Буровые работы

(изменение зенитного угла и азимута бурения) осуществляется отклоняющими

устройствами, например турбинными отклонителями. Бурение прямолинейно-

наклонных участков производится с помощью бурильных устройств, включающих

центрирующие и калибрующие элементы. Наибольшее отклонение от вертикали при

наклонно-направленном бурение (3836 м) получено в США в заливе Кука: на

остраве Сахалин отклонение составило 2453 м (1972).

V. МНОГОЗАБОЙНОЕ БУРЕНИЕ

В 1941 Н.С.Тимофеев предложил в устойчивых породах применять так

называемое многозабойное бурение.

В 1897 в Тихом океане, в районе остров Сомерленд (Калифорния, США),

впервые было осуществлено бурение на море. В 1924-25 в СССР вблизи бухты

Ильича на искусственно созданном островке вращательным способом была

пробурена первая морская скважина, давшая нефть с глубины 461 м. В 1934

Н.С.Тимофеевым осуществлено на острове Артема в Каспийском море кустовое

бурение, при котором несколько скважин бурятся с общей площадки, а в 1935

там же сооружено первое морское металлическое основание для бурения в море.

С 50-х гг. 20 в. применяется бурение для добычи нефти и газа со дна моря.

Созданы эстакады, плавающие буровые установки с затапливаемыми понтонами,

специальные буровые суда, разработаны методы динамической стабилизации

буровых установок при бурении на больших глубинах.

Основной метод бурения на нефть и газ в СССР (1970) - турбобурами (76%

метража пробуренных скважин), электробурами пройдено 1,5% метража,

остальное роторным бурением. В США преимущественно распространение получило

роторное бурение; в конце 60-х гг. при проведении наклонно-направленных

скважин начали применяться турбобуры. В странах Западной Европы турбобуры

применяются в наклонном бурении и при бурении вертикальных скважин

алмазными долотами. В 60-е гг. в СССР заметно возросли скорости и глубина

бурения на нефть и газ. Так, например, в Татарии скважины, бурящиеся

долотом диаметром 214 мм на глубину 1800 м, проходятся в среднем за 12-14

дней, рекордный результат в этом районе 8-9 дней. За 1963-69 в СССР средняя

глубина эксплуатационных нефтяных и газовых скважин возросла с 1627 до 1710

м. Самые глубокие скважины в мире - 7-8 км - пробурены в 60-е гг. (США). В

СССР в районе г. Баку пробурена скважина на глубину 6,7 км и в

Прикаспийской низменности (район Аралсор) на глубину 6,8 км. Эти скважины

пройдены в целях разведки на нефть и газ. Работы по сверхглубокому бурению

для изучения коры и верхней мантии Земли ведутся по международной программе

"Верхняя мантия Земли". В СССР по этой программе намечено пробурить в 5

районах ряд скважин глубиной до 15 км. Первая такая скважина начата

бурением на Балтийском щите в 1970. Эта скважина проходится методом

турбинного бурения.

Основное направление совершенствования бурения на нефть и газ в СССР -

создание конструкций турбобуров, обеспечивающих увеличение проходки

скважины на рейс долота (полное время работы долота в скважине до его

подъёма на поверхность). В 1970 созданы безредукторные турбобуры,

позволяющие осуществить оптимизацию режимов бурения шарошечными долотами в

диапазоне наиболее эффективных оборотов (от 150 до 400 в мин) и

использовать долота с перепадом давлений в насадках до 10 Мн/м2(100 атм)

вместо 1-1,5 Мн/м2(10-15 атм). Создаются турбобуры с высокой частотой

вращения (800-100 об/мин) для бурения алмазными долотами, обеспечивающими

при глубоком бурении многократное увеличение проходки и механической

скорости бурения за рейс. Разрабатываются новые конструкции низа бурильной

колонны, позволяющие бурить в сложных геологических условиях с минимальным

искривлением ствола скважины. Ведутся работы по химической обработке

промывочных растворов для облегчения и повышения безопасности процесса

бурения. Конструируются турбины с наклонной линией давления, которые

позволяют получить информацию о режиме работы турбобура на забое скважины и

автоматизировать процесс бурения.

VI. ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Развитие разведочного бурения связано с изобретением швейцарского

часовщиком Г.Лешо алмазного бура (1862), который состоял из стального

полого цилиндра, армированного алмазами и укрепленного на полой

металлической штанге (по ней в забой подавалась промывочная вода). Первая

работоспособная буровая установка с алмазным инструментом создана

французским инженером Перретом и привлекла внимание на Всемирной выставке в

Париже (1867), что послужило началом распространения алмазного бурения в

Европе и Америке. В 1850 в России был заложен ряд разведочных скважин на

каменный уголь.

В 1871 и 1872 около Бахмута и Славянска пробурены первые разведочные

скважины в России на каменную соль глубиной 90 и 120 м. Совершенствование

разведочного бурения в России в конце 19 в. связано с именем Войслава,

который в 1885 изобрёл, а в 1897 получил патент на бур для ручного бурения

скважин большого диаметра. Бур Войслава имел расширитель, позволяющий

увеличивать диаметр скважин, глубина которых достигла 22 м. В 1898 Войслав

совместно с Л.Кулешом получил патент на оригинальный станок для алмазного

бурения и в том же году разработал новый способ вставки алмазов в коронку,

позволивший применять мелкие алмазы. В 1899 в Америке инженером Дейвисом

предложено дробовое бурение. В период 1-й мировой войны для бурения

начинают применять по предложению немецкого инженера Ломана твёрдые сплавы

(так называемый воломит). Позднее эти сплавы применялись при бурении

разведочных скважин в районе Курской магнитной аномалии (1923).

Коренные изменения в технике бурения произошли в России после Великой

Октябрьской революции. С 1923 в СССР внедряется бурение с применением

твёрдых сплавов, а также дробовое бурение (1924-25); изготовление

отечественных твёрдых сплавов началось в 1929. В 1927 В.М Крейтером и

Б.И.Воздвиженским при колонковом бурении была успешно применена дробь. В

1925-26 на Сормовском заводе налажено производство ударно-канатных станков

типа "Кийстон" для разведки на золото (позднее типа "Эмпайр"). Несколько

лет спустя Н.И.Куличихиным разработаны первые отечественные станки (УА-75-

150) ударно-канатного бурения. В 1928-1929 развернулось производство

буровых станков колонкового вращательного бурения на Ижорском заводе

(Ленинград), им. Воровского (Свердловск) и др. В то время для колонкового

бурения на глубине до 500 м в основном применялись станки КА-300 и КА-500.

В послевоенные годы (начиная с 1947) было проведено коренное

переоборудование технических средств геологоразведочной службы:

усовершенствованы бурильные, обсадные и колонковые трубы; созданы новые

станки с рычажно-дифференциальной подачей (ЗИВ-75, ЗИВ-150); разработаны

новые конструкции многоскоростных станков с гидравлической подачей (ЗИФ-

300, ЗИФ-650, ЗИФ-1200, ВИТР-2000 и др.), обеспечивающие бурение скважин на

глубине 300-2000 м; создан ряд самоходных буровых установок; разработаны

средства автоматизации и механизации трудоёмких процессов и новые

конструкции породо-разрушающего инструмента.

В 1935 советский инженер В.Н.Комаров предложил машину ударно-

вращательного бурения, теоретические основы которого были разработаны

впоследствии Е.Ф.Эпштейном. В 1939 разрабатывается бурение погружными

пневмоударниками, а с 1940 внедряется вращательное бурение с

транспортировкой породы из скважины шнеками, которое получило

распространение в породах невысокой крепости при геофизических работах,

инженерно-геологических изысканиях, при бурении на воду и др. В СССР

разработана технология безнасосного бурения, обеспечивающего полный выход

керна в неустойчивых породах, и коренным образом усовершенствована

технология дробового бурения (С. А. Волков). После открытия месторождений

алмазов в Якутии шире применяют алмазный породоразрушающий инструмент, а с

1962 в бурении получили распространение синтетические алмазы. В

совершенствовании технологии алмазного бурения сыграли большую роль

советские учёные Ф.А.Шамшев, И.А.Уткин, Б.И.Воздвиженский, С.А.Волков и

др. Средняя месячная скорость бурения разведочных скважин в Донбассе

составила 265 м (1956), в Криворожском бассейне360 м (1956), а на Курской

магнитной аномалии 600 м (1965). При разведке крутопадающих рудоносных тел,

когда для пересечения их на разных горизонтах приходится проходить

несколько скважин, в целях сокращения их длины применяют направленное

многозабойное бурение, которое осуществляется с помощью отклоняющих

устройств, устанавливаемых в скважине на разных глубинах.

Разведочное бурение осуществляется в основном за счёт вращательного

способа, на который приходится (1970) около 80% метража пробуренных скважин

(50% бурение твердосплавным инструментом, 20% - алмазным инструментом, 10%

- дробью); в ограниченных объёмах применяются ударно-вращательное,

шнековое, вибрационное бурение и др.

Работы в области разведочного бурения направлены на: обеспечение

сохранности керна, извлекаемого с большой глубины; разработку аппаратуры и

надёжных методов опробования горных пород. Совершенствование техники и

технологии разведочного бурения на твёрдые полезные ископаемые направлено

на: замену дробового бурения алмазным; внедрение гидроударного бурения,

бескернового бурения с использованием боковых сверлящих грунтоносов;

дальнейшее улучшение технических средств и технологии бурения, разработку

новых способов разрушения горных пород при бурении; автоматизацию всех

производственных процессов.

VII. БУРЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ ШПУРОВ И СКВАЖИН

Машинное бурение шпуров и скважин взамен ручного, которое применялось

до начала 19 в. для отбойки крепких пород взрывом, начало внедряться в

конце 17 в., когда были изобретены первые буровые машины для сверления

горизонтальных шпуров. В 1683 механик Г.Гутман предложил машинное бурение.

В 1803 австрийский инженер Гайншинг, а в 1813 английский механик Травич

усовершенствовали выпускаемые буровые машины. В 1849 Кауч (США) получил

один из первых патентов на паровую буровую машину. В 1852 Колладон

(Швейцария) предложил буровую машину, работающую на сжатом воздухе. При

проходке Монт-Санисского тоннеля в 1861 Соммейе впервые применил поршневые

перфораторы для бурения шпуров, что позволило резко сократить сроки

строительства тоннеля. В конце 19 в. появляются молотковые перфораторы,

быстро вытеснившие менее производительные поршневые. В дальнейшем были

созданы высокочастотные и вращательно-ударные (50-е гг. 20 в.) бурильные

машины, установочные (пневмоподдержки, манипуляторы) и подающие

(автоподатчики) приспособления, буровые каретки, максимально

механизировавшие труд бурильщика. Бурение ведётся с удалением продуктов

разрушения промывкой. Создаются лёгкие и мощные электро-, пневмогидросвёрла

и высококачественный буровой инструмент, обеспечивающие вращательное

бурение шпуров в средней крепости породах. В 1965 в Кузбассе и в 1968 в

Киргизии применены бурильные агрегаты с электрогидроприводом для

вращательного и вращательно-ударного бурения шпуров.

С конца 19 - начала 20 вв. специалисты пытались создать

электроперфоратор, В 1879 немецкий изобретатель В.Сименс сделал неудачную

попытку применить электрический ток для приведения в действие бурильной

машины, предназначенный для бурения шпуров при взрывных работах. В 1885

американский изобретатель Дж. Вестингауз повторил эту попытку.

Впервые скважины, пробурённые тяжёлыми бурильными молотками, были

применены взамен шпуров для отбойки руды в начале 30-х гг. на подземных

рудниках комбината Апатит и в Кривом Роге. С этого периода начинается

создание машин для подземного бурения скважин. В середине 30-х гг.

внедряется метод штангового бурения взрывных скважин, применение которого

способствовало технической революции в разработке рудных месторождений

большой мощности. В 1935 А.А. Миняйло сконструировал станок для

вращательного бурения резцами диаметром до 150 мм в мягких породах. В

конце 30-х гг. на шахтах Кривого Рога внедрено многоперфораторное бурение

глубоких скважин. В 1938 А. К. Сидоренко предложено бурение погружными

перфораторами, входящими в скважину. В 1949-50 на подземных рудниках в СССР

испытаны буровые станки с погружными пневмоударниками (вращение

пневмоударника осуществлялось с поверхности через став буровых штанг). В

1954 Новосибирским институтом горного дела и Кузнецким металлургическим

комбинатом создан промышленный образец бурового станка БА-100 - первой

машины, в которой рабочим телом (энергоносителем) служит воздушно-водяная

смесь. После отработки эта смесь обеспечивает простое и надёжное

пылеподавление при бурении. Повсеместное внедрение высокопроизводительных

станков БА-100 на рудниках позволило широко распространить прогрессивную

систему разработки месторождений с отбойкой руды глубокими взрывными

скважинами. Эта машина явилась основой для создания в СССР серии буровых

машин (в том числе бурового полуавтомата НКР-100 в 1959) для пневмоударного

бурения скважин диаметром 85-100 мм и глубиной до 50 м, которыми в 50-60-х

гг. выполнено свыше 50% объёмов бурения при отбойке руд. С 60-х гг. этот

способ внедряется в практику бурения разведочных и глубоких

эксплуатационных скважин. С 1950 в СССР на подземных рудниках Алтая

разрабатываются и внедряются станки для бурения скважин шарошечными

долотами, один из которых (БШ-145) выпускается серийно. В 60-е гг. 20 в.

для подземного бурения скважин диаметром 60-70 мм разрабатываются

вращательно-ударные буровые машины, устанавливаемые на буровых каретках, а

также буровые станки с мощными бурильными молотками и независимым вращением

инструмента.

Бурение скважин для взрывных работ на карьерах начало применяться в

России на железорудных предприятиях Урала в 1908. В США в начале 20 в. для

бурения взрывных скважин на карьерах впервые применены ударно-канатные

станки. В СССР этот способ начинает применяться с 30-х гг. и до 60-х гг.

является основным в породах выше средней крепости для скважин диаметром 150-

300 мм. В 1932 Свердловским заводом "Металлист" выпущены станки ударно-

канатного бурения для карьеров. С 1939 в СССР осваивается вращательное

бурение скважин резцами с удалением буровой мелочи шнеками. В 1943 выпущен

на Урале (Богословский карьер) первый станок вращательного бурения (со

шнеком, на гусеничном ходу). С 1956-57 начинаются работы по шарошечному

бурению взрывных скважин на карьерах. В 1958 предложен комбинированный

ударно-шарошечный буровой инструмент, использование которого возможно на

станках вращательного бурения с пневматической продувкой скважин. В 1959

начат выпуск станков (СБО-1, СБО-2) огневого (термического) бурения для

крепких кварцсодержащих пород. Разрушение породы при этом происходит за

счёт быстрого разогрева поверхности забоя газовыми струями, вылетающими из

горелки с температурой 20000С и скоростью около 2000 м/сек. В 60-е гг.

разработан типовой ряд шарошечных станков (2СБШ-200, СБШ-250, СБШ-320) для

бурения взрывных скважин диаметром 200-300 мм и глубиной до 30 м.

Производительность станков 20-70 м в смену. Перспективны работы по созданию

комбинированных термомеханических способов разрушения.

Бурение взрывных скважин на карьерах в СССР осуществляется в основном

(1970) шарошечным способом (около 70% метража скважин), распространено

шнековое бурение (около 20%), 10% метража скважин приходится на остальные

способы бурения (пневмоударное, термическое, ударно-канатное и др.).

Значительно возросли скорости бурения: сменная производительность

шарошечного станка при проходке скважины диаметром 250 мм в крепких породах

(известняк, доломит и т.п.) составляет 40-60 м. При подземной разработке

угольных месторождений наибольшее распространение имеет бурение бурильными

молотками и электросвёрлами, рудных месторождений - бурильными молотками,

погружными пневмоударниками, шарошечными станками.

Развитие горной промышленности требует увеличения производительности

бурения в 2-4 раза. Для этого необходимо совершенствование механических

способов бурения и изыскание новых. Совершенствование бурильных машин

осуществляется за счёт увеличения параметров нагрузки на инструмент,

механизации и автоматизации вспомогательных операций. Перспективно создание

вибробуров. Разработано взрывное бурение, которое заключается в

непрерывной обработке забоя скважины небольшими зарядами взрывчатого

вещества, вводимыми в поток промывочного агента (воздуха или жидкости) в

виде ампул (ампульное, или патронное взрывобурение) или непрерывной струи

(струйное взрывное бурение). Заряды-ампулы имеют обтекаемую форму и

безопасны в обращении, так как смешение невзрывчатых жидких компонентов

смеси и образование взрывчатых веществ (ВВ) происходит непосредственно у

забоя. Заряды твёрдых ВВ требуют для взрыва больших скоростей удара (не

менее 80 м/сек). При струйном взрывобурении взрывчатая смесь из горючего и

окислителя в виде плоского жидкого заряда образуется непосредственно на

забое и инициируется эвтектической смесью калия и натрия, впрыскиваемой с

определенной частотой. Взрывобурение скважин позволяет в 2-5 раз увеличить

производительность бурения, особенно в крепких породах.

Проводятся работы по конструированию аппаратов для создания импульсной

струи, периодически выстреливаемой из сопла по забою скважины для так

называемого гидроимпульсного бурения, а также электроимпульсных станков, в

которых разрушение породы производится мощным электрическим разрядом.

Большой интерес представляет механизированное бурение вертикальных

горных выработок больших поперечных сечений (диаметром свыше 3,5 м) -

шахтных стволов).

VIII. СВОЛОПРОХОДЧЕСКИЙ АГРЕГАТ

Стволопроходческий агрегат - комбайн для сооружения вертикальных

шахтных стволов. Применяется в породах не выше средней крепости

(коэффициент крепости до 8, по шкале М. М. Протодьяконова). Совмещает

процессы механического разрушения пород, погрузку горной массы в подъёмные

сосуды, возведение постоянного крепления ствола, водоотлив, наращивание

ставов труб и т.д. Представляет собой трёхэтажный металлический каркас с

размещенным на нём оборудованием. С помощью стволопроходческого агрегата

типа ПД в СССР в Карагандинском угольном бассейне пройдено 4 шахтных ствола

общей глубиной свыше 2150 м и один ствол в Донбассе на глубине свыше 520 м.

При этом темпы проходки, достигнутые на агрегатах, составили в Караганде

133 м и в Донбассе 175 м готового ствола в месяц и были установлены мировые

рекорды по производительности труда проходчиков соответственно 13,23 и 12,7

м3 готового ствола на человека в смену. Агрегат обслуживают 3 человека в

смену.

Создание стволопроходческого агрегата - качественно новый этап в

развитии техники сооружения шахтных стволов, т.к. позволяет в 5-6 раз

повысить производительность труда рабочих, устранить тяжёлый физический

труд, обеспечить высокую степень безопасности ведения горных работ и

улучшить санитарно-гигиенические условия. Первый стволопроходческий агрегат

создан в СССР в 1952

Успехи в создании эффективных средств и способов бурения базируются на

изучении физико-механических свойств разрушаемых пород, механизма

разрушения породы при различных способах и режимах бурения. В СССР

проводятся фундаментальные работы в области изучения и определения базовых

физических свойств горных пород для оценки эффективности основных процессов

разрушения пород при бурении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Более 152 миллионов рублей капитальных вложений выделило в четвертом

квартале нынешнего года ОАО "ЛУКОЙЛ" на организацию буровых работ в

нефтяной компании КОМИТЭК.

Это позволило уже в декабре начать бурение эксплуатационной скважины

на Харягинском месторождении (расположено в Ненецком автономном округе) и

поисковой скважины на Южно-Кедровской площади (Войвожский нефтегазоносный

район Республики Коми).

В основу организации буровых работ положена принятая в ЛУКОЙЛе схема

концентрации организационных, технических и технологических функций на всех

этапах строительства скважин в одной производственной структуре. Эти

функции передаются дочернему предприятию "ЛУКОЙЛ - Бурение". А в Усинске на

базе компании "Комибур" формируется филиал дочерней структуры, который

получил наименование "ЛУКОЙЛ - Бурение - Коми". В его функции будет входить

выполнение всего комплекса работ - вышкостроение, бурение, освоение,

обустройство разведочных и эксплуатационных скважин на всей территории

деятельности ОАО НК "КОМИТЭК" и ЗАО "Нобель Ойл". Предполагается завершить

подготовку технико-экономического обоснования Соглашения о разделе

продукции на пермокарбоновой залежи Усинского месторождения. Здесь уже в

будущем году планируется пробурить 12 тыс. метров горных пород, построить

восемь скважин. В 2001 году объемы бурения на залежи увеличатся в три раза,

а количество сданных эксплуатационных скважин дойдет до 25. В 2002 году

компания намерена пробурить здесь 42 тыс. метров и сдать в эксплуатацию 28

новых скважин.

Для расширения ресурсной базы непосредственно на территории Республики

Коми уже в двухтысячном году будут развернуты обширные геологоразведочные

работы. Силами вновь созданных шести буровых бригад намечено начать

глубокое разведочное бурение на Южно-Кедровской, Нижне-Ордымской, Южно-

Сойвинской (юг республики), Восточно-Мастеръельской, Западно-Сынатысской,

Северо-Сынатысской, Центрально-Возейской (Усинский нефтегазоносный район)

перспективных структурах. Здесь руководство компании ожидает получить

прирост запасов в объеме девяти миллионов тонн нефти. Планом на 2003 год

предусмотрено пробурить 90,2 тысячи погонных метров горных пород в

эксплуатационном и разведочном бурении. На эти цели выделяется 231 миллион

рублей. На территории Республики Коми будут задействованы семь буровых

бригад, на территории Ненецкого автономного округа - три бригады.

На сегодняшний день очень выгодное предложение собственная скважина

это оптимальное решение проблемы водоснабжения. Владельцам собственных

домов и садоводам - любителям требуется много воды. Это совсем не

обязательно должна быть вода из водопровода. Идеальным решением является

собственная скважина, в которую устанавливается защищенный от замерзания

скважинный насос, который работает очень тихо и надежно.

Список использованной литературы:

1. Иоаннесян Р.А., Основы теории и техники турбинного бурения, М-Л., 1953;

2. Лисичкин С.М., Очерки по истории развития отечественной нефтяной

промышленности, М.-Л., 1954; Разведочное колонковое бурение, М., 1957;

3. Федюкин В.А., Проходка шахтных стволов и скважин бурением, М., 1959;

Огневое бурение взрывных скважин, М., 1962;

4. Волков С.А., Сулакшин С.С., Андреев М.М., Буровое дело, М., 1965;

5. Куличихин Н.И., Воздвиженский Б.И., Разведочное бурение, М.,

1966;Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых,

М., 1966;

6. Вадецкий Ю.В., Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1967;

7. Ханмурзин И.И., Бурение на верхнюю мантию, М., 1967; Техника горного

дела и металлургии, М., 1968;

8. Скрыпник С.Г., Данелянц С.М., Механизация в автоматизация трудоёмких

процессов в бурении, М., 1968;

9. Арш Э.И., Виторт Г.К., Черкасский Ф.Б., Новые методы дробления крепких

горных пород. К., 1966.

Страницы: 1, 2