8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:

История развития бурения скважин


История развития бурения

Мировая история развития бурения начала свой отсчет еще до начала нашей эры. Первые скважины, созданные человеком, были сооружены больше двух тысячелетий назад в Китае – около 600 года до н.э. Целью их создания было получение солевых растворов из глубоких слоев почвы. Удивительно, но эти скважины уходили до 900 метров вглубь, а их диаметр составлял 12-15 сантиметров.

Нередко при производстве таких скважин обнаруживали нефтяные и газовые месторождения. Исторические материалы сообщают даже о прецеденте использования обнаруженного природного газа для выпаривания соли около 221-263 годов нашей эры в Сычуане.

Точных сведений о технике бурения не сохранилось, но по косвенным признакам – изображениям на барельефах, вышивках и картинах — самым первым методом бурения, который как раз и применяли китайские рабочие, был ударно-канатный способ. Роль долота выполняли штанги из бамбука, которые поднимались и опускались при помощи канатов из индийского тростника.

Российская история бурения насчитывает немного меньше веков – первые свидетельства о бурении скважин относятся к IX веку. Цель бурения оставалась все той же – получение растворов соли из глубин почвы. Все инструменты, включая обсадные трубы и буровые штанги, были выполнены из дерева, поскольку металл в такой агрессивной среде быстро подвергался коррозии и переставал быть пригодным для эксплуатации.

Знаковым годом для истории бурового дела стал и 1126 год, когда впервые во Франции, в местечке Артуа, была пробурена скважина на воду. Именно это событие определило последующее наименование всех скважин с напорной водой – нам они известны как артезианские.

Однако одна из важнейших тенденций, которая сказалась на всей последующей истории бурения и развития технологий, представляла собой активное развитие нефтедобывающей промышленности. При попытке найти солевые растворы в Кентукки буровая бригада случайно наткнулась на месторождение нефти, что и послужило точкой отсчета для нового вида бурения – с целью получения нефти.

Первый проект нефтяной скважины был предложен американцем Дрейком в 1859 году, тогда же и была сооружена первая скважина такого типа в штате Пенсильвания. Месторождение было обнаружено спустя 2 месяца после начала работ всего в 20 метрах от поверхности земли. А уже в 1864 году первая нефтяная скважина была сооружена и на юге России – недалеко от города Анапа.

С начала 60-х годов XX века началась новая веха в истории бурового дела, когда научные изыскания в области глубинного строения планеты потребовали проведения сверхглубокого бурения.

В каких направлениях будет развиваться буровое дело в России и в мире в ближайшие десятилетия покажет время. Бесспорным остается тот факт, что с каждым днем технологии совершенствуются, и скорость их развития непрерывно растет.

rosprombur.ru

Краткая история бурения скважин — Мегаобучалка

Российский государственный геологоразведочный университет

Имени Серго Орджоникидзе МСГРИ-РГГРУ.

Л.Д. Базанов,

Технология бурения геологоразведочных скважин

На твердые полезные ископаемые

Учебное пособие.

Для студентов вузов специальности 130102,3 «Технология и техника

Разведки месторождений полезных ископаемых»

 

Москва 2015

 

.

 

.

Оглавление

1.Введение……………………………........................................................................... . .. 4

2. Краткая история геологоразведочного бурения……………………… ………….... .. .8

3. Основы проектирования бурения скважины………………………...…………….... ..13

4. Выбор и обоснование трассы скважины…………………………………………….....15

5. Обоснование выбора разновидности бурения…………… ……………………… …20

6. Основы выбора очистного агента ………………………………………..………… …30

7 Составление конструкции скважины..………… ……………………………………….37

8. Выбор технических средств для бурения геологоразведочных скважин…………….40

8.1. Выбор буровой установки………………………………….…………….....................40

8.2. Выбор бурового насоса……………………………………………………………...…46

8.3 Выбор буровой мачты, вышки ……………..……………………..……………………49

8. 4. Методика выполнения С.П.О…………………………………………………………53

9. Обоснование технологии бурения скважины………… ………..……………………...55

9.1. Общие положения. Технология и режим бурения …...………………………………55

9.2. Параметры эффективности технологии бурения……………………………………..56

9.3. Общие основы выбора параметров режима бурения………………………………. ..61

9.3.1. Основы выбора осевой нагрузки на ПРИ… ………………………………...…..… .61

9.3.2. Основы выбора рациональной частоты вращения П.Р.И …...………………… ….64

9.3.3. Анализ затрат мощности на процесс бурения………………………………………69

9.3.4. Основы технологии промывки скважин. …………………………………….……..73

9.4 Технология бескернового бурения.…………………………………………..…….…..79

9.4.1 Бескерновое бурение долотами режущего действия……………………...………...81



9.4.2. Бескерновое бурение шарошечными долотами…………………………………….83

9.5.Технология колонкового бурения ………………………….……………………….....3

9.5.1.Технология твердосплавного бурения…………………… ……………………..…..3

9.5.2. Технология алмазного бурения ……………………………………………….….…9

.9.5.2.1. Алмазы и сверхтвердые материалы и их свойства………………………….…..10

.9.5.2.2. Работа резцов при алмазном бурении…..……………………………………......13

9.5.2.3. Алмазные коронки ………………………………………………………….… . .. 14

9.5 2.4 выбор параметров режима бурения алмазными коронками …………………….20

9.5.2.5. Особенности технологии алмазного бурения……………………………………25

9.5.2.6. Износ алмазов и отработка алмазных коронок ………………………………...27

Технология бурения геологоразведочных скважин

снарядами с дополнительными механизмами ..…………….…………………….. 31

10.1 Применение забойных механизмов, создающих ударные импульсы ………….…31

10.1.1 Технология гидроударного бурения……………………… .. …………………....32

10.1.2 Ударно-вращательное бурение пневмоударниками ……………………………..35

10.2 Применение забойных винтовых гидравлических двигателей при бурении интервалов геологоразведочных скважин…… ……………………………………………….…39

11. Колонковое бурение специальными снарядами с подъемом керн без подъема бурильных труб ……………………………………………………..……..40

11.1 Технология бурения снарядами со съемным керноприемником ССК ……………41

11.2 Бурение снарядами с гидро и пневмотранспортом керна ………………………...46

12. Методы получения геологической информации при бурении на ТПИ…………...51

12.1 Факторы, вызывающие разрушение керна ………………………………...……...53

12.2 Технологические мероприятия для получения кондиционного керна…………..57

12.3 Технические средства для получения кондиционного керна …………………....58

12,4 Технико-технологические средства для получения кондиционного керна…….61

12.5 Получение ориентированного керна – кернометрия ……………………………...67

12.6 Другие источники геологической информации при бурении скважин ………....72

13 Основы оптимизации и автоматизации геологоразведочного бурения …………...75

13.1. Критерии оптимизации процессов бурения………………………………………..75

13.2. Пути механизации и автоматизации в геологоразведочном бурении …………...79

13.3. Объекты и методы измерений параметров бурения …………………………….. 81

14. Подведение итогов курса. Основные термины , определения и индексы….……84

Рекомендуемая литература……………………………….………………………….…91

 

 

 

Введение

В данном учебном пособии дается системное изложение основ современной технологии бурения геологоразведочных скважин при разведке твердых полезных ископаемых. Оно изложено в виде текста лекций и практических занятий курса «Бурение геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые» и соответствует программе курса «Бурение на ТПИ» для специализации РТБ и являются добавлением к имеющимся учебникам по бурению разведочных скважин.

В настоящее время бурение скважин является одним из важнейших направлений развития промышленного производства во всем мире. И, хотя, основное внимание в мире уделяется бурению скважин для разведки и добычи углеводородного сырья, бурение геологоразведочных скважин также является весьма актуальным для обеспечения сырьевой независимости нашей страны.

Для оценки места и роли изучения курса бурение на ТПИ, рассмотрим для чего вообще бурятся скважины.

По существу основные применения буровых скважин можно разделить на пять групп в соответствии с их назначением, технологией и техникой их бурения. Такое деление приведено на рис. 1

Кроме приведенных в диаграмме назначений буровых скважин существует еще много случаев применения бурения скважин для решения частных задач, например, скважина для спасения чилийских горняков, скважины для тушения подземных пожаров и.т.п.

Бурение геологоразведочных скважин при разведке твердых полезных ископаемых в этом ряду занимает важное место и по объемам и по стратегической важности, практически сразу после разведки и добычи углеводородов.

В последние годы в нашей стране, наряду с отечественной, широко применяется зарубежная техника и технологии в разведочном бурении. В данном учебном пособии соответственно рассмотрены современные технологии и технические средства бурения разведочных скважин , в первую очередь, отечественные, а также ведущих зарубежных фирм .

Бурение скважины может осуществляться различными способами с использованием различных технических средсв и технологий. В зависимости от назначения скважин горно-геологических и технико-технологических условий бурения применяется та или иная разновидность бурения. Применяемые в настоящее время виды и разновидности бурения скважин различного назначения приведены в табл.1. В таблице приведены примерные величины основных параметров бурения скважин и главные области их применения

 

 

 
 

Рис: 1

Способы, виды и разновидности бурения Таблица 1

Способы, виды и разновидности бурения Параметры бурения Главные области применения
Категория пород по буримости Глубина скважин до, м Диаметр скважин мм
Ударно-канатное I - XII 140 - 700 Разведка россыпей. Бурение на воду
Бурение неглубоких скважин без циркуляции очистного агента Мелкое ударное бурение I –III 93 – 168 Инженерная геология, Геологоразведка. Разведка россыпных месторождений Малое водоснабжение. Взрывные сейсмоскважины. Взрывные при открытой разработке в угольных карьерах. Технические скважины (в строительстве, в горных работах и другие)
Медленно-вращательное и комбинированное I – V 30 - 50 112 – 250
Бурение задавливанием и винтобурение I – III 24 - 40 50 – 65
Вибрационное, виброударное и виброударно-вращательное I – IV I - V 93 – 168
Шнековое I - IV (V) 60 -250
Механическое вращательное с циркуляцией очистного агента Геологоразведочное Бескерновое (со сплошным забоем) I – XII Не ограничена 73 – 151 (250) Геологоразведочные скважины на интервалах, где не нужен керн (
Колонковое Простые снаряды Твердосплавное I – VIII » 1500 36 - 151 Целесообразно до глубин скважин до 200 – 300 м, глубже лучше применять ССК.
С резцами из СТМ V - VIII 36 – 132
Алмазное VI - XII 36 – 112
Простые снаряды с забойным механизмом Гидроударное Ударно-вращательное Вращательно-ударное VI –XI IX - XII ≈ 500 » 1500 59 – 151 59 - 76 С твердосплавными коронками. С алмазными коронками против заполирования алмазов и самозаклинивания керна.
Пневмоударное Ударно-вращательное   VI - XI » 500 (до1000) 76 - 300 В сухих и слабообводненных скважинах.
С компрессором высокого давления.
С забойным двигателем   » 1500 59 - 76 Для отклонения интервала скважины при направленном бурении.
                   

 

Механическое вращательное с циркуляцией очистного агента     Специаль-ные снаряды с подъемом керна без подъема труб Снаряды со съемным керноприемником КССК, ССК, LJNGYEAR и подобные V – XI (XII) 1500 – 3500 46 – 95 (47 -145) При глубине скважин более 200 – 300 м. Современный прогрессивный вариант!
Снаряды (Комплекты) с гидро (пневмо) транспортом керна или шлама КГК, КПК I - V 300 - 500 76- 250 Прогрессивный метод, но только в слабых породах. Прогрессивный вариант с кольцевым пневмоударником для твердых пород до 1200 м.
Эксплуатационное Бурение эксплуатационных скважин на нефть и газ Роторное I - XII (с горизонтальным окончанием до 13000м) 120 - 490 Доразведка и добыча и нефти, конденсата и газа (Применялось до 2008 года)
С подвижным вращателем
Турбобуром V - XII
Гидравлическим двигателем
Электробуром 146 - 390
Бурение водозаборных и гидротермальных скважин I - IX 200 - 350 2000-2500 112- 350 Добыча воды, рассолов и гидротепла
Бурение геотехнологических скважин I - IX 50 -700 70 - 500 Добыча ТПИ (уран, сера, железо и др.)
Бурение технических, научных и вспомогательных скважин I - XII 10 - 12300 70 - 900  
Физические способы разрушения горных пород Гидромониторное бурение I - IV В сочетании с добычей ТПИ.
Термодинамическое бурение VI –XII Для бурения взрывных скважин.
Взрывное бурение V - XII Эффективно, но опасно.
Термостатическое плавлением VI - XII Опытное.
Плазменное бурение VI - XII Опытное.
Электроимпульсное бурение IV - VII Опытное.
Лазерное бурение   Опытное.
Кавитационное бурение   Опытное.
Реактивное   Опытное.
Магнитострикционное   Опытное
Ультразвуковое   Опытное

Из показанных физических способов бурения реальное применение имеет, пожалуй, только гидромониторное бурение, применяемое при разработке месторождений в песчаных толщах на глубине, главным образом урановых месторождений. В небольших объемах применяется термическое бурение при проходке взрывных скважин в наиболее твердых породах и для бурения в толщах льда в Антарктиде. Другие нетрадиционные методы бурения были разработаны, испытаны и, в принципе, показали удовлетворительные результаты, но из-за сложности техники и технологии не выдерживают конкуренции с механическими способами бурения. Подробно физические способы бурения описаны в учебнике «Бурение разведочных скважин», глава 2.9 [1]

Скважины, используемые для геологоразведки (кроме разведки нефти и газа и гидрогеологических скважин) можно разделить на две группы (с учетом их глубины и способа удаления разрушенной породы): «бурение неглубоких скважин без циркуляции очистного агента»и«Механическое вращательное бурение при разведке месторождений твердых полезных ископаемых (бурение на ТПИ)». В первую группу видов бурения входят: разведка твердых полезных ископаемых на малых глубинах – россыпные месторождения, мелкие поисково-съемочные скважины, разведка стройматериалов и бурение при инженерно-геологических изысканиях.

Первая группа изучается в курсе "Неглубокое бурение", (смотри учебник « Бурение разведочных скважин», глава 8 [1]).

"Бурение на ТПИ" представляет собой механическое вращательное бурение с циркуляцией очистного, агента, применяемое при разведке месторождений твердых полезных ископаемых. Курс "Бурение на ТПИ" предусматривает изучение техники и технологии бурения разведочных скважин. При этом, учитывая наличие самостоятельных курсов по отдельным разделом техники и технологии разведочного бурения, («Основы разрушения горных пород при бурении», «Очистные агенты», «Искривление скважин и направленное бурение»), соответствующие разделы в данном курсе не рассматривается или рассматривается только в общем, плане.

 

Краткая история бурения скважин.

Принято считать, что прародителем бурения скважин в горных породах было сверление отверстий в каменных бусах и в каменных молотках и топорах еще в каменном веке 10000-12000 лет назад (в английском и немецком языках сверление и бурение обозначаются одним словом - Drill – сверло, сверлить, Bore – буравить, сверлить). За 5000 лет до нашего времени в древнем Египте умели сверлить отверстия в блоках твердых горных пород уже явно с буровой технологией, используя медную трубку и подсыпая на «забой» крупный кварцевый песок – напоминает колонковое бурение, где песчинки играли роль резцов. Но более-менее глубокие скважины люди начали бурить ударным способом. Около 3000 лет назад в древнем Китае ударным способом на бамбуковых штангах бурили скважины для добычи рассолов. В XII веке скважины в Китае достигали глубины до 500 метров, имеется описание одной скважины глубиной в 1243 метра.

В России первые соляные скважины были пробурены в XII веке. Глубина скважин достигала 100 метров, а диаметр до 1 метра. Закреплялись стенки скважин деревянными трубами из выдолбленных стволов деревьев (в политехническом музее в Москве есть образцы таких деревянных обсадных труб).

В Европе в 1126 году ударным способом в провинции Артуа была пробурена первая скважина на воду, из которой стала изливаться вода (отсюда напорные водозаборные скважины стали называться Артезианскими).

В 1500 году Леонардо-да-Винчи сделал чертеж совершенного по тому времени станка для ручного вращательного бурения. К 1590 году относится информация об отборе образцов породы при бурении скважины – прототип керна. К этому же периоду относится применение в России ручного вращательного бурения бурами, напоминающими современный ложковый бур, (скважину называли -«труба», а бурильщика –«трубный мастер»).

В 1840 – 1887 годы во Франции развивалась техника и технология ударно-штангового бурения. В 1843 году там впервые применили промывку скважин водой.

В 1876 году в Москве была пробурена первая артезианская скважина ударно-штанговым способом на глубину 458 метров, с конечным диаметром 432 мм.

В то же время в США начали применять ударно-канатное бурение.

Но все же, началом геологоразведочного бурения можно считать конец XIX века. В 1862 году в Альпах при проходке туннеля в твердых горных породах по предложению швейцарского часовщика Лешо было применено первое алмазное бурение, Бурение (шпуров) велось коронкой диаметром 42 мм с крупными и очень дорогими алмазами «Карбонадо», с получением керна диаметром 31 мм, станком вращательного бурения с ручным приводом. Уже в 1864 году был изготовлен станок с приводом от парового двигателя. С 1870 года стали выпускать буровые станки для алмазного бурения с приводным паровым двигателем мощностью в 5 – 7 л.с. и с частотой вращения более 360 об/мин. В конце XIX века (1878 год) происходит широкое внедрение геологоразведочного бурения – создаются станки вращательного бурения: Сулливан – с гидравлической подачей, станки Крелиус с ручной рычажной подачей - практичные и способные бурить скважины до 1000 метров (последние - основные станки разведочного бурения вплоть до 50 годов прошлого века и в нашей стане).

В 1899 году в добавление к дорогому алмазному бурению американский инженер Дэвис предложил дробовое бурение.

В 1901 году польский инженер Вольский предложил для бурения прототип гидроударника («Гидротаран Вольского»).

В 1915 году германский инженер Лемм предлагает твердосплавное бурение (использовался твердый сплав – литой карбид вольфрама – воломит).

В России в конце XIX века началось геологоразведочное бурение на Урале, в Рудном Алтае, в Донбассе. Применялись станки Сулливан, Крелиус. В 1900 году буровой станок сконструировал русский инженер Войслав.

 

Основное развитие геологоразведочного бурения в России (СССР) начинается с 1923 года на Курской Магнитной аномалии – КМА, а с 1925 года начинается разведка рудных месторождений Соликамска, Нижнего Тагила, Норильска – пока зарубежными станками,

До 1927 года в СССР колонковое бурение в твердых породах осуществлялось с использованием дорогих крупноалмазных коронок. С 1927 года была разработана технология и началось внедрение дробового бурения. Надо отметить, что до середины пятидесятых годов дробовое бурение полностью обеспечивало все объемы разведочного бурения в породах VII – XII категорий по буримости. Только с открытием Якутских алмазов в 1953 году в нашей стране дробовое бурение стадо замещаться алмазным.

И в разработке технологии дробового бурения, и во внедрении алмазного бурения самое активное участие принимала кафедра разведочного бурения МГРИ.

С 1928 года начинается выпуск отечественных буровых станков вращательного (колонкового) бурения КА-300, а с 1938 г.- КАМ-500. Эти станки, шпиндельные, с ручной рычажной подачей, совместно со Шведскими станками фирмы «Крелиус», обеспечивали весь объем бурения разведочных скважин до середины 50 –х. годов.

Еще в 1940 – 1943 годах на базе станка ударно-канатного бурения был создан первый станок вращательного бурения с подвижным вращателем и стало применяться шнековое бурение.

В 1946 году выпускается очень удачный буровой станок для бурения из подземных выработок с винтовой подачей ГП-1.

В 1947 году завод им. Воровского (ЗИВ) на Урале выпускает станки с рычажно-винтовой подачей ЗИВ-75 и ЗИВ-150 (с самоходным вариантом на автомашине -СБУД-150-ЗИВ).

С 1952 года начался выпуск простых и надежных шпиндельных буровых станков с гидравлической подачей Ленинградским заводом им. Фрунзе – ЗИФ. Выпускались 3 типоразмера: ЗИФ-300, ЗИФ-650 и ЗИФ-1200. Два из этих станков живы и по сей день (ЗИФ-650М под маркой - СКТО-65 и ЗИФ-1200МР под маркой - СКТО-75).

В 1946 году было образовано Министерство геологии СССР, которое возглавило все геологические и технические работы в геологоразведке страны. С 1975 по 1989 год министром геологии СССР был наш человек - выпускник МГРИ группы РТ-48 Евгений Александрович Козловский

Еще в начале тридцатых годов был создан центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт – ЦНИГРИ, в котором начали проводить работы по созданию мелкоалмазных коронок. В сороковые годы в разработке технологии и техники разведочного бурения, кроме МГРИ принимали участие буровые кафедры в Ленинградском и Свердловском горных институтах и в Днепропетровском политехническом институте.

В 1946 году в Москве было создано «ЦКБ позднее СКБ (Специальное конструкторское бюро) Министерства геологии СССР», в котором большинство специалистов составляли выпускники МГРИ. Ими были разработаны и внедрены гидроударники, и фактически создано гидроударное бурение, затем были разработаны и успешно внедрены снаряды со съемным керноприемникомКССК-76 и комплекты с гидравлическим транспортом керна – КГК-100. В отделении СКБ разработаны комплекты приборов для контроля процесса бурения типа КУРС-411, КУРС-613, РУМБ и другие.

В 1955 году в Ленинграде образован Всесоюзный институт техники разведки – «ВИТР». С участием ВИТР’а и СКБ были разработаны шпиндельные буровые станки нового поколения с гидравлической подачей с элементами автоматизации, серии - «СКБ»(Станок Колонкового Бурения). Созданы УКБ(1)-12,5/25, СКБ-2 – 50/100 (последних сделано всего 2 экземпляра – один из них в музее на Сергиево-Посадском полигоне МГРИ-РГГРУ), УКБ-3 – 200/300 (впоследствии с производства сняты из-за конструктивных недостатков), СКБ-4, СКБ-5, (а вот СКБ-6 в серию не пошел), СКБ-7 и СКБ-8. (УКБ - Установка Колонкового Бурения). В ВИТРЕ разработаны конструкции и организовано производство улучшенных алмазных буровых коронок, разработаны и внедрены комплекты снарядов со съемным керноприемником ССК-46, ССК-59 и ССК-76.

В начале девяностых годов в ВИТРе были разработаны конструкции современных буровых станков с подвижным вращателем – АБ-2, АБ-5 и роботизированный буровой комплекс РБК-4. К большому сожалению, в связи с перестройкой экономики в нашей стране, производству отечественных буровых станков предпочли закупку более качественных, но и более дорогих, импортных буровых станков.

В настоящее время, в связи с импортозамещением, целесообразно и необходимо создать и начать выпуск отечественных современных высокооборотных буровых станков с подвижным вращателем и с системой «автоперехват».

История МГРИ - РГГРУ

В сентябре 1918 года была создана Московская Горная Академия, в которой был геологоразведочный факультет, официально считающийся родоначальником МГРИ-РГГРУ.

В 1930 году из МГА выделился единственный в своем роде Московский Геологоразведочный Институт – МГРИ,Таким образом, МГРИ-РГГРУ имеет два года рождения – 1918 год и 1930 год.

С 1931 по 1941 г. Техническими вопросами геологоразведки занималась кафедра «Разведочного дела» под руководством В.М.Крейтора. В это время на кафедре работали основоположники разведочного бурения Б.И.Воздвиженский, Н.И.Куличихин, С.А.Волков.

В 1946 году из кафедры разведочного дела выделилась кафедра «Техники разведки», а с 1947 года в МГРИ была (впервые в стране) организована специальность «Техника разведки - РТ». С 1948 года такая специальность создана также в Ленинградском горном, Свердловском горном и в Днепропетровском политехническом институтах.

Только из первых четырех выпусков РТ МГРИ вышло 10 докторов наук по технике разведки, один министр геологии СССР, один зам. Министра, 3 начальника территориальных геологических управлений.

В 1951 году из кафедры «Техники разведки» было создано две кафедры: кафедра горного дела во главе с Н.И. Куличихиным и кафедра разведочного бурения,возглавленнаяБ.И.Воздвиженским(с 2009 года «Кафедра бурения скважин», сейчас кафедра «Современных технологий бурения скважин»). И в разработке технологии дробового бурения, и во внедрении алмазного бурения самое активное участие принимала кафедра разведочного бурения МГРИ.

Сотрудники кафедры внесли существенный вклад в создание буровых станков для бурения инженерно-геологических скважин, во внедрение и совершенствование алмазного бурения, бурения с эмульсионными промывочными жидкостями и с пеной, в разработку технологий получения кондиционного керна, в задачи оптимизации разведочного бурения. Кафедра была инициатором создания и внедрения в нашей стране снарядов со съемными керноприемниками – КССК. Выпускниками кафедры, работавшими в СКБ, были разработаны и внедрены гидроударники, и фактически создано гидроударное бурение, затем были разработаны и успешно внедрены снаряды со съемным керноприемникомКССК-76 и комплекты с гидравлическим транспортом керна – КГК-100.

megaobuchalka.ru

История развития технологии бурения в России. — Студопедия.Нет

Первоначально в нашей стране использовались бурение для строительства соляных скважин. Информация о бурении скважин для поисков нефти относиться к 30- м годам 19 в. на Тамани. По предложению горного инженера Н. И. Воскобойникова в 1848 году на Биби-Эйбате была пробурена скважина с помощью бура, из которой получена нефть. Это была первая нефтяная скважина в мире, построенная с помощью бурения с использованием способа непрерывной очистки скважины от пробуренной породы промывкой жидкостью. Способ очистки скважины от пробуренной породы промывкой жидкостью был предложен в 1846 году французским инженером Фовелем. Он предложил в процессе бурения скважины с поверхности наносами прокачивать воду, которая при постоянной циркуляции в скважине будет выносить из нее на поверхность мелкие частицы пробуренной породы.

В конце 1880- х годов в США впервые было испытано вращательное бурение при бурении скважины на нефть с применением непрерывной промывки ствола скважины глинистым раствором для выноса на поверхность пробуренной породы. В России вращательное бурение скважин с промывкой было применено впервые в 1902 году.

В 1922 году советским инженером М.А.Капелюшниковым был изобретен первый турбобур, который представлял собой одноступенчатую гидравлическую турбину с редуктором. Вода, которая раньше только вымывала из скважины разрушенную породу, стала вращать бур Теперь, прежде чем достигнуть дна скважины, глинистый раствор вращал маленькую турбину, прикрепленную к самому буровому инструменту.  В 1939г российский ученый П.П.Шумилов усовершенствовал одноступенчатый турбобур в многоступенчатый. В 1899 году в России был запатентован электробур. Этот электробур вначале представлял из себя электродвигатель, соединяющийся с долотом, и подвешивался на канате. В 1938 году советскими инженерами А. П. Островским и Н. В. Александровым был создан современный электробур. Первые нефтяные скважины пробурили электробуром в 1940 г. У этой машины колонна труб тоже не вращается, работает только сам буровой инструмент. Но вращает его не водяная турбина, а электрический двигатель, помещенный в стальную рубашку — кожух, заполненный маслом. Масло все время находится под высоким давлением, поэтому окружающая вода не может проникнуть в двигатель. Чтобы мощный двигатель мог поместиться в узкой нефтяной скважине, пришлось делать его очень высоким, и двигатель получился похожим на столб: диаметр у него, как у блюдца, а высота—6-7 м.

Широкое применение получил метод наклонно направленного кустового бурения, когда с одной площадки буриться наклонным способом 15 и более скважин. Этот метод успешно применяется в условиях заболоченных мест, при бурении скважин с морских буровых платформ, для сохранения плодородных пахотных земель и т. д.

 Скважины бурятся вертикальные, наклонные, горизонтальные.

 

Методы бурения скважин с начала бурения по настоящее время. Рост глубин бурения скважин и соответственно рост добычи нефти. Время бурения скважин.

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом, подвешенным на канате . Буровой инструмент включает также ударную штангу и канатный замок . Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку, похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Турбобур - это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель - это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

Совершенствование механизированного ударного способа бурения (ударно-штангового и ударно-канатного) позволило наращивать объемы бурения скважин и, соответственно, увеличивать количество эксплуатационных скважин, а также увеличивать глубины нефтяных скважин. Так, в 1872 году в районе Баку эксплуатировались две нефтяные скважины, в 1873 г. - 17, в 1874 г. - 50, в 1877 году уже 296 скважин. В 1873 году в Бакинском районе средняя глубина нефтяных скважин составляла 22 м, в 1883 г. - 59 м, в 1893 г. - 114 м, а к 1900 году в этом районе бурили скважины с глубиной до 300 м, а затем - до 400-500 м.

Росла и добыча нефти. Если за 50 лет с 1821 г. по 1872 г. в России было добыто 361 тыс. т нефти, то уже за один 1879 год было добыто 402 тыс. т, в 1882 г. - 827 тыс. т, а в 1892 г. - 4670 тыс. т.

 

studopedia.net

История развития отрасли по бурению | VseOBurenii.com

Археологические раскопки свидетельствуют тому, что история бурения уходит в далекое прошлое. Еще 25 тис. лет назад первобытные люди сверлили отверстия в инструментах, которые они изготовляли, с помощью кремневого бура.

Так же известно, что египтяне около 6000 лет назад уже были знакомы с принципами алмазного бурения. Они использовали бронзовые бурильные инструменты с наконечниками, армированными драгоценными камнями, в ходе создания пирамид.

В работах философа Конфуция, которые были написаны в 600 г. до н.э., были описаны китайские скважины для добычи воды и соляных рассолов. Такие скважины сооружались с помощью метода ударного бурения и достигали глубины 900 м. время от времени китайцы в ходе бурения натыкались на нефть или газ, как, например, в Сычуане из скважин глубиной около 240 м добывали газ, который использовался для выпаривания соли.

Первая скважина в США была пробурена для поисков соляного раствора в 1806 г. не далеко от города Чарлстона. В ходе дальнейших поисков рассолов в 1826 г. в штате Кентукки случайно была обнаружена нефть. Именно в 30-ым годам ХIХ ст. американцы начали применять бурение для поисков нефти.

Первая нефтяная скважина в мире была сооружена на Кавказе в 1848 г. Этому событию посодействовал на то время член Совета Главного Управления Закавказского края В.Н. Семенов, он добился от министерства финансов выделения необходимых средств для начала буровых работ. До недавнего времени считалось что первая нефтяная скважина была пробурена в США, но доказательством того что это заблуждения послужили найденные документы о работах под руководством В.Н. Семенова.

Лишь в 1859 г. в США пробурили первую нефтяную скважину, бурение выполнялось по заданию фирмы «Сенека ойл компани». За два месяца удалось пробурить скважину всего 22 м, но она таки дала нефть. В конце 80-х годов ХIХ ст. в г. Новый Орлеан впервые было применено вращательное бурение на нефть с промывкой скважин глинистым раствором. В России такой метод бурения начали применять лишь в 1902 году.

В 1899 г. в России был запатентован электробур. Это был электродвигатель, который был соединен с долотом и был подвешен на канате. Уже в 1938 г. была разработана его современная конструкция, а через два года таким электробуром пробурили первую скважину.

В 1922 г. советским инженером М.А. Капелюшниковым был изобретен турбобур, представляющий собой одноступенчатую гидравлическую турбину, которая приводилась во вращение промывочной жидкостью.

Бурение на море впервые было осуществлено в Тихом океане в 1897 г. В России первая морская скважина была пробурена в бухте Ильича на искусственно созданном островке.

Самая глубокая в мире скважина пробурена в России на Кольском полуострове. В 1983 году бурение дало непревзойденный до сих пор результат, глубина превысила 12 км.
Работы были приостановлены. Результаты бурения на Кольском полуострове были представлены на Международном геологическом конгрессе. Делегаты конгресса увидели собственными глазами, что на Кольском полуострове была достигнута рекордная глубина бурения. 27 сентября 1984 года бурильные работы возобновились, с началом работ произошла крупная авария. За то время пока были приостановлены работы, в стенках скважины которые не были закреплены зацементированной стальной трубой, неизбежно произошли изменения. И в результате новых попыток бурить, буровые трубы переломались. Пришлось начинать бурение с 7 км. Лишь через 6 лет в 1990 году была достигнута максимальная глубина – 12 262 км. Прекратили бурение в 1992 году.

vseoburenii.com

История бурения | VseOBurenii.com - Все о бурении!

Первые скважины в мировой практике, были пробурены более 2 тысяч лет назад, в Китае. Их назначением была добыча солевых растворов. Роль инструмента выполняли штанги из бамбука, которые передавали ударные нагрузки на подобие долота. В скважину эти штанги опускались при помощи канатов, изготовленных из индийского тростника. Глубина таких скважин достигала 900 метров, при их диаметре 120-150 мм.

В России первые скважины были пробурены в IX столетии. Они сооружались с применением ударного штангового бурения, и их назначением была добыча растворов поваренной соли. Роль инструмента, для исключения ржавления, выполняли деревянные буровые штанги. Крепление стенок также производилось деревянными обсадными трубами.

С течением времени, началась активная добыча соли В Балхане – XII столетие и Соликамске – XVI столетие.

В США, в Западной Виргинии, недалеко от Чарлстона, в 1806 г была пробурена первая скважина для добычи соляного раствора.

Колодец для воды, пробуренный и закрепленный обсадными трубами, впервые был сооружен во Франции, провинции Артуа в 1126 году. Именно с этого момента получили свое название артезианские скважины – скважины с напорной водой.

В современности, основной причиной развития способов, техники и технологии бурения, была необходимость снабжения городов питьевой водой. В Одессе, 1831 году, было основано общество “Общество артезианских фонтанов”. Им было пробурено четыре скважины, от 36 до 189 м.

1831 г – начало бурения скважин в Петербурге; 1833 г – в Керчь и Симферополь; 1834 – Евпатория, Казань, Тамбов; 1836 – Астрахань.

Первая артезианская скважины в Москве была пробурена на Яузском бульваре в 1876 году. Ее глубина составляла 458 м. Первая буровая артезианская скважина на воду в Киеве была пробурена в 1844 г.

 

 

Переломным моментом, давшим начало прогрессированию бурения является развитие нефтедобычи. Впервые, скважина на нефть была пробурена в США в Кентукки, недалеко от Бернсвилла. При этом нахождение нефти было случайным, поскольку назначением этой скважины был поиск соляных рассолов. Проект первой скважины для поиска нефти, разработал американец Дрейк в 1859 г. Она была пробурена 29 августа 1859 г. Нефть встретили на глубине 20 м (71 фут). Успех по бурению данной скважины, положил начало развития нефтяной промышленности в США.

Первая нефтяная скважина в России была пробурена на Северном Кавказе, недалеко от Анапы в 1864 году.


Если девушка имеет вьющиеся локоны, то когда-нибудь она обязательно захочет их выпрямить (каждая вторая, согласно статистике). И тут на помощь приходит специальная процедура, которая сможет выпрямить локоны даже после химической завивки. Подробнее узнать о кератиновом выпрямлении волос вы можете на Aboutbeauty.com.ua!

vseoburenii.com

История развития технологии бурения в России — Студопедия

Первоначально в нашей стране использовались бурение для строительства соляных скважин. Информация о бурении скважин для поисков нефти относиться к 30- м годам 19 в. на Тамани. По предложению горного инженера Н. И. Воскобойникова в 1848 году на Биби-Эйбате была пробурена скважина с помощью бура, из которой получена нефть. Это была первая нефтяная скважина в мире, построенная с помощью бурения с использованием способа непрерывной очистки скважины от пробуренной породы промывкой жидкостью. Способ очистки скважины от пробуренной породы промывкой жидкостью был предложен в 1846 году французским инженером Фовелем. Он предложил в процессе бурения скважины с поверхности наносами прокачивать воду, которая при постоянной циркуляции в скважине будет выносить из нее на поверхность мелкие частицы пробуренной породы.

В конце 1880- х годов в США впервые было испытано вращательное бурение при бурении скважины на нефть с применением непрерывной промывки ствола скважины глинистым раствором для выноса на поверхность пробуренной породы. В России вращательное бурение скважин с промывкой было применено впервые в 1902 году.

В 1922 году советским инженером М.А.Капелюшниковым был изобретен первый турбобур, который представлял собой одноступенчатую гидравлическую турбину с редуктором. Вода, которая раньше только вымывала из скважины разрушенную породу, стала вращать бур Теперь, прежде чем достигнуть дна скважины, глинистый раствор вращал маленькую турбину, прикрепленную к самому буровому инструменту. В 1939г российский ученый П.П.Шумилов усовершенствовал одноступенчатый турбобур в многоступенчатый. В 1899 году в России был запатентован электробур. Этот электробур вначале представлял из себя электродвигатель, соединяющийся с долотом, и подвешивался на канате. В 1938 году советскими инженерами А. П. Островским и Н. В. Александровым был создан современный электробур. Первые нефтяные скважины пробурили электробуром в 1940 г. У этой машины колонна труб тоже не вращается, работает только сам буровой инструмент. Но вращает его не водяная турбина, а электрический двигатель, помещенный в стальную рубашку — кожух, заполненный маслом. Масло все время находится под высоким давлением, поэтому окружающая вода не может проникнуть в двигатель. Чтобы мощный двигатель мог поместиться в узкой нефтяной скважине, пришлось делать его очень высоким, и двигатель получился похожим на столб: диаметр у него, как у блюдца, а высота—6-7 м.


Широкое применение получил метод наклонно направленного кустового бурения, когда с одной площадки буриться наклонным способом 15 и более скважин. Этот метод успешно применяется в условиях заболоченных мест, при бурении скважин с морских буровых платформ, для сохранения плодородных пахотных земель и т. д.

Скважины бурятся вертикальные, наклонные, горизонтальные.

studopedia.ru

1.3. Краткая история бурения нефтяных и газовых скважин

Первые скважины в истории человечества бурили ударно-канатным способом за 2000 лет до нашей эры для добычи рассолов в Китае.

До середины 19 века нефть добывалась в небольших количествах, в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на дневную поверхность. Со второй половины 19 века спрос на нефть стал возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием на их основе промышленности, которая требовала больших количеств смазочных веществ и более мощных, чем сальные свечи, источников света.

Исследованиями последних лет установлено, что первая скважина на нефть была пробурена ручным вращательным способом на Апшеронском полуострове (Россия) в 1847 г. по инициативе В.Н. Семенова. В США первая скважина на нефть (25м) была пробурена в Пенсильвании Эдвином Дрейком в 1959 г. Этот год считается началом развития нефтедобывающей промышленности США. Рождение российской нефтяной промышленности принято отсчитывать от 1964 г., когда на Кубани в долине реки Кудако А.Н. Новосильцев начал бурить первую скважину на нефть (глубиной 55 м) с применением механического ударно-канатного бурения.

На рубеже 19-20 веков были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания. Внедрение их в практику привело к бурному развитию мировой нефтедобывающей промышленности.

В 1901 г в США впервые было применено вращательное роторное бурение с промывкой забоя циркулирующим потоком жидкости. Необходимо отметить, что вынос выбуренной породы циркулирующим потоком воды изобрел в 1848 г. французский инженер Фовелль и впервые применил этот способ при бурении артезианской скважины в монастыре св. Доминика. В Росси роторным способом первая скважина была пробурена в 1902 г. на глубину 345 м в Грозненском районе.

Одной из труднейших проблем, возникших при бурении скважин, особенно при роторном способе, была проблема герметизации затрубного пространства между обсадными трубами и стенками скважины. Решил эту проблему русский инженер А.А. Богушевский, разработавший и запатентовавший в 1906 г. способ закачки цементного раствора в обсадную колонну с последующим вытеснением его через низ (башмак) обсадной колонны в затрубное пространство. Этот способ цементирования быстро распространился в отечественной и зарубежной практике бурения.

В 1923 г. выпускник Томского технологического института М.А. Капелюшников в соавторстве с С.М. Волохом и Н.А. Корнеевым изобрели гидравлический забойный двигатель – турбобур, определивший принципиально новый путь развития технологии и техники бурения нефтяных и газовых скважин. В 1924 г. в Азербайджане была пробурена первая в мире скважина с помощью одноступенчатого турбобура, получившего название турбобура Капелюшникова.

Особое место занимают турбобуры в истории развития бурения наклонных скважин. Впервые наклонная скважина была пробурена турбинным способом в 1941 г. в Азербайджане. Совершенствование такого бурения позволило ускорить разработку месторождений, расположенных под дном моря или под сильно пересеченной местностью (болота Западной Сибири). В этих случаях бурят несколько наклонных скважин с одной небольшой площадки, на строительство которой требуется значительно меньше затрат, чем на сооружение площадок под каждую буровую при бурении вертикальных скважин. Такой способ сооружения скважин получил наименование кустового бурения.

В 1937-40 гг. А.П. Островским, Н.Г. Григоряном , Н.В. Александровым и другими была разработана конструкция принципиально нового забойного двигателя – электробура.

В США в 1964 г. был разработан однозаходный гидравлический винтовой забойный двигатель, а в 1966 в России разработан многозаходный винтовой двигатель, позволяющий осуществлять бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин на нефть и газ.

В Западной Сибири первая скважина, давшая мощный фонтан природного газа 23 сентября 1953 г. была пробурена у пос. Березово на севере Тюменской области. Здесь, в Березовском районе зародилась в 1963 г. газодобывающая промышленность Западной Сибири. Первая нефтяная скважина в Западной Сибири зафонтанировала 21 июня 1960 г. на Мулымьинской площади в бассейне реки Конда.

studfile.net

История развития и области применения бурения скважин

Зарождение собственно бурения, т. е. получения глубокого отверстия в недрах Земли, относят как минимум к VII в. до н. э. – философ Конфуций за 600 лет до н. э. уже сообщал о китайских скважинах глубиной 500 м. Этот рекорд глубины был побит только в XIX в.

Египтяне за несколько тысяч лет до нашей эры применяли алмазное бурение при строительстве пирамид.

Скважины бурились для добычи соляных растворов и питьевой воды. Иногда вместе с ними получали нефть и газ.

Первые скважины на воду были пройдены в XII в. во Франции (провинция Артуа; отсюда и название «артезианские скважины», «артезианские воды»).

Алмазное бурение было вновь «изобретено» в Европе в 1863 г. часовщиком Георгом Лешо и применено для бурения шпуров при проходке в Альпах туннеля Мон-Сени. Позже стали применять алмазное бурение для целей разведки.

Среди конструкторов алмазных буровых станков следует отметить шведского инженера Крелиуса, предложившего в 1887 г. удачную конструкцию станков, получивших позже широкое распространение.

В 1899 г. инженер Девис впервые применил дробовое бурение. В 1914 г. инженер Ломан получил первые твердые сплавы, которые применяются во многих областях техники, в том числе и в бурении.

На основе архивных материалов установлено, что на Руси буровые скважины начали сооружать с XI в. для добычи соляного раствора в целях вываривания из него поваренной соли.

В 30-х годах XVIII столетия было освоено бурение скважин для водоснабжения городов Петербурга, Риги, Одессы и др.

В Российской империи бурение скважин на нефть начали осуществлять только в XIX столетии. До этого добыча нефти производилась из колодцев и шурфов. Так, на Апшеронском полуострове колодезная добыча нефти была развита еще в X в.

Годом рождения российской нефтяной промышленности принято считать 1864 г. – год перехода от ручного способа бурения нефтяных скважин к механическому ударному способу, первозачинателем которого был А. Н. Новосильцев. Первая скважина была пробурена в районе р. Кудако на Кубани.

Массовое бурение нефтяных скважин на Апшеронском полуострове началось с 1871 г., а в районе Грозного – с 1893 г. К началу Первой мировой войны техника нефтяного бурения в этих двух районах, а также в Урало-Эмбенском, Майкопском районах, на Ухте, в Средней Азии достигла довольно высокого уровня. В Азербайджане был создан так называемый «бакинский» способ машинного ударного бурения, получивший распространение впоследствии и в других странах.

В других районах России в основном применялся американский способ ударного бурения на канате.

Если в ударном бурении русская техника к началу Первой мировой войны получила известное развитие, то в области более прогрессивного метода – вращательного (роторного) бурения – наблюдалось некоторое отставание от зарубежных стран.

Роторный способ бурения был впервые применен в 1901 г. в США и очень быстро получил там широкое распространение. Он позволил ускорить проходку скважин и уменьшить их стоимость по сравнению с ударным способом.

В России первая скважина роторным способом была пробурена лишь в 1911 г. в Баку. Внедрялся этот способ медленно. В течение 1911–1920 гг. было пробурено роторным способом всего лишь 35 скважин.

В годы Первой мировой войны российская нефтяная промышленность пришла в состояние упадка, и поэтому с момента национализации нефтяной промышленности в Советском Союзе (1918 г.) техническая база для бурения скважин создавалась почти заново. Ударное бурение во многих районах было заменено роторным способом. Вместо парового привода стали применять электропривод.

Изобретенный в 1923 г. М. А. Капелюшниковым турбобур определил пути развития техники бурения нефтяных и газовых скважин в СССР. В 1924 г. была пробурена первая в мире скважина турбинным способом. К 1940 г. под руководством П. П. Шумилова был создан многоступенчатый турбобур, вытеснивший в ряде районов роторный способ бурения.

В 1937 г. А. П. Островский, А. В. Александров и другие обосновали принципиальную возможность создания электробура для бурения нефтяных и газовых скважин. В 1940 г. на нефтяных промыслах Азербайджана были проведены первые испытания электробура. В дальнейшем электробурение получило широкое распространение в промышленных условиях. Развивались и совершенствовались другие методы и способы бурения: способ наклонного бурения скважин турбобурами, турбинный метод проходки скважин двумя и тремя стволами, методы проходки скважин: бурение без подъема бурильной колонны для смены долота, бурение с применением забойного гидроударника, бурение скважин на шлангокабеле и т. д. Однако основным видом бурения и в наши дни осталось роторное бурение. В настоящее время в мире ежегодно проходятся миллионы метров разведочных скважин.

Даже при небольших глубинах буровые скважины проходятся во много раз быстрее горно-разведочных выработок (шурфов, дудок, разведочных шахт и др.), а при разведке на значительных глубинах бурение остается незаменимым способом. Так, максимально достигнутая скорость проходки вертикальных шахт глубиной до 500 м не превышает 200 м в месяц, а скорость бурения скважин глубиной свыше 1000 м нередко достигает 2500–3000 м на станко-месяц. Разведочное бурение остается единственным способом разведки при тяжелых гидрогеологических условиях района, когда проведение горно-разведочных выработок весьма затруднительно.

Как уже отмечалось выше, бурение охватывает ряд областей человеческой деятельности. Техническая сложность и большие объемы выполняемых работ выдвигают разведочное бурение на одно из первых мест по востребованности при проведении ГРР, а следовательно, и по потребности в квалифицированных инженерных кадрах. В то же время горный инженер, имеющий знания методов, техники и технологии проведения буровых работ, или опыт работы в разведочном бурении, сможет более эффективно реализовывать себя как специалист при решении ряда проблем при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

studfile.net

История развития и области применения бурения скважин

Зарождение собственно бурения, т. е. получения глубокого отверстия в недрах Земли, относят как минимум к VII в. до н. э. – философ Конфуций за 600 лет до н. э. уже сообщал о китайских скважинах глубиной 500 м. Этот рекорд глубины был побит только в XIX в.

Египтяне за несколько тысяч лет до нашей эры применяли алмазное бурение при строительстве пирамид.

Скважины бурились для добычи соляных растворов и питьевой воды. Иногда вместе с ними получали нефть и газ.

Первые скважины на воду были пройдены в XII в. во Франции (провинция Артуа; отсюда и название «артезианские скважины», «артезианские воды»).

Алмазное бурение было вновь «изобретено» в Европе в 1863 г. часовщиком Георгом Лешо и применено для бурения шпуров при проходке в Альпах туннеля Мон-Сени. Позже стали применять алмазное бурение для целей разведки.

Среди конструкторов алмазных буровых станков следует отметить шведского инженера Крелиуса, предложившего в 1887 г. удачную конструкцию станков, получивших позже широкое распространение.

В 1899 г. инженер Девис впервые применил дробовое бурение. В 1914 г. инженер Ломан получил первые твердые сплавы, которые применяются во многих областях техники, в том числе и в бурении.

На основе архивных материалов установлено, что на Руси буровые скважины начали сооружать с XI в. для добычи соляного раствора в целях вываривания из него поваренной соли.

В 30-х годах XVIII столетия было освоено бурение скважин для водоснабжения городов Петербурга, Риги, Одессы и др.

В Российской империи бурение скважин на нефть начали осуществлять только в XIX столетии. До этого добыча нефти производилась из колодцев и шурфов. Так, на Апшеронском полуострове колодезная добыча нефти была развита еще в X в.

Годом рождения российской нефтяной промышленности принято считать 1864 г. – год перехода от ручного способа бурения нефтяных скважин к механическому ударному способу, первозачинателем которого был А. Н. Новосильцев. Первая скважина была пробурена в районе р. Кудако на Кубани.

Массовое бурение нефтяных скважин на Апшеронском полуострове началось с 1871 г., а в районе Грозного – с 1893 г. К началу Первой мировой войны техника нефтяного бурения в этих двух районах, а также в Урало-Эмбенском, Майкопском районах, на Ухте, в Средней Азии достигла довольно высокого уровня. В Азербайджане был создан так называемый «бакинский» способ машинного ударно- го бурения, получивший распространение впоследствии и в других странах.

В других районах России в основном применялся американский способ ударного бурения на канате.

Если в ударном бурении русская техника к началу Первой мировой войны получила известное развитие, то в области более прогрессивного метода – вращательного (роторного) бурения – наблюдалось некоторое отставание от зарубежных стран.

Роторный способ бурения был впервые применен в 1901 г. в США и очень быстро получил там широкое распространение. Он позволил ускорить проходку скважин и уменьшить их стоимость по сравнению с ударным способом.

В России первая скважина роторным способом была пробурена лишь в 1911 г. в Баку. Внедрялся этот способ медленно. В течение 1911–1920 гг. было пробурено роторным способом всего лишь 35 скважин.

В годы Первой мировой войны российская нефтяная промышленность пришла в состояние упадка, и поэтому с момента национализации нефтяной промышленности в Советском Союзе (1918 г.) техническая база для бурения скважин создавалась почти заново. Ударное бурение во многих районах было заменено роторным способом. Вместо парового привода стали применять электропривод.

Изобретенный в 1923 г. М. А. Капелюшниковым турбобур определил пути развития техники бурения нефтяных и газовых скважин в СССР. В 1924 г. была пробурена первая в мире скважина турбинным способом. К 1940 г. под руководством П. П. Шумилова был создан многоступенчатый турбобур, вытеснивший в ряде районов роторный способ бурения.

В 1937 г. А. П. Островский, А. В. Александров и другие обосновали принципиальную возможность создания электробура для бурения нефтяных и газовых скважин. В 1940 г. на нефтяных промыслах Азербайджана были проведены первые испытания электробура. В дальнейшем электробурение получило широкое распространение в промышленных условиях. Развивались и совершенствовались другие методы и способы бурения: способ наклонного бурения скважин турбобурами, турбинный метод проходки скважин двумя и тремя стволами, методы проходки скважин: бурение без подъема бурильной колонны для смены долота, бурение с применением забойного гидроударника, бурение скважин на шлангокабеле и т. д. Однако основным видом бурения и в наши дни осталось роторное бурение. В настоящее время в мире ежегодно проходятся миллионы метров разведочных скважин.

Даже при небольших глубинах буровые скважины проходятся во много раз быстрее горно-разведочных выработок (шурфов, дудок, разведочных шахт и др.), а при разведке на значительных глубинах бурение остается незаменимым способом. Так, максимально достигнутая скорость проходки вертикальных шахт глубиной до 500 м не превышает 200 м в месяц, а скорость бурения скважин глубиной свыше 1000 м нередко достигает 2500–3000 м на станко-месяц. Разведочное бурение остается единственным способом разведки при тяжелых гидрогеологических условиях района, когда проведение горно-разведочных выработок весьма затруднительно.

Как уже отмечалось выше, бурение охватывает ряд областей человеческой деятельности. Техническая сложность и большие объемы выполняемых работ выдвигают разведочное бурение на одно из первых мест по востребованности при проведении геологоразведочных работ (ГРР), а следовательно, и по потребности в квалифицированных инженерных кадрах. В то же время горный инженер, имеющий знания методов, техники и технологии проведения буровых работ, или опыт работы в разведочном бурении, сможет более эффективно реализовывать себя как специалист при решении ряда проблем при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

studfile.net

История развития и области применения бурения скважин

Зарождение собственно бурения, т. е. получения глубокого отверстия в недрах Земли, относят как минимум к VII в. до н. э. – философ Конфуций за 600 лет до н. э. уже сообщал о китайских скважинах глубиной 500 м. Этот рекорд глубины был побит только в XIX в.

Египтяне за несколько тысяч лет до нашей эры применяли алмазное бурение при строительстве пирамид.

Скважины бурились для добычи соляных растворов и питьевой воды. Иногда вместе с ними получали нефть и газ.

Первые скважины на воду были пройдены в XII в. во Франции (провинция Артуа; отсюда и название «артезианские скважины», «артезианские воды»).

Алмазное бурение было вновь «изобретено» в Европе в 1863 г. часовщиком Георгом Лешо и применено для бурения шпуров при проходке в Альпах туннеля Мон-Сени. Позже стали применять алмазное бурение для целей разведки.

Среди конструкторов алмазных буровых станков следует отметить шведского инженера Крелиуса, предложившего в 1887 г. удачную конструкцию станков, получивших позже широкое распространение.

В 1899 г. инженер Девис впервые применил дробовое бурение. В 1914 г. инженер Ломан получил первые твердые сплавы, которые применяются во многих областях техники, в том числе и в бурении.

На основе архивных материалов установлено, что на Руси буровые скважины начали сооружать с XI в. для добычи соляного раствора в целях вываривания из него поваренной соли.

В 30-х годах XVIII столетия было освоено бурение скважин для водоснабжения городов Петербурга, Риги, Одессы и др.

В Российской империи бурение скважин на нефть начали осуществлять только в XIX столетии. До этого добыча нефти производилась из колодцев и шурфов. Так, на Апшеронском полуострове колодезная добыча нефти была развита еще в X в.

Годом рождения российской нефтяной промышленности принято считать 1864 г. – год перехода от ручного способа бурения нефтяных скважин к механическому ударному способу, первозачинателем которого был А. Н. Новосильцев. Первая скважина была пробурена в районе р. Кудако на Кубани.

Массовое бурение нефтяных скважин на Апшеронском полуострове началось с 1871 г., а в районе Грозного – с 1893 г. К началу Первой мировой войны техника нефтяного бурения в этих двух районах, а также в Урало-Эмбенском, Майкопском районах, на Ухте, в Средней Азии достигла довольно высокого уровня. В Азербайджане был создан так называемый «бакинский» способ машинного ударно- го бурения, получивший распространение впоследствии и в других странах.

В других районах России в основном применялся американский способ ударного бурения на канате.

Если в ударном бурении русская техника к началу Первой мировой войны получила известное развитие, то в области более прогрессивного метода – вращательного (роторного) бурения – наблюдалось некоторое отставание от зарубежных стран.

Роторный способ бурения был впервые применен в 1901 г. в США и очень быстро получил там широкое распространение. Он позволил ускорить проходку скважин и уменьшить их стоимость по сравнению с ударным способом.

В России первая скважина роторным способом была пробурена лишь в 1911 г. в Баку. Внедрялся этот способ медленно. В течение 1911–1920 гг. было пробурено роторным способом всего лишь 35 скважин.

В годы Первой мировой войны российская нефтяная промышленность пришла в состояние упадка, и поэтому с момента национализации нефтяной промышленности в Советском Союзе (1918 г.) техническая база для бурения скважин создавалась почти заново. Ударное бурение во многих районах было заменено роторным способом. Вместо парового привода стали применять электропривод.

Изобретенный в 1923 г. М. А. Капелюшниковым турбобур определил пути развития техники бурения нефтяных и газовых скважин в СССР. В 1924 г. была пробурена первая в мире скважина турбинным способом. К 1940 г. под руководством П. П. Шумилова был создан многоступенчатый турбобур, вытеснивший в ряде районов роторный способ бурения.

В 1937 г. А. П. Островский, А. В. Александров и другие обосновали принципиальную возможность создания электробура для бурения нефтяных и газовых скважин. В 1940 г. на нефтяных промыслах Азербайджана были проведены первые испытания электробура. В дальнейшем электробурение получило широкое распространение в промышленных условиях. Развивались и совершенствовались другие методы и способы бурения: способ наклонного бурения скважин турбобурами, турбинный метод проходки скважин двумя и тремя стволами, методы проходки скважин: бурение без подъема бурильной колонны для смены долота, бурение с применением забойного гидроударника, бурение скважин на шлангокабеле и т. д. Однако основным видом бурения и в наши дни осталось роторное бурение. В настоящее время в мире ежегодно проходятся миллионы метров разведочных скважин.

Даже при небольших глубинах буровые скважины проходятся во много раз быстрее горно-разведочных выработок (шурфов, дудок, разведочных шахт и др.), а при разведке на значительных глубинах бурение остается незаменимым способом. Так, максимально достигнутая скорость проходки вертикальных шахт глубиной до 500 м не превышает 200 м в месяц, а скорость бурения скважин глубиной свыше 1000 м нередко достигает 2500–3000 м на станко-месяц. Разведочное бурение остается единственным способом разведки при тяжелых гидрогеологических условиях района, когда проведение горно-разведочных выработок весьма затруднительно.

Как уже отмечалось выше, бурение охватывает ряд областей человеческой деятельности. Техническая сложность и большие объемы выполняемых работ выдвигают разведочное бурение на одно из первых мест по востребованности при проведении геологоразведочных работ (ГРР), а следовательно, и по потребности в квалифицированных инженерных кадрах. В то же время горный инженер, имеющий знания методов, техники и технологии проведения буровых работ, или опыт работы в разведочном бурении, сможет более эффективно реализовывать себя как специалист при решении ряда проблем при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

studfile.net


Смотрите также