семь процентов расходов при проходке — обслуживание сложных технологических конструкций проходческих щитов, гидравлическая система, масла, подшипники и иные конструкционные узлы. Высокая стоимость щита, зарплата тысячам квалифицированных рабочих и инженеров, расход сотен тонн технологических жидкостей так же вносят свою лепту. При использовании моего оборудования дело обстоит ровно наоборот. Девяносто пять процентов расходов чистая энергия. И если вы так шустро считаете в уме, то вот вам простая задачка: цена газа пять рублей за кубометр. Для генерации электроэнергии, требуемой для разрушения кубометра кварцита, расходуется три с половиной кубометра, для гипса — один. Какова себестоимость проходки «Свартальвхейма» в американских тугриках?
Дима быстро забегал пальцем по кнопочкам виртуального калькулятора.
— Не может быть! Триста девяноста два миллиона… Фантастика!
— Вообще-то газ мы свой планируем добывать, а себестоимость топливных метановых элементов нам ещё толком неизвестна, — добавил я свои соображения. — Профессор, прошу, продолжайте!
— Бурение горных пород — один из самых затратных и трудоёмких процессов при разведке и разработке месторождений. На сегодняшний день известно более сорока способов бурения, но главным, по-прежнему остаётся механическое. За двести лет развития оно приблизилось к пределу своих возможностей. Разрушение происходит при высоком давлении инструмента на породу и сопровождается высокими потерями энергии. С увеличением крепости пород возрастает и скорость износа рабочих элементов буровых инструментов, поднимаются энергозатраты и время. При увеличении крепости пород и диаметра скважины себестоимость механического бурения увеличивается в геометрический прогрессии, а трудности передачи в забой достаточного количества энергии, связанные с большими расходами на вращение буровой колонны кратно снижают коэффициент полезного действия. Дмитрий, я всё правильно говорю?
— Азбучные истины глаголите, профессор! Если бы не ухищрения и мой добрый характер, — Дмитрий многозначительно посмотрел на меня, — цена каждой скважины глубиной в полтора километра улетала бы далеко за миллион долларов. Повезло, нашёл место, где наши Левши недорого «напыляют» алмазные буровые долота.
Профессор кивнул, сменил сцену и перед всеми отразилась таблица энерго-затрат:
Ударное — 190–260;
Вращательное — 160–200;
Гидроимпульсное — 15;
Электротермическое — 1 400;
Лазерное от 1500 до 3000;
Огневое и плазменное — 1500;
Электрогидравлическое — 120;
Электроимпульсное — 25–50.
— Перед вами отражены энергозатраты в киловатт*часах на разрушение кубометра породы средней прочности при бурении разными способами, — продолжал профессор. — Обратите внимание, на последнюю строчку. Именно электроимпульсным бурением я занимаюсь последние тридцать лет. Впрочем, давайте не будем тянуть кота за хвост.
По центру сцены возникла шестигранная призма с толстыми стенками. Ближе к концу она переходила в конус и далее в профиль квадратного сечения. Дмитрий начал вращать виртуальную копию объекта и рассматривать его со разных ракурсов.
— Фитинги для шлангов… Разъёмы для кабелей и технологические отверстия под винты. Чёрт побери, профессор, я не дурак, не подумайте. Московский геологоразведочный институт закончил с красным дипломом. Что это за хреновина?
— Это, молодой человек, и есть моё ноу-хау. Головка комбинированного бурения «ГКБ-7», точнее коронка от неё.
— Буровая коронка… Шестиугольная?!
— Именно. Посмотрите внимательней.
— Какие-то отверстия.
— Это не отверстия, а каналы для введения электродов и циркуляции жидкого диэлектрика, — пояснил профессор и, дотронувшись до модели, разделил её на две части. — Камера дезинтеграции, — профессор развернул один из сегментов с конической частью к зрителям. — Процесс разрушения выглядит следующим образом, прошу внимания, — на экране сменялись схемы, и профессор пояснял. — Комбинированное, ультразвуковое, гидроимпульсное, СВЧ и электроимпульсное воздействие в диэлектрической жидкости пробивает каналы в породе образуя шестигранный керн, который, в свою очередь, попадает в камеру дезинтеграции, где подвергается разрывающему воздействию импульсов тока и разрушающим гидроударам силой сто сорок тысяч атмосфер. Порода разрушается на частицы размером от двух миллиметров до десяти микрон, а образовавшаяся пульпа проходит через фильтры, выкачивается насосами и транспортируется либо на оборотную центрифугу, либо по системе трубопроводов поступает к обогатительному оборудованию.
— Прошу подробностей, профессор! — Дима сделал глаза, как у кота из Шрека. — Обещаю, буду молчать как рыба. Какая производительность у вашей головки?
— Не менее сорока метров в час в кварцитах и сто восемьдесят в гипсовом камне.
Дмитрий вылупил глаза, но на этот раз промолчал.
— Действительно, — поддержал я Дмитрия, — расскажите нам устройство и принцип работы. Думаю, многим будет полезно ознакомиться с ключевой технологией проекта.
— Если публика требует, — профессор помял папку в руках. — Единственное, попрошу не перебивать. Мне бы хотелось уложиться в отведённое время, не люблю, знаете ли, людей задерживать. Начнём, пожалуй, с теории. Электроимпульсное бурение исследуется в Томском НИИ высоких напряжений более пятидесяти лет. Построены десятки ЭИ-бурильных установок, накоплен колоссальный опыт. Как я говорил, разрушение породы происходит за счёт воздействия мощного электрического разряда, точней, пробоя высокого импульсного напряжения, соответствующего по амплитуде электрической прочности породы. Процесс идёт в приповерхностной зоне забоя скважины, заполненной жидким диэлектриком. В зависимости от задачи используется либо техническая вода, либо жидкость на основе жидкого стекла.
Эффективность импульсного бурения не зависит от крепости пород и глубины скважины и определяется только параметрами электрического пробоя, взрывной характер которого вызывает напряжения, вызывающие хрупкое разрушение скального грунта без потерь энергии на пластическую деформацию, так как прочность горных пород на разрыв на порядок ниже, чем на сжатие.
— То есть, чем прочней порода, тем эффективней разрушение? Видите, профессор, я тоже кое-что понимаю! — добавил Дмитрий.
— Совершенно верно. Если взять кварцит, то по прочности на сжатие он отличается от песчаника в семь раз, а по электрической менее чем в два раза. А теперь посмотрите вот сюда, — смена видеопотока, все увидели похожие на молнии кистевые разряды от электродов. — Обратите внимание на сеть радиальных трещин, убывающих по мере удаления от канала пробоя. Два этих явления идут друг за другом. В результате электрического пробоя в поверхностном слое породы образуется канал разряда, а после начинается разрушение твёрдого тела под действием механических напряжений, возникающих в результате расширения канала.
За годы исследований мы избавились от «детских болезней», в частности, найден материал с высокой вязкостью разрушения для
