термины:   А   Б   В   Г   Д   Е   Ё   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Щ   Э   Я  
Главная / Краткие исторические сведения о бурении

Исторические сведения о бурении

Из истории горного дела

Из истории горного дела известно, что египтяне несколько тысяч лет тому назад уже были знакомы с принципом алмазного бурения, но вновь изобретено оно было в Европе (только в 50-х годах XIX столетия н. э. По свидетельству английского ученого Флиндерса  Петри, самым распространенным способом обработки твердых горных пород (например, гранита, базальта и т. д.) у египтян было применение бронзовых инструментов с наконечниками, армированными драгоценными камнями (видимо, алмазами), на что указывают иероглифы, обнаруженные Петри в Визе на обломках диоритовой вазы. Внутри многих пирамид также наблюдались следы буровых работ в виде довольно глубоких шпуров, некоторые из которых были даже искривлены.

Но еще ранее египтян принципы бурения или сверления с помощью твердых горных пород были известны в каменную эпоху первобытному человеку. А современным людям  удалось доказать опытным путем возможность такого бурения.
Примитивный опытный станок, например, создал профессор Келлер наподобие бурового устройства, применяемого некоторыми племенами для добывания огня (рис. l.l). Этот опыт повторил наш соотечественник проф. Г. В. Ключанский, пользуясь простой палкой, песком и водой.

Бурение скважин на воду

Бурение скважин для добычи воды применялось и в древнем Китае, где буровая технология достигла высокой степени совершенства.

Буровые работы в России

Буровые работы в России впервые стали проводить для добычи поваренной соли. Соляные рассолы добывались с помощью так называемых рассолоподъемных труб (буровых скважин), которые зачастую были довольно больших диаметров. Бурение этих скважин в XIV-XVII веках на Пермских соляных промыслах и на Балахновском Усолье (близ г. Нижнего Новгорода) достигло достаточно большого совершенства. Известен первый рукописный свод правил по технологии бурения скважин для разведки и добычи каменной соли - «Роспись как зачать делать новая труба на новом месте», написанный в XVII веке. Этот труд обобщил многовековую практику бурения скважин в России. В нем подробно описаны буровой инструмент, его установка и приемы бурения; приведены рекомендации по методике взятия проб грунта и рассолов, сведения о способах ликвидации аварий, ведении записей при бурении, об изготовлении буров и других частей бурового инструмента. О высоком уровне технологической культуры бурения скважин в России свидетельствует и тот факт, что в Росписи содержатся 128 специальных буровых терминов только русского происхождения. Одна из «труб» достигла глубины 88 саженей (-176 м). На рис. 1.2 приведен пример бурения таких скважин на Балахновском Усолье. 

Первая из известных на европейском континенте скважина была пробурена в 1126 г. на юге Франции в провинции Артуа (Artesium - латинское название). Отсюда пошло современное общее название самоизливающихся водозаборных скважин - артезианские скважины. Однако подобные скважины и колодцы были известны еще в глубокой древности в Китае и Египте.
В России в 30-х годах XIX века для водоснабжения губернских и уездных городов и промышленных предприятий начали также бурить артезианские скважины. Например, в 1876 г. подобная скважина впервые была заложена в Москве на Яузском бульваре.
В Париже в 1839 г. подобная скважина была пробурена уже на глубину 548 м и вскрыт водоносный пласт, из которого вода хлынула фонтаном на высоту 33 м.

Рис. 1.2. Установка для бурения под рассолоподъемную трубу на Балахновском Усолье:
1 — канат; 2 — очап; 3 — коромысло; 4 — соха; 5 — переклад;  9 — лестница; 10,13 — вороты с блоками
для спуска труб и буровых операций; 11 — обсадная труба; 12 — матица

Таблица 1.1. Объемы разведочного бурения в 1925-1927гг.

Вид бурения Объем бурения по годам, м
1925 1926 1927

Механическое ударное

Ручное ударно-вращательное

Колонковое

740

11103

3400

1421

 17214

10888

2016

44782

20331

С 1944 г. началась работа по реконструкции бурового оборудования. Был составлен размерный ряд станков для бурения скважин колонковым способом на глубины 75, 150, 300, 600 и 1200 м. В соответствии с этим рядом разработаны и выпущены в 1946-1947 гг. заводом им. Воровского (г. Свердловск) многоскоростные станки марки ЗИВ-75 и ЗИВ-150, а в Ленинграде заводом им. Фрунзе выпушены станки типа ЗИФ-300, ЗИФ-650 и ЗИФ-1200. Эти станки уже были оснащены двухцилиндровой гидравлической подачей и четырехступенчатыми коробками передач.


Наряду со стационарными станками были разработаны и выпущены в серию под руководством М. М. Андреева и В. С. Кузьмина самоходные установки УКБ-100, УРБ-ЗАМ, УРБ-2А и др. Эти станки нашли широкое применение при структурно-картировочном, поисковом и гидрогеологическом бурении.
С 1965—1970 гг. началось широкое освоение и внедрение алмазного бурения. Был разработан ряд алмазных коронок, армированных алмазами первого и второго сортов. Достаточно широко в это время проведена и механизация спускоподъемных операций. Например, было разработано и выпущено в свет устройство РТ-1200 для свинчивания и развинчивания бурильных труб.


Значительный вклад в развитие теории и практики колонкового бурения внесли СКБ «Геотехника», ВИТР, Тульский филиал ЦНИГРИ, бывшие Ленинградский горный институт, Днепропетровский горный институт. Московский геологоразведочный институт и Томский политехнический институт.
Вращательное роторное бурение на нефть, а затем и на газ впервые было применено в США в 1901 г. в сочетании с непрерывной промывкой, а в России - в 1902 г. Производительность этого вида бурения резко возросла после изобретения в 1903 г. инженером Говардом Юзом шарошечного долота.
Технически новая задача герметизации заколонного пространства при вращательном бурении была решена закачкой цементного раствора по методу А. А. Богушевского. Следующим крупным шагом в развитии глубокого бурения было создание гидравлических забойных двигателей - турбобуров. В 1923 г. М. А. Капелюшниковым и другими инженерами были созданы одноступенчатые турбобуры, а в 1933-1940 гг. на ба¬зе разработанной П. П. Шумиловым теории осевых многоступенчатых (100 и более ступеней) турбинных двигателей им совместно с Р. А. Иоаннесяном, Э. И. Тагиевым и М. Т. Гусманом были созданы мощные турбобуры с большими крутящими моментами. В последующем турбобур явился незаменимым двигателем при бурении направлен¬ных (наклонных, горизонтальных, многоствольных и т. д.) скважин. Затем в 1937-1940 гг. Н. В. Александровым, А. А. Островским и другими учеными были разработаны и созданы электробуры диаметрами от 164 до 290 мм с частотой вращения 700-540 мин-1 и мощностью 50-250 кВт.


В 1964 г. в США был разработан и создан однозаходный винтовой двигатель, а немного позже в Пермском филиале ВНИИБТ - винтовой многозаходный объемный двигатель диаметром от 54 до 195 мм. В настоящее время этот двигатель, особенно в направленном бурении, успешно конкурирует с турбобуром.
Научно-технический прогресс в области бурения позволил СССР выйти на передовые позиции мирового уровня. Так, с помощью отечественных технологий пробурена самая глубокая в мире (12263 м) скважина СГ-3 на Кольском полуострове.
20 сентября 1970 г. с помощью бурового станка-автомата, разработанного в СКБ «Геотехника» (тогда ЦКБ Мингео СССР) и смонтированного на космической станции «Луна-16», были пробурены первые 35 см в глубь Луны. Впоследствии эти работы были продолжены с помощью более совершенных станков и систем управления ими.

 

Первая скважина

Первая скважина, давшая нефть, была пробурена ручным способом В. Н. Семеновым на Апшеронском полуострове в Биби Эйбате в 1847 г., а первая скважина на нефть ударно-канатным способом была пробурена полковником А.Н.Новосильцевым на берегу реки Кубань у Тамани в 1864г.


В настоящее время основным методом разведки полезных ископаемых является колонковое бурение. Современное колонковое бурение развивалось на основе исследований швейцарского инженера Ж. Р. Лешо, который предложил применять при бурении твердых пород алмазы, вставленные в кольцевую коронку. Лешо с механиком Пиге пост¬роили первую машину для алмазного бурения неглубоких взрывных скважин. Этот способ бурения был использован в 1864 г. при проходке железнодорожного тоннеля в горе Мон-Сени между Италией и Францией. С тех пор колонковый способ стал широко при¬меняться при разведке твердых полезных ископаемых.
В России алмазное бурение стало развиваться в конце XIX века. Оно было усовершенствовано профессором С. Г. Войславым, который сконструировал для алмазного бурения оригинальные станки и впервые обосновал в 1898 г. большую перспективность коронок, армированных мелкими алмазами. В 1889 г. Г. Д. Романовский впервые в России использовал паровую машину для проходки скважин в г. Подольске.
В индустриальных странах появились крупные фирмы, специализирующиеся на разработке и выпуске бурового оборудования и инструмента: «Крелиус» (Швеция), «Атлас-Копко» (США), «Лонгир» (Бельгия) и ряд других.

Первые буровые станки

Первые буровые станки представляли собой чисто механические системы, в которых осевое усилие создавалось дифференциально-винтовыми, цепными и рычажными системами. Впоследствии буровые станки стали оснащаться гидравлической подачей и системами плавного регулирования частоты вращения.
В 1899 г. инженер Девис (США) впервые применил для проходки скважин в крепких трещиноватых породах дробовое бурение. Во время Первой мировой войны немецкий инженер Ломан разработал твердый сплав, названный им воломитом (литой сплав на базе карбида вольфрама), и это явилось основой для создания в будущем коронок, армированных твердым сплавом.

Технологии разведочного бурения

В советской России новые технологии разведочного бурения начали развиваться с 1921 г. со скважины №1 на железные руды КМА вблизи г. Щигры. Бурение этой скважины до глубины 165 м велось ударно-канатным способом, а дальше - алмазными коронками диаметром 36 мм с помощью собранного в г. Екатеринбурге единственного шведского станка «Крелиус АВ». Для развития разведочных работ на КМА по личному распоряжению председателя Совнаркома В. И. Ленина были выделены средства на приобрете¬ние необходимого оборудования в Германии и приглашение опытных буровых мастеров (3 из Швеции и 6 из Германии). Вместе с уральскими мастерами (первый рудный керн был поднят 7 апреля 1923 г. Ф. Ногтевым) они создали основу для освоения и быстрого развития в России лучших на то время технологий геологоразведочного бурения. По данным Б. И. Воздвиженского его объемы в это время быстро увеличивались (табл. 1.1).
В 1927 г. в Восточном Забайкалье при бурении твердых трещиноватых пород по инициативе В. М. Крейтера и Б. И. Воздвиженского стали применять дробовое бурение.
Количество работающих станков колонкового бурения с 1924 по 1930 год увеличилось с 12 до 331, а объем бурения - до 100 тыс. м.
Во время Великой Отечественной войны разведочное бурение проводилось в Казахстане (г. Караганда), на Урале в Горной Шории, в Кузнецком бассейне, Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.


 



 
Copyright © 2007-20011 Буровой портал
буровые установки
 
CMS SiteEdit Создание сайта Вебцентр Карта сайта
 


Яндекс цитирования
Check Page Rank