Немецкая программа глубокого континентального бурения ( ‹См. Tfd› нем .: Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland , букв. «Программа глубокого континентального бурения Федеративной Республики Германия»), сокращенно скважина KTB , была научным проектом по бурению, который проводился с 1987 по 1995 год недалеко от Виндишешенбаха , Бавария. Основная сверхглубокая скважина достигла глубины 9 101 м (29 859 футов) в континентальной коре Земли .
Федеральное министерство исследований профинансировало проект в размере 528 миллионов немецких марок (270 миллионов евро). (Нижняя Саксония) LBEG (Государственное управление по горному делу, энергетике и геологии) взяло на себя руководство проектом. После завершения проекта бурения Немецкий исследовательский центр по наукам о Земле использовал скважину для установки сейсмической глубинной обсерватории ( Tiefenobservatorium ), которая работала с 1996 по 2001 год. Буровая вышка , использовавшаяся на месте, одна из крупнейших в мире, остается на месте и стала туристической достопримечательностью. Две скважины были оставлены открытыми для дальнейших научных исследований и для испытаний оборудования и приборов на месте.
В октябре 1986 года министр исследований и технологий Германии (Bundesminister für Forschung und Technologie) Х. Ризенхубер официально объявил, что сверхглубокая скважина Программы глубокого бурения на континенте Федеративной Республики Германии (KTB) будет пробурена в районе Верхнего Пфальца в Северной Баварии. Это место было выбрано вместо альтернативного предложенного места в районе Шварцвальда на основе рекомендаций, сделанных Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Они основывались на оценках технических и финансовых рисков группой управления проектом. Рекомендации и выбору места предшествовала конференция, состоявшаяся 19–21 сентября 1986 года в Зеехайме/Оденвальде. На ней были представлены и обсуждены результаты исследований места в Верхнем Пфальце и Шварцвальде. Сразу после конференции и оценки научно-технических моделей и целей члены Комиссии сената DFG по геонаучным междисциплинарным исследованиям почти единогласно проголосовали за участок Оберпфальц. Представляя свое решение, Комиссия сената DFG подчеркнула, что, хотя участок Верхний Пфальц был выбран в голосовании в пользу этого участка, оба участка предлагают ряд положительных исследовательских целей и что оба участка являются потенциально подходящими участками для исследовательского бурения.
В ходе проекта было пробурено 2 разных скважины: сначала пилотная скважина, затем основная скважина. Пилотная скважина (KTB Vorbohrung, KTB-VB) была пробурена 22 сентября 1987 года и завершена 4 апреля 1989 года, достигнув глубины 4000 м (13000 футов). Основная скважина (KTB Hauptbohrung, KTB-HB) была пробурена 6 октября 1990 года, примерно в 200 м (660 футах) от пилотной скважины. Она достигла общей глубины 9101 м (29859 футов) 21 октября 1994 года. [1] [2]
Проект KTB использовал несколько инноваций для проектирования бурения. Эксперимент по бурению на Кольском месторождении имел проблемы с высоким трением, которое увеличивалось из-за вертикальной нестабильности при бурении на таких глубинах. Немецкие ученые разработали новую буровую головку, которая сохраняла бы направление с минимальной боковой разницей. Буровая головка также была спроектирована так, чтобы выдерживать температуры от 250 до 300 °C (от 482 до 572 °F). Первоначальные ожидания состояли в том, что эта температура будет достигнута на глубине около 10–14 км (от 33 000 до 46 000 футов). Это также причина, по которой был выбран участок Верхний Пфальц. Участок Шварцвальд считался подходящим с научной точки зрения, но ожидалось, что он будет иметь более высокий температурный градиент. Однако в месте Верхний Пфальц надеялись достичь Эрбендорфкёрпера — глубоко залегающей массы, которая, как полагают, находится на границе бывшей континентальной плиты и идентифицируется по характерному отражению сейсмических волн.
Несмотря на то, что Erbendorfkörper не был достигнут, бурение KTB было широко признано успешным. Во-первых, температура росла гораздо быстрее, чем ожидалось. Это вызвало дискуссию и переформулирование теорий о температурном градиенте очень глубоких скважин. Также потребовались другие изменения теории — ожидалось, что большие тектонические давления и высокие температуры создадут метаморфическую породу . Неожиданно слои породы не были твердыми на достигнутых глубинах. Вместо этого в скважину хлынуло большое количество жидкости и газа. Из-за тепла и жидкостей порода имела динамическую природу, что изменило то, как нужно было планировать следующее сверхглубокое бурение.
Эксперименты в KTB дали интересные результаты. Первоначальные сейсмические тесты показали очень разные записи по сравнению с теми, что были вблизи поверхности, поэтому теории об источнике сейсмических отражений необходимо было изменить. Используя эти данные, отражения с глубины можно было лучше интерпретировать, даже если они инициировались с поверхности.
Первый эксперимент, «Эксперимент Диполь-Диполь», измерял электропроводность вокруг скважины. Он показал линии графита, пронизывающие скалы, которые позволяли скалам скользить при достаточном давлении. Второй эксперимент заключался в том, чтобы приложить высокое давление к скважине, чтобы скала начала трескаться, «Эксперимент Интегретес Гидрафрак/Сейсмик» . Полученная сейсмическая активность была измерена на нескольких станциях в этом районе. Вывод состоял в том, что общее давление шло с юга, работая Африканская тектоническая плита. Третий эксперимент, «Тест Жидкости/Гидравлики », закачал большие объемы жидкости в скалу, что доказало, что она в целом пористая. [3]
Эти опыты легли в основу последующего проекта — Международной континентальной научной программы бурения (ICDP), основанной в 1996 году. Немецкие ученые KTB тесно сотрудничали с группой ученых и инженеров, ответственных за обсерваторию разлома Сан-Андреас в скважине Depth . Этот проект, реализованный в Калифорнии с 2002 по 2007 год, имел схожий масштаб с KTB.
