A geológusok számára sokszor elengedhetetlen vizsgálati eszköz a mélyfúrás. Az így nyert információk segítségével térképezhető fel a földkéreg felső részének felépítése, de akkor is szükséges, ha hévizet, kőolajat vagy valamilyen ércet keresnek a szakértők. Mi fán terem a fúrómag? Milyen típusai vannak a fúrásoknak? Milyen mély a világ legmélyebb fúrása? Dr. Raucsik Béla, az SZTE Földrajz- és Földtudományi Intézet adjunktusa válaszol a legizgalmasabb kérdésekre.

Milyen alaptípusai vannak a fúrásoknak?

– A felszín alatti mélység szerint megkülönböztetünk sekély- és mélyfúrásokat. A fúrás feladata szempontjából vannak kutatófúrások, amikor egy felszín alatti kéregrész kőzeteit szeretnénk megismerni. Vannak úgynevezett kútfúrások, amikor egy már megkutatott területen valamilyen felszín alatti fluidum kitermelése a cél, bár olykor kutatófúrást alakítanak át kútfúrássá. A kivitelezés szempontjából a fúrásoknak két fő típusa van: a teljes szelvényű fúrás és a magfúrás. Előbbi esetében legtöbbször egy görgős fúrófej segítségével halad a mélybe a fúrás, miközben a fúrófej felőrli az „útjába kerülő” kőzetanyagot, amiből így az úgynevezett furadék keletkezik. A furadékot a fúróiszappal eltávolítjuk a fúrólyukból és a felszínre hozzuk, tehát a furadékot alkotó kőzettörmelék darabok, szilánkok már közvetlenül vizsgálhatók. A magfúrásnál egy gyűrűsen kiképzett fúrókorona (gyakran gyémántkorona) darálja a kőzetet útja során, míg a belsejében a fel nem aprított, lényegében az eredeti szerkezetét megőrző kőzetrész alkotja a fúrómagot. A mag felfogására egy speciális fúrószár, a magcső szolgál. A magcsőben megőrzött henger alakú kőzetmagokat adott gyakorisággal, mélységközzel hozzák felszínre – tudtuk meg Dr. Raucsik Bélától, az SZTE TTIK Geológia Tanszék oktatójától.

Fúrótorony

Fotó: Dr. Raucsikné Dr. Varga Andrea

Különböző fúrófejek

Fotó: Dr. Raucsikné Dr. Varga Andrea

Mit érdemes tudnunk a fúrómagról és miért fontos a geológusok számára?

Dr. Raucsik Béla: – A fúrómag egy hengeres kőzettest, amit a magfúrás során alakítanak ki abból a célból, hogy felszínre hozzák és megfelelő módszerekkel megvizsgálják. Jelentőségét az adja, hogy közel természetes állapotában, folyamatos szelvényben tartalmazza a harántolt kőzeteket. Így – az elvégzett vizsgálatok függvényében – meglehetősen pontos képet kaphatunk a felszín alatti kőzetek jellegeiről. Ez azért fontos, mert sokszor a felszíni geológiai információk nem elégségesek egy feladat megoldásához, valamint problémás, hogy a felszíni adatok mennyire terjeszthetők ki térben. Ehhez segítséget nyújt sok felszíni geofizikai módszer, ami azonban nem mindig elégséges, ilyenkor fúrásos információhoz kell jutnunk. A fúrómagok a geológusok számára pótolhatatlanok, hiszen segítségükkel közvetlenül vizsgálható egy felszín alatti, sokszor a felszínen nem is feltárt képződmény. Ne felejtsük el, hogy a geológia fő feladata a Föld minél alaposabb megismerése, többnyire valamilyen jól körülhatárolt cél elérése érdekében! Ez a hétköznapokban általában valamilyen nyersanyag, érc, energiahordozó, ivóvíz feltárása és reménybeli kiaknázása, tehát a gazdasági szükségszerűség a mozgatóerő. Ritkábban alapkutatási jelleggel, pusztán a természet, a körülöttünk lévő világ megértése céljából szükséges a kőzetek vizsgálata. Ugyanakkor ez nem egy öncélú „szórakozás”, vagy speciális képzettségű emberek költséges „hobbija”, mivel a felfedező geológiai alapkutatások a kiindulópontjai minden gazdasági tevékenységhez kapcsolódó, gyakorlati jellegű földtani kutatásnak, vagy akár a földtani veszélyforrások megismerésének és körülhatárolásának. Az említett célok eléréséhez általában nem elegendő a felszínen hozzáférhető kőzetanyag mintázása és vizsgálata, hanem a kőzettestek mélybeli helyzetének, változékonyságának a feltárása is szükséges, amihez fúrásokat kell lemélyíteni.

Milyen vizsgálatok történnek egy fúrómag anyagán?

Dr. Raucsik Béla: – Hasonló vizsgálatok, mint egy felszínről gyűjtött kőzet kézipéldányon. A különbség itt a minta korlátozott mennyisége és előállításának nagy költsége, ami miatt nagyon körültekintően kell elvégeznünk az anyagvizsgálatot. A fúrómagot is először szabad szemmel és kézi nagyítóval szemrevételezzük, leírjuk alapvető kőzettani tulajdonságait, ami legtöbbször a szöveti jellegek és az ásványos összetétel meghatározásán alapul. Ezután, ha szükséges, egy kisebb darab leválasztását követően mikroszkópi preparátum (vékonycsiszolat) is készül az anyagból, amin mikropetrográfiai megfigyelések végezhetők. Más laboratóriumi vizsgálatokhoz (pl. geokémiai mérések, nehézásványok szeparálása, elektronmikroszkópos vizsgálatok) a fúrómag egy szükséges tömegű darabját is leválasztjuk, azt szükség szerint porítjuk vagy más roncsolásos módszerrel előkészítjük a kiválasztott laboratóriumi tevékenységhez. Értelemszerűen a fúrómagról leválasztott és roncsolásos technikával átalakított mintadarab már soha nem kerülhet vissza a fúrómagon belüli eredeti helyére, tehát megismételhetetlen. Külön csoportot képeznek a kőzetfizikai laboratóriumi mérések, tesztek, amelyek a fúrómag egy jól meghatározott fizikai tulajdonságának megismerésére irányulnak. Ilyen például a permeabilitás („áteresztőképesség”) mérése, ami alapvető egy fluidumtároló rendszer tulajdonságainak megértéséhez. Más esetekben, főleg a mérnökgeológiai feladatok megoldásánál, a feltárt kőzet mechanikai tulajdonságai, például rugalmassága vagy a nyíróerőkkel szembeni ellenállóképessége fontos. Speciális eset a felszín alatti hulladéktárolók kialakítása. Ilyenkor is közvetlenül, maggal kell mintáznunk a célképződményt a tesztelés laboratóriumi méréseinek elvégzéséhez. Az utóbbi évtizedben előtérbe került a szén-dioxid és a hidrogén felszín alatti tárolásának kérdése, ami egy egyre égetőbb gyakorlati probléma. Ez a geológiai tároló képződmény (általában valamilyen porózus kőzettípus) közvetlen, fúrómagokkal történő mintázását igényli a laboratóriumi kísérletek céljából.

Fúrómagok magládában

Fotó: Dr. Raucsikné Dr. Varga Andrea

Dr. Raucsik Béla, a Geológia Tanszék adjunktusa

Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Mélyfúrási „leg”-ek, érdekességek

A világ eddigi legmélyebb fúrása a Kola-félszigeten, Oroszországban mélyített „Kola Szupermély Fúrás SG‒3”, aminek a mélysége 12262 m, azaz több mint 12 kilométer! Érdekes, hogy a fúrás talpán ~180 °C-os hőmérséklet uralkodott. A fúrás célja tudományos kutatás, a terület kontinentális kérgének mind alaposabb megismerése, geofizikai mérések elvégzése és a mély kéreg közvetlen mintázása volt. A fúrást 1970-ben kezdték meg, és eredetileg legalább 14 kilométerre szándékozták lemélyíteni. Az említett legnagyobb mélységet 1989-ben érték el. A vállalkozás 1995-ben állt le a pénzügyi források megszűnése miatt.

Azóta hasonló mélységű fúrások több helyen is mélyültek a világon. Ezek olyan ferdefúrások, amelyek ugyan hosszabbak a Kola-félszigetinél, de kisebb az abszolút mélységük. A jelenlegi rekorder ebből a szempontból a Szahalin sziget partjaitól közvetlenül keletre (szintén Oroszországban) a tengeren, orosz‒amerikai együttműködéssel mélyült szénhidrogénkutató és -termelő „ERD” nevű fúrás, amely 2012. augusztus 27-én elérte a 12376 méteres hosszúságot.

A hazai, nagy mélységű fúrások közül kiemelkedő a TXM Gáz- és Olajkutató Kft. jóvoltából mélyült Makó‒7 jelű szénhidrogén-kutató fúrás, ami elérte a medencekitöltés kristályos aljzatát és 6085 méteres mélységével jelenleg a legmélyebb fúrás hazánkban. Ez a fúrás alig több mint egy kilométeres távolságban van a Hódmezővásárhely Hód‒I fúrástól, amely 5842 méterrel évtizedekig a legmélyebbnek számított hazánkban.

Homokkő fúrómag a Hódmezővásárhely Hód‒I fúrásból

Fotó: Dr. Raucsikné Dr. Varga Andrea