоров ждал.
Волноваться можно по-разному: ходить, курить папиросу за папиросой. Можно просто сесть и, сцепив пальцы так, что побелеют суставы, молчать и думать о том, что происходит там, на глубине полутора километров, и знать — волнуешься не только ты, но и твои товарищи: и главный конструктор проекта Никифоров, и начальник сектора измерительной аппаратуры Андрианов, которые сейчас думают — как-то ведет себя измерительная аппаратура, да все, кто вычертил своими руками хоть один лист чертежа. Весь сектор телеизмерений конструкторского бюро ждет звонка — хотя бы слова о том, как прошли испытания.
Можно думать о том, что на создание прибора ушли годы труда, и о том, что детище еще далеко от совершенства.
Там, на глубине полутора километров, происходило то, что до мельчайших подробностей было изучено в лаборатории: магнитные датчики принимали сигналы осевой нагрузки на инструмент, определяли силу крутящего момента и записывали эти сведения на стальную проволоку своеобразного магнитофона. Так добывались сведения, которые больше всего интересовали инженеров. Потом, когда стальная проволока с магнитной записью попадет в лабораторию, ярко-зеленый луч на экране осциллографа расскажет о полезных и вредных нагрузках, об оптимальных условиях работы бура.
Мы встретились с Михаилом Михайловичем Майоровым вскоре после испытаний первого в Советском Союзе геологического спутника. Главный конструктор КБ средств автоматизации Майоров сказал, что прибор показал себя с хорошей стороны.
Этот прибор — только начало поисков.
Буровикам для завоевания недр нужны не только «метеорологические ракеты», способные дать кратковременную информацию. Буровикам нужны спутники, постоянные спутники, которые не два часа, а дни, недели, месяцы следят за работой в забое скважины.
Вот когда на пути конструкторов встало препятствие почти непреодолимое… Вот когда конструкторы подземных спутников позавидовали создателям спутников космических.
В воздухе, в безвоздушном пространстве вселенной есть надежнейший способ получения любой информации: радио, телевидение, световые сигналы.
А как получить информацию из-под земли?
Радио и свет исключены.
Но электричество, оказалось, можно использовать.
Если в нижней части колонны буровых труб установить изолированный электрод, то при подключении генератора между электродом и колонной в окружающую породу стекает ток. Часть его поглощается жадной до электричества землей, а часть все-таки можно уловить приемным устройством на поверхности земли.
Сила сигнала, принимаемого на поверхности, зависит в этом случае от глубины погружения электрода, сопротивления различных пород, встретившихся на пути. Базальты, граниты, песчаники и известняки обладают различной электропроводностью. Ее надо знать при расчете передачи. Иначе сигнал «погаснет» в породе.
Но мало знать электропроводность пласта. Надо иметь хотя бы приблизительные сведения о мощности всех пластов по всему разрезу скважины и знать сумму их электропроводности.
И эта задача была решена инженерами конструкторского бюро средств автоматизации К. О. Левитским и В. К. Беланом.
Ученые Грозного, проводившие подобные эксперименты, доказали, что по гальваническому каналу можно получать сигналы с глубины до 4 километров.
Найти способ передачи сигналов из недр — полдела. А где взять энергию?
Сначала попробовали питать подземные спутники энергией с земной поверхности. Но колонка буровых труб вращается, хотя бы время от времени. Провода перекручиваются. Замыкание — и конец.
Аккумуляторы? Но они громоздки. Их не упрячешь в небольшой по диаметру снаряд.
Чтобы передать на поверхность сравнительно небольшое количество информации, хотя бы сведения об осевой нагрузке и крутящем моменте, с глубины 1 200 метров, необходима мощность 30 ватт; с глубины 3 тысячи метров — 800 ватт, а из забоя на 6 тысяч метров—23 киловатта. Эти мощности даны для конкретных геологических условий, например известняков, песчаников. А встретятся на пути граниты или базальты — и таких мощностей может не хватить.
Ученые стали искать.
Для того чтобы очищать забой от шлама, предотвратить выброс (ведь в глубине царят огромные давления!) и вращать турбобур, в скважину гонят глинистый раствор. Сила, с которой его заталкивают в скважину, огромна — сотни атмосфер. А что, если использовать эту силу? Поставить внутри колонны, около прибора спутника, крохотную гидроэлектростанцию!
Но это годится только для небольших глубин, порядка полутора-двух километров. Мощность электростанций-малюток не может быть большой.
Снова тупик. Снова поиск.
Ретрансляция! Поставить в скважине несколько приемо-передатчиков, несколько электростанций. Это дает огромный энергетический выигрыш.
Если располагать ретрансляционные станции через каждые три километра, то чтобы принять сигнал с глубины 15 километров, потребуются не тысячи киловатт, а всего четыре. Теперь с помощью беспроводного канала и ретрансляции «метеорологическая ракета» — автономный подземный аппарат выведен на «орбиту спутника». Вместо записывающего аппарата в нем помещены передатчики, которые все время посылают необходимую информацию на дневную поверхность.
Проблема решается вроде бы просто. Но только на первый взгляд. Подводных камней в проблеме очень много.
Здесь и «узость» полосы канала в области низких частот, и неравномерность затухания сигнала в различных породах, самовозбуждение системы, увеличение уровня шумов при ретрансляции и, главное, объем информации.
Однако обилие трудностей не пугает конструкторов.
Ведь к их услугам кибернетика. Моделирующие машины позволят им благополучно обойти подводные камни, которые встретятся на больших глубинах геокосмоса.
Когда человек читает книгу, он видит героев, их лица, привычки, странности, проникает в их душевный мир; он чувствует дыхание ветра и запах цветов. И чем реальнее может представить себе читатель персонажи и обстановку, тем, значит, лучше написана книга. Музыканты читают ноты. Они берут партитуры — и несуществующие оркестры играют для них прекрасные произведения в самом совершенном исполнении.
Для инженера достаточно чертежа, чтобы представить то, что изображено лишь линиями и обозначено цифрами, уже существующим.
Вот мы и решили совершить экскурсию на завод, которого нет, который существует пока еще в чертежах и воображении конструкторов отдела буровых станков Центрального конструкторского бюро Министерства геологии и охраны недр.
Нашим гидом в этом путешествии согласился быть начальник отдела буровых станков Абрам Маркович Ротенберг.
В мгновение ока, без всякой машины времени, потому что мысль и воображение не нуждаются ни в каких транспортных средствах, в мгновение ока мы оказались на Курильских островах, где предполагается бурение одной из пяти «космических» скважин.
Перед нашим мысленным взором предстало величественное сооружение.
То, что мы увидали, ни намеком не напоминало обычную буровую вышку, даже самой последней модернизированной конструкции. Никакой вышки просто не было.
Перед нами стояло десятиэтажное здание из сборного железобетона с широкими, во всю двухсотметровую длину, окнами. Над строением на еще такую же десятиэтажную высоту аркой поднимался полукруг и плавно выполаживался к задней стороне здания, где раскинулся огромный заводской двор. Его прикрывал от солнца и частой курильской непогоды легкий, ажурной конструкции навес.