добро пожаловать под кат
начнем с самого начала.
вообще, скважина - это цилиндрическая горная выработка радиус которой во много раз меньше длины, сооружённая без доступа человека к забою. чтобы, на данный момент, не уходить в дебри, скважины нужны для добычи полезных ископаемых, добыча которых шахтным или карьерным способом невозможна.
забавный фактв Канаде, в провинции Альберта, существует месторождение Атабаска, где ведется добыча битуминозных песков карьерным способом.
на данный момент существует две теории происхождения нефти и газа - биогенная и абиогенная. и статьи в википедии очень даже неплохи для ознакомления с этими теориями.
я, лично, сторонник биогенной теории. однако, приверженность к той или иной теории не отменяет необходимость бурить скважины.
продолжим краткий экскурс в историю. считается, что первые скважины были пробурены около 2000 г. до н.э. в Древнем Китае ударным способом для добычи воды и рассолов (сильно насыщенных растворов соли). первые скважины для добычи рассолов на территории России были пробурены около 9 века н.э. в окрестностях города Старая Русса.
история бурения нефтяных и газовых скважин нераздельно связана с историей добычи и переработки нефти и газа.
первая скважина для добычи нефти в Российской Империи была пробурена в 1846 году на Апшеронском полуострове. скважина глубиной 21 метр была пробурена ударным способом.
первая нефтяная скважина на западе была пробурена лишь 13 лет спустя, в 1859 году, Эдвином Дрейком в окрестностях г. Тайтусвиля (штат Пенсильвания). от этого года ведет отсчет истории нефтедобывающая промышленности США.
бурение для промышленной добычи нефти началось после широкого распространения двигателей внутреннего сгорания. широкое распространение ДВС, в свою очередь, привело к резкому и качественному скачку в технологиях бурения нефтяных и газовых скважин.
ударный (ударно-канатный) способ - самый простой и самый древний способ бурения, заключающийся в постепенном разрушении и измельчении горных пород ударами тяжелой штанги, оборудованной долотом, о забой скважины. как и любой технологии, у ударно-канатного способа бурения имеются свои плюсы и минусы. главный плюс - дешевизна и простота. главными же недостатками были невысокая скорость бурения, необходимость остановки процесса углубления скважин для очистки забоя от шлама (измельченной выбуренной породы) и частые обвалы стенок скважины.
со временем, частично удалось решить проблему обвалов стенок скважин путем крепления их полыми стволами деревьев или трубами, сплетенные из ивовой коры. В конце XIX века стенки скважин стали крепить железными трубами. Их гнули из листового железа и склепывали.
схема ударно-канатного бурения
решение проблемы с необходимостью для остановки бурения для очистки забоя в 1846 г. предложил французский инженер Пери-Паскаль Фовель. он предложил способ очистки скважин путем непрерывной промывки водой - с помощью насоса вода нагнеталась в трубы, и восходящий поток жидкости поднимал шлам на поверхность. этот метод очень быстро получил широкое распространение.
в погоне за увеличением механической скорости бурения, в 1880-х годах, в США, братьями M.C. и C.E. Бэйкерами впервые была опробована технология вращательного (роторного) бурения. но до 1915 года, до появления роторного стола, который позволял постоянно вращать колонну бурильных труб, и вертлюга, позволяющего вести промывку непрерывно в процессе вращательного бурения этот способ оставался маловостребованным. с тех пор эта пара - ротор и вертлюг практически не изменились.
ротор с цепным приводом
в 1907 году Говардом Хьюзом старшим было представлено шарошечное долото, которое позволило в разы увеличить механическую скорость бурения, а его компания, Hughes Tool, со временем, превратилась в мирового нефтесервисного гиганта под названием Baker Hughes.
реклама двухшарошечного долота производства компании Hughes Tool
в 1923 г. М.А. Капелюшников в соавторстве с С.М. Волохом и Н.А. Корнеевым изобрели первый гидравлический забойный двигатель (далее ГЗД) – турбобур. в 1966 году, во ВНИИБТ был разработан новый тип ГЗД - винтовой забойный двигатель (ВЗД).
принцип работы любого ГЗД заключается в превращении поступательного движения бурового раствора во вращательное движение шпинделя ГЗД, который, в свою очередь, вращает долото.
особое место турбобуры и ВЗД занимают в истории развития бурения наклоннонаправленных скважин. впервые наклонная скважина была пробурена с применением турбобура в 1941 г. в Азербайджане.
анимация работы ВЗД
перечисленные выше вехи и достижения, в принципе, оформили бурение как технологический процесс. дальнейшее развитие промышленности происходило не революционным а эволюционным путем через накопление практического опыта и совершенствование технологий.
на этом мы заканчиваем вводную часть. в дальнейшем я подробнее остановлюсь на основных пунктах:
- буровые установки, в том числе для морского бурения;
- долота и компоновка низа бурильной колонны;
- буровые растворы и растворы для заканчивания скважин;
- обсадные трубы и оснастка обсадных колонн;
- заканчивание, испытание и освоение скважин.
если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите, чтоб я поподробнее рассказал о чем-то что вас интересует, прошу оставляйте свои комментарии.