Буріння

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Буріння свердловини у стародавньому Китаї.
Самохідна бурова установка
Тришарошкове долото

Буріння (рос. бурение, англ. drilling, boring; нім. Bohren, Bohrarbeit) — створення бурової свердловини, шахтного стовбура, або шпуру руйнуванням гірських порід, буріння шпурів у штучних матеріалах (наприклад, у бетоні).

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Основний спосіб буріння — механічний, рідше використовують гідравлічний, термічний та інші способи. Буріння застосовують з метою пошуків корисних копалин, видобування нафти, газу, води і розсолів, спорудження шахт тощо. При бурінні гірських порід 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. Технічні засоби буріння включають також буровий насос або компресор для подачі бурового розчину і газу, бурильні труби, бурову вежу з талевою системою, противикидне обладнання, контрольно-вимірювальну апаратуру. При механічному бурінні буровий інструмент (бурове долото, бурова коронка, буровий розширювач) діє на гірську породу, руйнуючи її. При бурінні вибухових свердловин в кварцевих гірських породах застосовують термічне буріння (струменем полум'я). Механічні способи буріння за методом впливу інструмента на вибій поділяють на обертальне і ударне, ударно-поворотне і обертально-ударне. За типом породоруйнівного інструмента розрізнюють шнекове, шарошкове, алмазне буріння, дробове тощо, за типом бурової машини — перфораторне, пневмоударне, гідроударне, роторне, турбінне, електричне тощо. За напрямком і методом проведення свердловин — кущове, вертикальне, похилоскероване, багатовибійне та ін. 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.

Режими буріння[ред.ред. код]

Режим буріння – поєднання значень параметрів буріння: частоти обертання, осьового тиску на вибій, витрати промивного агента,глибина та діаметр вибурювальної свердловини.

Буріння для видобутку рідких, газоподібних і твердих корисних копалин[ред.ред. код]

Є відомості, що в Китаї понад 2 тис. років тому ударним способом бурилися свердловини діаметром 12-15 см і глиб. до 900 м для видобутку соляних розчинів. Буровий інструмент (долото і бамбукові штанги) опускали в свердловину на канатах товщиною 1-4 см, звитих з тростини. Ударний спосіб Б. до появи в кін. XIX ст. роторного Б. практично залишався єдиним. У 1846 франц. інж. Фовелем була уперше успішно пробурена свердловина з очищенням вибою струменем води, що подається насосом з поверхні в порожнисту штангу. У Росії Г. Д. Романовський в 1859 уперше механізував роботи, застосувавши паровий двигун для Б. свердловини поблизу Подольська. Першу свердловину на нафту, пробурену станком ударного Б., заклав Дрейк в 1859 (США, шт. Пенсильванія). При Б. свердловин на нафту спочатку отримав розвиток ударний спосіб (Б. штангове, канатне з промиванням вибою).

У кін. 80-х рр. XIX ст. в США в Новому Орлеані (шт. Луїзіана) впроваджується роторне Б. на нафту із застосуванням лопатевих доліт і промиванням вибою глинистим розчином. У 1901 на Бакинських нафтопромислах з'явилися перші електродвигуни, що замінили парові машини. Морська свердловина уперше була пробурена у 1897 р. в Тихому ок. біля о. Сомерленд (шельф Каліфорнійського півострова, США). На поч. XX ст. польським інж. В.Вольським створений швидко-ударний вибійний гідравлічний двигун (таран Вольського) — прототип сучасних гідроударників.

У 1940 в Баку пробурена перша свердловина електробуром, розробленим А. П. Островським і М. В. Олександровим. На поч. 50- х рр. XX ст. в Махачкалі вперше пройдена свердловина великого діаметра (бл. 1 м) реактивно-турбінним способом, що дозволило почати роботи зі спорудження шахтних стовбурів. На поч. 60- х рр. в США Харрісон використав героторний ґвинтовий насос Муано для створення об'ємного двигуна, який застосовують для викривлення свердловини при похило направленому Б. У США в 1975 р. роторним способом пробурена одна з найглибших свердловин у світі — 9583 м. Сучасне Б. свердловин на нафту і газ характеризується збільшенням глибини проходки, різким зростанням загальних обсягів Б. Очікується збільшення обсягу роторного Б. і розширення використання героторних двигунів. Осн. напрями вдосконалення Б. пов'язані з поліпшенням конструкцій доліт, двигунів, бурильних колон, збільшенням проходки долота за рейс, використанням ефективних промивних розчинів, автоматизацією процесу Б., поліпшенням конструкцій свердловин і підвищенням якості їх кріплення.

Пошуки і розвідка твердих корисних копалин[ред.ред. код]

Схема буріння свердловини:
   свердловина
   бурова колона
   бур
   буровий розчин
   шлам (пульпа)
   бурова колона

Розвиток розвідувального Б. на тверді копалини пов'язаний з винаходом швейцарцем Ж.Лєшо алмазного бура (1862). У 1899 амер. інж. Дейвісом запропоноване дробове Б. Розвідувальне Б. на тверді корисні копалини здійснюється в осн. роторним способом, на який припадає бл. 80 % метражу пробурених свердловин. Роботи в галузі розвідувального Б. направлені на збереження керну, що витягується з великої глибини неушкодженим. Вдосконалення технології розвіду-вального Б. пов'язане з впровадженням Б. снарядами зі знімними керноприймальниками, гідроударного, безкернового — з використанням бічних свердлильних насосів, повною автоматизацією всього процесу Б.

Буріння вибухових шпурів і свердловин[ред.ред. код]

Машинне буріння шпурів розроблене механіком Г. Гутманом (1683); розвиток його пов'язаний зі створенням бурових машин австралійським інженером Гайншингом (1803) і англ. механіком Травелом (1813). З початку XX ст. впроваджується обертальне буріння електросвердлами. На початку XX ст. на кар'єрі в США вперше використані ударно-канатні бурові станки. У 1947 в США на кар'єрах перевірений один із перших станків для буріння вибухових свердловин шарошечними долотами. Вперше для відбійки руд глибокі вибухові свердловини застосовані в 30-х рр. XX ст. в Кривому Розі та на Кольському п-ові. З того часу починають створюватися машини для підземного буріння свердловин діаметром 60-150 мм і глибиною 10-40 м. У 1938 р. український інженер О. Сидоренко запропонував буріння зануреними бурильними молотками. З 50-х рр. XX ст. створюються самохідні бурові станки з потужними гідравлічними та пневматичними бурильними молотками. При підземному бурінні на вугільних родовищах значне поширення дістало буріння електросвердлами, а на рудних родовищах — бурильними молотками, зануреними пневмоударниками, шарошечними долотами.

Питома витрата буріння[ред.ред. код]

Питома витрата буріння (рос. удельный расход бурения, англ. specific boring consumption; нім. spezifischer Verbrauch m des Bohrens) – довжина шпуру (свердловини), що припадає на 1 м3 підірваної гірничої маси, яка виражається у м/м3 і є величиною, оберненою виходу гірничої маси з 1 м свердловини. Використовується при проектуванні та нормуванні буровибухових робіт.

Окремі різновиди буріння[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]