Γεώτρηση

Η γεώτρηση είναι στενή οπή που ανοίγεται στο έδαφος, είτε κάθετα είτε οριζόντια. Μια γεώτρηση μπορεί να κατασκευαστεί για πολλούς διαφορετικούς σκοπούς, συμπεριλαμβανομένης της εξόρυξης νερού, άλλων υγρών (όπως το πετρέλαιο) ή αερίων (όπως το φυσικό αέριο), ως μέρος μιας γεωτεχνικής έρευνας, εκτίμησης περιβαλλοντικού χώρου, εξερεύνηση ορυκτών, μέτρηση θερμοκρασίας, όπως μια δοκιμαστική οπή για εγκατάσταση προβλήτων ή υπόγειων βοηθητικών εγκαταστάσεων, για γεωθερμικές εγκαταστάσεις ή για υπόγεια αποθήκευση ανεπιθύμητων ουσιών, π.χ. στη δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα.

 Οι μηχανικοί και οι σύμβουλοι περιβάλλοντος χρησιμοποιούν τον όρο γεώτρηση για να περιγράψουν συλλογικά όλους τους διάφορους τύπους οπών που έχουν διανοίξει ως τμήμα γεωτεχνικής έρευνας ή περιβαλλοντικής αξιολόγησης του χώρου. Αυτό περιλαμβάνει οπές που ανοίγονται για τη συλλογή δειγμάτων εδάφους, δειγμάτων νερού ή πυρήνων πετρωμάτων, για την προώθηση επιτόπιου εξοπλισμού δειγματοληψίας ή για την εγκατάσταση φρεατίων παρακολούθησης ή πιεζομέτρων. Τα δείγματα που συλλέγονται από γεωτρήσεις ελέγχονται συχνά σε εργαστήριο για τον προσδιορισμό των φυσικών ιδιοτήτων τους ή για την αξιολόγηση των επιπέδων διαφόρων χημικών συστατικών ή προσμίξεων. Τυπικά, μια γεώτρηση που χρησιμοποιείται ως πηγάδι νερού ολοκληρώνεται με την εγκατάσταση ενός κατακόρυφου σωλήνα (περίβλημα) και ενός πετάσματος για να αποτρέψει τη σπηλαίωση της γεώτρησης. Αυτό βοηθά επίσης στην αποτροπή επιφανειακών ρύπων να εισέλθουν στη γεώτρηση και προστατεύει οποιαδήποτε εγκατεστημένη αντλία από την άντληση άμμου και ιζημάτων. Οι γεωτρήσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου ολοκληρώνονται με παρόμοιο, αν και συνήθως πιο περίπλοκο, τρόπο. Συστάδες γεωτρήσεων μικρής διαμέτρου εξοπλισμένες με αντλίες θερμότητας από πλαστικό σωλήνα PEX μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση θερμότητας ή κρύου κατά την εναλλαγή των εποχών σε μια μάζα βράχων. Η τεχνική ονομάζεται εποχιακή αποθήκευση θερμικής ενέργειας. Τα μέσα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αυτήν την τεχνική ποικίλλουν από χαλίκι μέχρι βράχο. Μπορεί να υπάρχουν μερικές έως αρκετές εκατοντάδες γεωτρήσεις και στην πράξη, τα βάθη κυμαίνονται από 150 έως 1000 πόδια. Το άνοιγμα γεωτρήσεων έχει μακρά ιστορία. Τουλάχιστον από τη δυναστεία των Χαν (202 π.Χ – 220 μ.Χ.), οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν βαθιές γεωτρήσεις για εξόρυξη και άλλα έργα. Ο Βρετανός σινολόγος και ιστορικός Μάικλ Λεβ δηλώνει ότι οι γεωτρήσεις θα μπορούσαν να φτάσουν σε βάθος έως και 600 m (2000 πόδια). Ο Κ.Σ. Τομ περιγράφει τη διαδικασία της γεώτρησης: «Η κινεζική μέθοδος βαθιάς γεώτρησης επιτεύχθηκε από μια ομάδα ανδρών που πηδούσαν πάνω σε μια δοκό για να χτυπήσουν το τρυπάνι ενώ το εργαλείο διάτρησης περιστρεφόταν από βουβάλια και βόδια». Αυτή ήταν η ίδια μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την εξόρυξη πετρελαίου στην Καλιφόρνια κατά τη δεκαετία του 1860. Ένα χυτήριο χαλκού της δυναστείας των Δυτικών Χαν που ανακαλύφθηκε στο Σινγκλόν του Χεμπέι είχε κοντινά φρεάτια εξόρυξης που έφταναν τα βάθη των 100 m (328 ft) με ευρύχωρους χώρους εξόρυξης· τα φρεάτια και τα δωμάτια διέθεταν ξύλινο πλαίσιο, σκάλες και σιδερένια εργαλεία. Τον πρώτο αιώνα π.Χ., οι Κινέζοι τεχνίτες έφτιαχναν γεωτρύπανα από χυτοσίδηρο που ήταν σε θέση να ανοίξουν γεωτρήσεις βάθους έως και 4800 πόδια (1500 μέτρα). Μέχρι τον ενδέκατο αιώνα μ.Χ., οι Κινέζοι ήταν σε θέση να ανοίξουν γεωτρήσεις σε βάθος έως και 3000 πόδια. Η γεώτρηση ήταν χρονοβόρα και μεγάλη. Καθώς το βάθος των οπών ποικίλλει, η διάνοιξη ενός μόνο φρεατίου θα μπορούσε να διαρκέσει σχεδόν μια ολόκληρη δεκαετία. Μόλις τον 19ο αιώνα η τεχνογνωσία στην Ευρώπη και τη Δύση έφτασε να ανταγωνίζεται την αρχαία κινεζική τεχνογνωσία γεωτρήσεων.Για πολλά χρόνια, η μεγαλύτερη γεώτρηση στον κόσμο ήταν η βαθιά γεώτρηση της χερσονήσου Κόλα στη Ρωσία. Από το 2011 έως τον Αύγουστο του 2012 το ρεκόρ κατείχε η βάθους 12,345 metres (40,502 ft) γεώτρηση Sakhalin-I Odoptu OP-11, υπεράκτια του ρωσικού νησιού Σαχαλίνη. Το πηγάδι εκτεταμένης πρόσβασης Chayvo Z-44 πήρε τον τίτλο της βαθύτερης γεώτρησης στον κόσμο στις 27 Αυγούστου 2012. Το συνολικό μετρημένο βάθος του Z-44 είναι 12.376 m (40.604 πόδια).