martes, 7 de julio de 2009

El pozo más profundo de la Tierra

En la península de Kola, cerca de la frontera con Noruega, se encuentra el pozo más profundo perforado jamás por el hombre. El objetivo inicial de los soviéticos era llegar hasta los 15.000 metros de profundidad tomando muestras y realizando mediciones que permitieran entender un poco más la naturaleza de la corteza terrestre. Años más tarde, no sería de estos resultados de los que se harían eco los tabloides, sino del supuesto descubrimiento del mismísimo infierno.

Exterior del pozo

Aunque es posible dibujar una sección detallada de la Tierra, esta está basada puramente en métodos geofísicos indirectos, en su mayoría métodos sísmicos. Mientras no se puedan realizar comprobaciones directas, siempre quedará un cierto grado de incertidumbre. En cierta manera, el conocimiento del interior de la Tierra es similar al que podríamos tener del cuerpo humano si todo su estudio se hubiera limitado a su observación a través de rayos X, pero jamás se hubiera examinado su interior.

Se sabe que las aéreas continentales de la corteza terrestre tienen un grosor medio de unos 30 km, grosor que se reduce a entre los 5 y 10 km bajo los océanos. En ambos casos, la corteza se encuentra situada sobre otra capa llamada manto, que puede ser detectada porque transmite las ondas sísmicas a una velocidad mucho mayor que la corteza. Si bien esa velocidad también varía dentro de la misma corteza.

Los soviéticos escogieron para la perforación de su pozo superprofundo un lugar en la inhóspita península de Kola, cerca de una explotación minera de níquel próxima a la superficie. En parte, el lugar se escogió para comprobar si existían otras vetas de ese mineral a profundidades mayores, como así fue. El 24 de mayo de 1970 comenzó la perforación. Mientras, se construía en torno al pozo una especie de colonia industrial para los trabajadores e ingenieros, todo para mantener la perforación activa las 24 horas del día.

El objetivo inicial era ambicioso, alcanzar los 15.000 metros de profundidad. Paradójicamente, aunque pueda parecer una gran profundidad, no dejaba de ser poco menos de un 1% de la distancia al centro de la Tierra. Los primeros cuatro años, la perforación avanzó rápidamente y el pozo alcanzó los 7.263 metros. En dos años más ya se habían superado los 9.583 metros, la profundidad del pozo que era hasta esa fecha el más profundo, el Bertha Rogers, en Oklahoma.

La broca de 4 conos, también las había de 6

Conceptualmente, perforar la tierra es fácil. Un taladro rotatorio es colocado dentro de un pozo y va destruyendo el fondo del agujero y así el pozo se va haciendo más y más profundo. Diferentes fluidos se hacen circular por el taladro con el fin de refrigerarlo. Cuando el taladro se gasta, se cambia. Aunque lo esencial era bien conocido, la perforación a grandes profundidades lo complicaba todo.

Hasta los 7.000 metros, los soviéticos pudieron emplear equipos estándar provenientes de la industria petrolífera y gasística. A partir de ese punto, al no existir ningún referente anterior de perforación a esas profundidades, se tuvieron que desarrollar nuevas técnicas y maquinaría, utilizando el método de prueba y error. Los soviéticos tuvieron que afrontar numerosas dificultades, aunque el principal problema que se encontraron fueron las altas temperaturas a las que tenía que trabajar la broca, lo que hizo que se tuvieran que idear sistemas de refrigeración y brocas capaces de trabajar a más de 300 grados.

Para continuar con la perforación, se tuvo que diseñar una nueva perforadora, la Uralmash 15000, especialmente ideada para la perforación a altas profundidades. Se trataba de una turbo perforadora (turbodrill, en inglés) , un invento perfeccionado por los soviéticos a finales de la década de 1940. A diferencia de las perforadoras tradicionales de rotación, en este sistema la columna de perforación se mantiene inmóvil y sólo gira la broca montada en el extremo inferior, reduciéndose así la tensión a la que es sometida toda la columna. Un mecanismo hidráulico hace girar la broca por la acción del lodo bentonítico a presión que circula a través de ella y que es bombeado desde la superficie.

Sala de control de la perforación

Sin embargo, el sistema también tiene desventajas. La más importante es el desgaste que sufren las brocas, que giran a más revoluciones que en un sistema rotatorio. Este desgaste, unido a la menor calidad de los materiales que solían usar los soviéticos, hacía que el tiempo dedicado a la substitución de las brocas y otras tareas de mantenimiento redujera el tiempo efectivo de perforación y, en definitiva, fue uno de los factores principales que hizo que la mayoría de perforaciones soviéticas fueran mucho más lentas que las occidentales.

Otro problema que se encontraron los ingenieros de Kola, en este caso debido a la gran profundidad del pozo, fue el del propio peso de la columna de perforación. Pese a utilizarse aleaciones ligeras de aluminio, la columna, de 147mm de diámetro, junto con el lodo de perforación pesaba más de 200 toneladas. En el caso del pozo de Kola, se utilizaron tres tipos diferentes de aleaciones de aluminio, para la sección más profunda, una adecuada para las altas temperaturas, mientras que la de la parte superior otra que primaba la resistencia.

Otro avance que se empleó en la perforación del pozo fueron las brocas retráctiles. Un sistema que permite cambiar de broca ya sea para adecuarse a la dureza de la roca o cuando se desgastan, sin necesidad de extraer toda la columna de perforación. Lo cual permitía reducir substancialmente el tiempo necesario para este tipo de operaciones.

Los ingenieros de Kola también tuvieron que idear aparatos especiales para realizar mediciones físicas directamente en el fondo del agujero, antes de que las muestras de roca (los “cores”) fueran subidas a la superficie. De manera similar a como ocurre con los peces que viven a grandes profundidades, que cuando son subidos a la superficie tienden a explotar, cuando las muestras de roca eran sacadas a la superficie se deformaban debido a sus elevadas presiones internas.

Secciones de tubería de la columna de perforación

Cuando ya se llevaba casi 13 años de trabajos, en 1983, la perforación alcanzó los 12.000 metros, pero los trabajos se detuvieron. Se aproximaba el Congreso Internacional de Geología, que ese año tocaba celebrar en Moscú. El congreso dedicó un monográfico al pozo de Kola, durante el que se hicieron públicos algunos de sus descubrimientos. La pausa duró todo el año y parece ser que contribuyó a la fatídica avería del 27 de setiembre de 1984. Ese día, durante la maniobra de retirada de la corona del taladro, este se atascó, presumiblemente, porque la columna de perforación quedó atrapada en una sección elíptica del agujero. Todos los intentos para resolver el atasco tratando de subir la columna resultaron inútiles.

Al final, la tensión a la que se vio sometida la tubería acabó provocando su rotura a los 7.000 metros de profundidad. La rotura ocurrió en una parte cavernosa (zonas en las que el diámetro del pozo es muy superior al diámetro nominal del taladro) del agujero y la parte superior de la columna se desvió. Los intentos para volver a conectar con la sección perdida de la tubería resultaron infructuosos. Se habían perdido 5 años de trabajo, 5.000 metros de tuberías habían quedado atrapados en el fondo del pozo.

Ante esta situación, se decidió que antes de continuar con la perforación era necesario hacer el agujero más ancho y colocar un “envoltorio”, una tubería exterior, para estabilizar las secciones cavernosas de la parte superior del pozo, que eran las más inestables. El diámetro del pozo se amplió hasta los 295mm de diámetro y se colocó una tubería exterior de 245mm hasta los 8.000 o 9.000 metros de profundidad. Durante la operación para hacer más ancho el pozo, a la profundidad de 7.000 metros, el taladro se desvió de su anterior trayectoria y se continuó perforando un nuevo pozo lateral de 295mm de diámetro. Una vez se acabó de colocar la tubería exterior, la perforación siguió con un diámetro de 215.9mm.

Se tardarían casi 5 años en llegar a la profundidad anterior a la rotura, pero en 1989 se llegó a los 12.262 metros. Durante ese año, se esperaba que el pozo pudiera alcanzar los 13.500 y en otros cuatro años más, los 15.000. Sin embargo, las temperaturas que se estaban encontrando durante la perforación eran muy diferentes de las esperadas. A diferencia de lo ocurrido durante los primeros 3 kilómetros de perforación, en los que la temperatura coincidía con las predicciones (apenas un grado de incremento por cada 100 metros), a partir de esa profundidad, el incremento de la temperatura empezó a ser mucho más rápido.

Broca retráctil en modo funcionamiento y en modo de “transporte”. Foto original Aquatic Company

A los 10.000 la temperatura alcanzaba ya los 180 grados, mucho más de los 100 que se habían pronosticado. De seguir así la progresión, la temperatura a 15.000 metros de profundidad hubiera sido de unos 300, lo cual hubiera impedido al taladro trabajar. Con estos datos se consideró imposible continuar con la perforación y en 1992 se decidió detener los trabajos.

En otras perforaciones de alta profundidad también habían aparecido discrepancias entre temperaturas esperadas y encontradas. Este había sido el caso de una perforación llevada a cabo en Azerbaiyán, también por los soviéticos. Aunque, en ese otro caso, las divergencias se produjeron a la baja, a 7.500 metros de profundidad la temperatura era de 133, por debajo de los 150 previstos, aunque, en esa ocasión, los científicos achacaron las diferencias a la ausencia de actividad magmática en la zona.

Pese a todo, la perforación de Kola se podía considerar un éxito. Se había atravesado un tercio de la corteza continental báltica, que se supone que es de unos 35 kilómetros de grosor, y había permitido sacar a la luz piedras de 2.700 millones años de antigüedad. Los científicos habían llevado a cabo numerosos estudios geofísicos sobre la estructura profunda de la placa báltica, las discontinuidades sísmicas y el régimen termal de la corteza terrestre.

Pero uno de los descubrimientos más fascinantes fue el hecho de no encontrar cambio de velocidades sísmicas en la hipotética transición entre granito y basalto dentro de la corteza. Este hecho tiró por tierra la teoría del geofísico Harold Jeffreys, y que hasta la fecha era aceptada como hipótesis de trabajo por la mayoría de geólogos. Según la teoría del británico, el “salto” de velocidad de propagación sísmica dentro de la corteza se debía al paso del granito al mucho más denso basalto.

Sorprendentemente, a esa profundidad se encontró una capa de roca metamórfica, que se extendía entre los 5 y 10 kilómetros de profundidad. Era precisamente en el fondo de esta capa donde se producía el esperado cambio de velocidad de propagación. Además, las rocas de esta capa se encontraban muy fracturadas y saturadas de agua. Encontrar agua a esas profundidades también resultó del todo inesperado. Los geólogos creyeron que ese agua, a diferencia del agua superficial, debía provenir de minerales de las capas más profundas de la corteza, pero que le había resultado imposible llegar a la superficie por culpa de alguna capa de roca impermeable.

Otro descubrimiento inesperado fue la gran cantidad de hidrógeno, que contenían los lodos extraídos. Los lodos parecían hervir por el hidrógeno que se escapaba de ellos. También resultó sorprendente comprobar que la densidad de las rocas bajaba a grandes profundidades. Cerca de la superficie, la densidad tiende a crecer con la profundidad, pero a una profundidad de unos 4.500 metros se registró un repentino descenso de la densidad y un incremento de su porosidad y permeabilidad.

Sello soviético conmemorativo del Pozo Superprofundo de Kola, 1987

Según Yuri Yakolev, un geólogo que trabajó en Kola, no se esperaba encontrar pruebas de vida a grandes profundidades. Sin embargo, a medida que la broca iba penetrando a través de capas alternativas de rocas ígneas, se encontraron, aparte del agua, acumulaciones de gas y algunas sales de iodo y bromo. Incluso cuando se alcanzaron los 6.000 metros se encontraron fósiles microscópicos, entre los que se identificaron 24 especies distintas de plancton.

Sin quitar importancia a estos descubrimientos, resulta un tanto paradójico que pese a todo el esfuerzo y los años de perforación decicados, muy a menudo la mayoría de geólogos occidentales no usen ni hagan referencia a los datos y mediciones de Kola, sino que prefieren los del pozo alemán KTB, de sólo 9.121 metros. Tal vez, porque los resultados de Kola no fueron nunca presentados de manera sistemática a los científicos occidentales. Tal vez, porque la principal razón para la construcción del pozo no era ningún objetivo científico en particular, sino el triunfo de conseguirlo.

En la actualidad, el pozo es gestionado por una empresa estatal rusa, que mantiene operativo un laboratorio geológico profundo, a 8.578 metros de profundidad y 214 mm de diámetro. Su futuro no está del todo claro y parece ser que se ha barajado su destrucción.

PS: Parece ser que el pozo de Kola sirvió de inspiración para la leyenda urbana de “El Pozo al Infierno”. En 1989 la Trinity Broadcasting Network, una red de televisión americana de inspiración cristiana, se basó en informaciones aparecidas en periódicos finlandeses para informar de la existencia de una perforación en el Óblast de Murmansk (el mismo en el que se encuentra la península de Kola), tan profunda que durante su perforación habían llegado al mismísimo infierno.

Según la leyenda, los rusos habían perforado un agujero de 14.5km de profundidad antes de encontrarse con una cavidad. Intrigados por el extraño descubrimiento, decidieron bajar unos micrófonos muy resistentes al calor hasta la caverna. La temperatura allí abajo era de 1.100 grados y entre las llamas se podían escuchar voces humanas chillando.

Fotos originales (excepto la del sello y el taladro retráctil): Kola Institute, via wired.com

+posts:
- El primer pozo de petróleo de Estados Unidos
- El misterioso zumbador de la UVB-76
- La exploración del Ártico a bordo de hielos a la deriva
- El Ekranoplano, el monstruo del Mar Caspio
- La gran mentira de la Tierra Redonda
- El mensaje de la Pioneer para los extraterrestres

+info:
- Pozo Superprofundo Kola en es.wikipedia.org en.wikipedia.org
- Russians plan dramatic expansion of effort in Earth drilling in The New York Times
- Advanced drilling solutions By Yakov A. Gelfgat, Mikhail Y. Gelfgat, Yuri S. Lopatin in googlebooks
- Horizonte de Pilar Benejam en googlebooks
- Technology and Soviet Energy Availability (PDF) by Congress of the United States
- The World's Deepest Hole by Larry Gedney in Alaska Science Forum
- The Deepest Hole in Damn Interesting

37 comentarios:

Pumuky dijo...

Ayer sìn ir màs lejos estuve en Anfrix vìendo entradas antìguas y precisamente una de las que vì fue la de los "agujeros" màs grandes de la Tìerra,pero esta magnìfica entrada complementa con creces lo què pude observar.Ah! gracìas por el comentario del sàbado en Cà Suso,tenía que ìrme a currar y mè fuì màs contento que un chaval con zapatos nuevos,para mí es tòdo un privilegio comentarte a tì y a todos los que còmo tù se dejan las horas para hacernos a los demàs mejores en muchos sentìdos.Un gran abrazo,pero de esos de apretòn semi-asfixìante,jajaja.

Jeshua_Morbus dijo...

Quien quiere respuestas a preguntas difíciles necesita realizar descubrimientos aún más complejos. "Cavar un agujero" suena sencillo pero cuando las cosas se hacen a este nivel hace falta poner todo el ingenio nacido de la necesidad para alcanzar el objetivo.

Interesante entrada. Y lo del infierno, ¿no son ellos los que opinan que el mundo es un valle de lágrimas (NdD: Esto es, un infierno en sí mismo)?

skorbuto dijo...

Magnífica entrada. También muy interesante la capacidad de creación asignada por los integristas cristianos a los soviéticos, un micrófono que es capaz de funcionar en un ambiente de 1100º.

Mannelig dijo...

Qué ameno y divulgativo, gracias por tus historias.

Anónimo dijo...

Muchas gracias por un artículo tan interesante y ameno!!!

Sigue así!

padawan dijo...

Muy interesante, como siempre, sobre todo, por ver cómo los ingenieros tenían que apañárselas para tratar con los cambios de condiciones en el pozo, eso me ha recordado a una frase que se dice en nuestra facultad: "En teoría, no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí la hay."

danieson dijo...

llevaba tiempo sin pasarme por aquí y me ha gustado volver a reencontrarme con un entretenido e interesante artículo. Un saludo.

Bovolo dijo...

Pumuky, no se que les pasa hoy a tus acentos que salen como del reves ;-)

Un placer que te hay resultado interesante la entrada. Y lo dicho en Cá Suso, igual que tu agradeces nuestro trabajo, nosotros también agradecemos tus comentarios.

Ahora que he recuperado el aliento, te devuelvo el apretón ;-)

Jeshua, desde luego, que la técnica de mi sobrino en la playa, con la pala, a las profundidades del pozo de Kola, no hubiera funcionado.
Aunque en Sudáfrica hay una mina de 3.000 y pico metros ;-) leí en alguna de las fuentes del post.

Skorbuto, muchas gracias y bienvenido! El micrófono estaría bien protegido, sí, para aguantar esas temperaturas ;-)

Mannelig, de nada, un placer y gracias por comentar!

Bovolo dijo...

Padawan, tu frase me ha recordado un chiste sobre la diferencia entre en la práctica y en teoría.

No lo repetiré aquí por el respecto a esta santa casa ;-)

Un placer, Danieson, eso sí, tienes que venir más a menudo por aquí ;-)

Un saludo a todos!

Iñigo dijo...

Quizas inundando el pozo con agua y mediante algun sistema de circulacion podrian alcanzarse cotas aun mas bajas , incluso seria interesante saber cuanta potencia podria extraerse.

Vida Dospuntocero dijo...

Impresionante, como siempre. Hace muchos años me suena haber visto algúin reportaje sobre el pozo, pero lo tenía completamente olvidado. Gracias por hacérmelo recordar.

Me recordó a una película de esas tan malas pero entretenidas, "The Core", donde el nucleo de la Tierra se va a apagar, jajajaja

Bovolo dijo...

Me alegro de habértelo recordado Vida2.0.

Aunque no he visto la peli que dices, imperdonable error ;-), debe ser del genero de Armaggedon ;-)... Gran película, no me digas q no :-D

Iñigo, supongo que con la tecnología actual tal vez se podría hacer algún "invento" para continuar.

Según leí en la wiki, el programa Integrated Ocean Drilling pretende llegar hasta el manto. Pero perforando en el océano, que si bien es más complicado que en tierra firme, la corteza tiene menor grosor.

Saludos y bienvenido Iñigo!

Vida Dospuntocero dijo...

Pues si, hasta se gastaron presupuesto, incluso se estrenó en España

http://en.wikipedia.org/wiki/The_core

Te recomiendo que la veas para pasar un fin de semana rodeado de litros de cocacola y/o cerveza y toneladas de palomitas =D

Bovolo dijo...

Gracias Vida2.0 por la recomendación.

Me la he apuntado, no he querido leer el argumento para no estropear la ocasión.

Sólo he leído el objetivo de bajar hasta el centro de la Tierra... Buff, la de metros de tubería jajaja! Podían haber empezado en Kola ;-) Así ya tendrían parte del trabajo hecho.

Un saludo!!!

padawan dijo...

En english russia hablan hoy de este pozo http://englishrussia.com/?p=3482 aunque al final parece que se les va un poco la olla con lo de la "puerta al infierno"

Bovolo dijo...

Muchas gracias, Padawan.

Aunque es cierto que se les va un poco la olla ;-) Sin ánimo de ofender a compañeros del "gremio".

Lo de los diamantes y oro, tampoco está mal. Aunque sí yo los hubiera encontrado no habría parado de excavar ;-) Lo de la Luna tampoco.

Saludos!

elmundoenfotos dijo...

Gran descubrimiento este blog a travez de la "Cocina de los Blogs" que promueve Kurioso ...

Interesante que una actividad que parece sencilla, como cavar un agujero, pueda complicarse al extremo de abandonarla.

Salu2

Alb dijo...

Exxonmobil perforó en solo 61dias un pozo de 11.281m de profundidad.


ExxonMobil Anuncia Récord Mundial en Perforación de Pozos

Bovolo dijo...

Muy interesante la noticia, Alb.

Aunque el de Kola sigue siendo el más profundo, 1000 metros más, y es cierto que ha pasado mucho tiempo y tal vez no sea el mismo tipo de suelo, es sorprendente la diferencia de velocidad de perforación. Unos meses frente a años.

Aunque también es cierto que en el de Kola era todo más experimental.

Un saludo!

KRATES dijo...

Saludos a todos.

Yo creía que el pozo se quedó en los 12.262 metros de profundidad. Y lo de "las voces del infierno" fue una patraña.

Bovolo dijo...

Muchas gracias, Krates. Llevabas razón.

Me colé, aunque eran sólo 28 menos.

En lo de las voces, sí que coincidimos ;-)

Saludos y bienvenido!

bocatadecaspa dijo...

Y el agujero artificial más grande del mundo es...

...la mina de diamantes situada en Mirna. Al Este de Siberia. En la ciudad de Mirna. Tiene 525 metros de profundidad y 1.25 km de diámetro.

http://www.angelux.net/2006/07/29/el-hoyo-mas-grande-y-profundo-del-mundo.html

Bovolo dijo...

Muchas gracias, Bocata.

Buena historia esa, también. La tenía en el radar, supongo de cuando publiqué la del Pozo de Kola.

Saludos!

Anónimo dijo...

Hola, es primera vez que entro aqui...Con respecto al infierno y al pozo, tampoco pudieron comprobar que no existe!! Entonces como dice la tradicion (y la logica), es asi hasta que se demuestre lo contrario...

Anónimo dijo...

Aunque este no sea el tema aqui, quiero decir con respecto al pozo de la exxon mobil, eso demuestra que los gringos (anglosajones) son y seran lo maximo de la humanidad en cuanto a inteligencia, progreso y eficacia, aunque al resto del mundo los mate la envidia y quieran culparlos de sus propias miserias...Sony

Renato Aragundi dijo...

Tengo el siguiente trabajo para el miercoles:

1. ¿Cuál es el agujero más profundo que ha realizado el hombre sobre la tierra? ¿Dónde se
encuentra? ¿A qué profundidad se llegó? ¿Por qué no se puede avanzar más?

Creo que me lo has resuelto. Gracias.

PD: Estudio ingeniería de caminos y los datos sobre las características de perforación me vienen de perlas.

Bovolo dijo...

Encantado, Renato!

Eso sí, espero que te sigas pasando de vez en cuando por esta tu casa ;-)

Saludos y suerte con el trabajo!

FORTINI dijo...

MUY INTERESANTE EL COMENTARIO DE CABOVOLOA . DIOS BENDIGA A TODAS ESAS GENTE QUE PASO POR ESE TRABAJO LO DIGO CON MUCHO ORGUYO POR QUE SE LO QUE ES ESO

Anónimo dijo...

Bueno mientras no se descubra otro oyo mas profundo este seguira siendo el mas grande.grasias mi nombre es ricardo.

Juan AT dijo...

Increible, siempre tenía la inquietud, gracias a toda esa gente que se entregó para alcanzar el record,

Anónimo dijo...

gracias por la ilustracion!!!

Anónimo dijo...

no entiendo bien, busco en google imagenes y sale un agujero inmensamente grande y ancho, pero aqui dice que el poso es solo de 20cm, alguien podria aclar, gracias.

Bovolo dijo...

Creo que por Internet circulan algunos artículos algo fantasiosos sobre este pozo (gritos del infierno y demás)

Por mi parte, yo intenté basarme en las fuentes que me parecieron más fiables.

Saludos!

Anónimo dijo...

Bovolo, si podés date una vuelta por http://www.lamentiraestaahifuera.com/2009/07/09/b/ Abrazo grande!!

Bovolo dijo...

Gracias por el enlace.

Sí, este pozo ha calentado mucho la imaginación de la gente.

Saludos!

gustavo garcia dijo...

Buen articulo, venia siguiendo un mito sobre el interior de la tierra cuando me tope con este, pone muy en claro de lo poco que sabemos sobre lo que hay alla abajo, el mito que seguia era sobre la tierra hueca y las bases secretas de los polos, segun en esta teoria se dise que la superficie solo mide 800kilometros; con esto en mente y las discrepancias en temperatura que se encontraron, se pone bastante en duda sobre lo que uno cree

Bovolo dijo...

Gustavo, para mas teorías sobre la Tierra y sus formas, aquí otro post, en este caso sobre la teoría de la Tierra Plana.

Saludos!