Буріння

Бурі́ння — створення бурової свердловини, шахтного стовбура або шпуру руйнуванням гірських порід.

Іноді вдаються до буріння шпурів у штучних матеріалах (наприклад, у бетоні).

Характеристика

Основний спосіб буріння — механічний, рідше використовують гідравлічний, термічний та інші способи. Буріння застосовують з метою пошуків корисних копалин, видобування нафти, природного газу, води і розсолів, спорудження шахт тощо. У процесі буріння гірська порода руйнується на всій площі вибою або тільки по кільцю (колонкове буріння). Глибина буріння визначається його призначенням: декілька метрів — шпури, сотні й тисячі метрів — свердловини.

Буріння глибоких свердловин здійснюється буровими установками, буровими верстатами, шпурів — бурильними молотками. До технічних засобів буріння входять також буровий насос або компресор для подачі бурового розчину і газу, бурильні труби, бурова вежа з талевою системою, противикидне обладнання, контрольно-вимірювальна апаратура.

Різновиди

У процесі механічного буріння буровий інструмент (бурове долото, бурова коронка) діє на гірську породу, руйнуючи її.

У бурінні вибухових свердловин у кварцових гірських породах застосовують термічне буріння (струменем полум'я).

Механічні способи буріння поділяють:

  • за методом впливу інструмента на вибій — обертальне і ударне, ударно-поворотне і обертально-ударне;
  • за типом породоруйнуючого інструмента — шнекове, шарошкове, алмазне, дробове та інше;
  • за типом бурової машини — перфораторне, пневмоударне, гідроударне, роторне, турбінне та інше;
  • за напрямком і методом проведення свердловин — кущове, вертикальне, похило направлене, багатовибійне та інше.

Буріння розвивається і спеціалізується в трьох основних галузях гірничої справи: видобуток рідких і газоподібних корисних копалин; пошук і розвідка корисних копалин; видобуток твердих корисних копалин вибуховим способом.

Буріння для видобутку рідких і газоподібних корисних копалин

Буріння свердловин ударним способом для видобутку соляних розчинів застосовували ще понад 2 тис. років тому у Китаї. Такі свердловини мали діаметр 12–15 см і глибину до 900 м. Буровим інструментом слугували долото і бамбукові штанги. Їх опускали в свердловину на канатах, звитих з тростини. Ударний спосіб буріння до появи в кінці 19 ст. роторного буріння практично залишався єдиним.

1846 інженером П’єром Паскалем Фовелем (Франція) поблизу м. Перпіньяна (тепер рег. Окситанія) була уперше успішно пробурена свердловина з очищенням вибою струменем води, що подається насосом з поверхні в порожнисту штангу. 1859 Геннадій Дмитрович Романовський (1830–1906, Російська імперія) уперше механізував роботи, застосувавши паровий двигун для бурової свердловини поблизу м. Подольська (тепер Московська обл., РФ). Першу свердловину на нафту, пробурену станком ударного буріння, 1859 заклав Едвін Дрейк (1819–1880, США) у шт. Пенсильванія.

При бурінні свердловин на нафту спочатку отримав розвиток ударний спосіб (буріння штангове, канатне з промиванням вибою). У кінці 1880-х у США в м. Новому Орлеані (шт. Луїзіана) впровадили роторне буріння на нафту із застосуванням лопатевих доліт і промиванням вибою глинистим розчином.

Морська свердловина уперше була пробурена 1897 в Тихому океані біля о. Сомерленд (шельф Каліфорнійського півострова, США).

1901 на нафтопромислах у м. Баку з'явилися перші електродвигуни, що замінили парові машини.

На початку 20 ст. інженером Вацлавом Вольським (1865–1922, Україна —Польща) був створений швидкоударний вибійний гідравлічний двигун (т. з. таран Вольського), прототип гідроударників.

1940 в м. Баку пробурена перша свердловина електробуром, розробленим Анатолієм Павловичем Островським (1913–1990) і Миколою Васильовичем Александровим (1908–?).

На початку 1950-х у м. Махачкалі (тепер Республіка Дагестан, РФ) вперше була пройдена свердловина великого діаметра (бл. 1 м) реактивно-турбінним способом, що дозволило почати роботи зі спорудження шахтних стовбурів.

У США в 1975 роторним способом пробурена одна з найглибших свердловин в світі — 9 583 м.

Подальша розробка свердловин на нафту і газ характеризувалась збільшенням глибини проходки, різким зростанням загальних об'ємів буріння. Очікується збільшення об'єму роторного буріння і розширення використання героторних двигунів.

Основні напрями вдосконалення буріння пов'язані з поліпшенням конструкцій доліт, двигунів, бурильних колон, збільшенням проходки долота за рейс, використанням ефективних промивних розчинів, автоматизацією процесу, поліпшенням конструкцій свердловин і підвищенням якості їх кріплення.

Пошуки й розвідка твердих корисних копалин

Розвиток розвідувального буріння на тверді копалини пов'язаний з винаходом 1862 годинникарем Георгом Лєшо (Швейцарія) алмазного бура. 1899 у США інженером Дейвісом запропоноване дробове буріння.

Розвідувальне буріння на тверді корисних копалин здійснюється переважно. роторним способом, на який припадає бл. 80 % метражу пробурених свердловин. Роботи в галузі розвідувального буріння направлені на збереження керна, що витягується з великої глибини неушкодженим. Вдосконалення технології розвідувального буріння пов'язане з упровадженням буріння снарядами зі знімними керноприймальниками, гідроударного, безкернового — з використанням бічних свердлильних ґрунтоносів, повною автоматизацією всього процесу буріння.

Буріння вибухових шпурів і свердловин

Машинне буріння шпурів розроблене механіком Геннінгом-Гутманом (1683, Німеччина), однак через недосконалість машин було обмеженим. Розвиток його пов'язний зі створенням бурових машин інженером Гайншингом (1803, Австрія) і механіком Травелом (1813, Велика Британія).

На початку 20 ст. впроваджують обертальне буріння електричними свердлами, а також вперше вперше використовують ударно-канатні булові станки (США). У 1947 в США на кар'єрах був випробуваний один з перших верстатів для буріння вибухових свердловин шарошковими (див. Шарошка) долотами.

Вперше для відбійки руд глибокі вибухові свердловини застосовані в 1930-х у м. Кривому Розі та на Кольському п-ові (див. Кольська надглибока свердловина). З того часу починають створювати машини для підземного буріння свердловин діаметром 60–150 мм і глибиною 10–40 м. У 1938 інженер О. К. Сидоренко (Україна) запропонував буріння зануреними бурильними молотками.

Від 1950-х створюють самохідні бурові верстати з потужними гідравлічними та пневматичними бурильними молотками. При підземному бурінні на вугільних родовищах значне поширення отримало буріння електричними свердлами, а на рудних родовищах — буровими молотками, зануреними пневмоударниками, шарошковими долотами.

Додатково

Див. також. Бурова свердловина.

Література

  1. Тимошенко В. М., Лях М. М., Савик В. М. Бурові споруди, їх монтаж та експлуатація. Полтава : Полтавський національний технічний університет, 2008. 105 с.
  2. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
  3. Білецький В. С., Орловський В. М., Вітрик В. Г. Основи нафтогазової інженерії. Львів : Новий Світ-2000, 2020. 416 с.

Автор ВУЕ


Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Яремійчук Р. С., Бойко В. С. Буріння // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Буріння (дата звернення: 20.10.2021).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
04.09.2020

Офіційний телеграм-канал ВУЕОфіційний телеграм-канал ВУЕ