Полезная информация. Общие сведения о бурении нефтяных и газовых скважин 1 нефтяная скважина

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, особеннопри 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 занимает турбобурыв 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.

Бурением называется воздействие спецтехники на почвенные слои, в результате чего в земле образуется скважина, через которую будут добывать ценные ресурсы. Процесс бурения нефтяных скважин осуществляется по разным направлениям работы, которые зависят от расположения почвенного или горного пласта: оно может быть горизонтальным, вертикальным либо наклонным.

В результате работы в земле образуется цилиндрическая пустота в виде прямого ствола, или скважина. Ее диаметр может быть различным в зависимости от назначения, но он всегда меньше параметра длины. Начало скважины расположено на поверхности почвы. Стены называются стволом, а дно скважины – забоем.

Ключевые этапы

Если для водных скважин может использоваться среднее и легкое оборудование, то спецтехника для бурения нефтяной скважины может использоваться только тяжелая. Процесс бурения может осуществляться только при помощи специального оборудования.

Сам процесс делится на следующие этапы:

Подвоз техники на участок, где будет производиться работа.
Собственно бурение шахты. Процесс включает в себя несколько работ, одна из которых – углубление ствола, которое происходит при помощи регулярного промывания и дальнейшего разрушения горной породы.
Чтобы ствол скважины не был разрушен и не засорил ее, пласты породы укрепляют. С этой целью в пространство прокладывают специальную колонну из соединенных между собой труб. Место между трубой и породой закрепляют цементным раствором: эта работа носит название тампонирования.
Последней работой является освоение. На нем вскрывается последний пласт породы, формируется призабойная зона, а также проводится перфорация шахты и отток жидкости.

Подготовка площадки

Для организации процесса бурения нефтяной скважины потребуется провести также подготовительный этап. В случае, если разработка ведется в области лесного массива, требуется, помимо оформления основной документации, заручиться согласием на работы в лесхозе. Подготовка самого участка включает следующие действия:

Вырубка деревьев на участке.
Разбитие зоны на отдельные части земли.
Составление плана работ.
Создание поселка для размещения рабочей силы.
Подготовка основания для буровой станции.
Проведение разметки на месте работы.
Создание фундаментов для установки цистерн на складе с горючими материалами.
Обустройство складов, завоз и отладка оборудования.

После этого необходимо заняться подготовкой оборудования непосредственно для бурения нефтяных скважин. В этот этап входят следующие процессы:

Установка и проверка техники.
Проводка линий для энергоснабжения.
Монтаж оснований и вспомогательных элементов для вышки.
Установка вышки и подъем на нужную высоту.
Отладка всего оборудования.

Когда оборудование для бурения нефтяных скважин будет готово к эксплуатации, необходимо получить заключение от специальной комиссии, что техника находится в исправном состоянии и готова к работе, а персонал обладает достаточными знаниями в области правил безопасности на производстве подобного рода. При проверке уточняется, правильную ли конструкцию имеют осветительные приборы (они должны иметь устойчивый к взрывам кожух), установлено ли по глубине шахты освещение с напряжением 12В. Замечания, касающиеся качества работы и безопасности, необходимо принять во внимание заранее.

До начала работ по бурению скважины необходимо установить шурф, завезти трубы для укрепления бурового ствола, долото, малую спецтехнику для вспомогательных работ, обсадные трубы, приборы для измерений в ходе бурения, обеспечить водоснабжение и решить другие вопросы.

Буровая площадка содержит объекты для проживания рабочих, технические помещения, лабораторное строение для анализа проб почвы и получаемых результатов, склады для инвентаря и малого рабочего инструмента, а также средства для медицинской помощи и средства безопасности.

Особенности бурения нефтяной скважины

После установки начинаются процессы по переоснащению талевой системы: в ходе этих работ монтируется оборудование, а также апробируются малые механические средства. Установка мачты открывает процесс забуривания в почву; направление не должно разойтись с осевым центром вышки.

После того, как завершается центровка, проводится создание скважины под направление: под этим процессом понимается установка трубы для усиления ствола и заливка начальной части цементом. После установки направления центровка между самой вышкой и роторными осями регулируется повторно.

Бурение под шурф осуществляется в центре ствола, и в процессе работы делается обсадка при помощи труб. При бурении шурфа используется турбобур, для регулировки скорости вращения необходимо удерживать его посредством каната, который фиксируется на самой вышке, а другой частью удерживается физически.

За пару суток до запуска буровой установки, когда прошел подготовительный этап, собирается конференция с участием членов администрации: технологов, геологов, инженеров, бурильщиков. К вопросам, обсуждаемым на конференции, относятся следующие:

Схема залегания пластов на нефтяном месторождении: слой глины, слой песчаника с водоносами, слой нефтяных залежей.
Конструктивные особенности скважины.
Состав горной породы в точке исследований и разработок.
Учет возможных трудностей и осложняющих работу факторов, которые могут появиться при бурении нефтяной скважины в конкретном случае.
Рассмотрение и анализ карты нормативов.
Рассмотрение вопросов, связанных с безаварийной проводкой.

Документы и оборудование: основные требования

Процесс бурения скважины под нефть может начаться только после оформления ряда документов. К ним относятся следующие:

Разрешение о начале эксплуатации буровой площадки.
Карта нормативов.
Журнал по растворам для бурения.
Журнал по обеспечению охраны труда в работе.
Учет функционирования дизелей.
Вахтовый журнал.

К основному механическому оборудованию и расходным материалам, которые используются в процессе бурения скважины, относятся следующие виды:

Оборудование для цементирования, сам цементный раствор.
Оборудование для обеспечения безопасности.
Каротажные механизмы.
Техническая вода.
Реагенты для различных целей.
Вода для питья.
Трубы для обсадки и собственно бурения.
Площадка под вертолет.

Типы скважин

В процессе бурения нефтяной скважины в горной породе формируется шахта, которую проверяют на наличие нефти либо газа посредством перфорации ствола, при котором происходит стимуляция притока искомого вещества из продуктивной области. После этого бурильная техника демонтируется, скважина пломбируется с указанием даты начала и окончания бурения, а затем мусор вывозится, а металлические части подвергаются утилизации.

При начале процесса диаметр ствола составляет до 90 см, а к концу редко доходит до 16,5 см. В ходе работы строительство скважины делается в несколько этапов:

Углубление дня скважины, для чего используется буровое оборудование: оно размельчает горную породу.
Удаление обломков из шахты.
Закрепление ствола при помощи труб и цемента.
Работы, в ходе которых исследуется полученный разлом, выявляются продуктивные расположения нефти.
Спуск глубины и ее цементирование.

Скважины могут отличаться по заглубленности и делятся на следующие разновидности:

Небольшие (до 1500 метров).
Средние (до 4500 метров).
Углубленные (до 6000 метров).
Сверхуглубленные (более 6000 метров).

Бурение скважины подразумевает измельчение цельного пласта породы долотом. Полученные части удаляют посредством вымывания специальным раствором; глубина шахты делается больше при разрушении всей забойной площади.

Проблемы в ходе бурения нефтяных скважин

В ходе бурения скважин можно столкнуться с рядом технических проблем, которые замедлят или сделают работу практически невозможной. К ним относятся следующие явления:

Разрушения ствола, обвалы.
Уход в почву жидкости для промывки (удаления частей породы).
Аварийные состояния оборудования или шахты.
Ошибки в сверлении ствола.

Чаще всего обвалы стенок происходят из-за того, что горная порода обладает нестабильной структурой. Признаком обвала является увеличенное давление, большая вязкость жидкости, которая используется для промывки, а также повышенное число кусков породы, которые выходят на поверхность.

Поглощение жидкости чаще всего случается в случае, если залегающий ниже пласт целиком забирает раствор в себя. Его пористая система или высокая степень впитываемости способствует такому явлению.

В процессе бурения скважины снаряд, который движется по часовой стрелке, доходит до места забоя и поднимается обратно. Проведение скважины доходит до коренных пластов, в которые происходит врезка до 1,5 метра. Чтобы скважина не была размыта, в начало погружается труба, она же служит средством проведения промывочного раствора напрямую в желоб.

Буровой снаряд, а также шпиндель может вращаться с разной скоростью и частотой; этот показатель зависит от того, какие виды горных пород требуется пробить, какой диаметр коронки будет сформирован. Скорость контролируется посредством регулятора, который регулирует уровень нагрузки на коронку, служащую для бурения. В процессе работы создается необходимое давление, которое оказывается на стены забоя и резцы самого снаряда.

Проектирование бурения скважины

Перед началом процесса по созданию нефтяной скважины составляется проект в виде чертежа, в котором обозначаются следующие аспекты:

Свойства обнаруженных горных пород (устойчивость к разрушению, твердость, степень содержания воды).
Глубина скважины, угол ее наклона.
Диаметр шахты в конце: это важно для определения степени влияния на него твердости горных пород.
Метод бурения скважины.

Проектирование нефтяной скважины необходимо начинать с определения глубины, конечного диаметра самой шахты, а также уровня бурения и конструктивных особенностей. Геологический анализ позволяет разрешить эти вопросы вне зависимости от типа скважины.

Методы бурения

Процесс создания скважины для добычи нефти может осуществляться несколькими способами:

Ударно-канатный метод.
Работа с применением роторных механизмов.
Бурение скважины с использованием забойного мотора.
Бурение турбинного типа.
Бурение скважины с использованием винтового мотора.
Бурение скважины посредством электрического бура.

Первый способ относится к наиболее известным и проверенным методам, и в этом случае шахту пробивают ударами долота, которые производятся с определенной периодичностью. Удары делаются посредством влияния веса долота и утяжеленной штанги. Поднятие оборудования происходит из-за балансира оборудования для бурения.

Работа с роторным оборудованием основана на вращении механизма при помощи ротора, который ставится на устье скважины через трубы для бурения, которые осуществляют функцию вала. Бурение скважин малого размера производится посредством участия в процессе шпиндельного мотора. Роторный привод соединен с карданом и лебедкой: такое устройство позволяет контролировать скорость, с которой вращаются валы.

Бурение при помощи турбины производится посредством передачи вращающегося момента колонне от мотора. Такой же способ позволяет передавать и энергию гидравлики. При этом методе функционирует только один канал подачи энергии на уровне до забоя.

Турбобур – это особый механизм, который преобразует энергию гидравлики в давлении раствора в механическую энергию, которая и обеспечивает вращение.

Процесс бурения нефтяной скважины состоит из опускания и подъема колонны в шахту, а также удерживание на весу. Колонной называется сборная конструкция из труб, которые соединяются друг с другом посредством специальных замков. Главной задачей является передача различных типов энергии к долоту. Таким образом осуществляется движение, приводящее к углублению и разработке скважины.

Бурение – это процедура разламывания горных пород специальной бурильной техникой. Бурение, как и многие другие технологии, имеет несколько направлений.

Процесс бурения включает в себя разламывание горных пород при помощи бурильной техники, в результате чего получается скважина.

Эти направления зависят от положения горного пласта:

вертикальное;
наклонно-направленное;
горизонтальное.

Процесс прокладывания в земле направленного цилиндрического ствола называют бурением. Впоследствии этот канал называют скважиной. В диаметре она должна быть меньше длины. Устье скважины (начало) располагается на поверхности. Забоем и стволом называют дно и стены скважины соответственно.

Подготовка к процессу

При бурении скважин сначала:

Процесс бурения невозможен без специальной бурильной техники.

На участок бурения подвозят бурильную технику.
Потом начинается процесс бурения. Он заключается в углублении ствола скважины путем промывания его и бурения.
Во избежание обрушения стенок скважин проводят разобщение пластов – работы по укреплению пластов земли. Для этого в пробуренную землю опускают и прокладывают трубы, которые соединяются в колонны. Затем все пространство между трубами и землей цементируют (тампонируют).
Последний этап работ называется освоение скважин. В него входит вскрытие последнего пласта, установка призабойной зоны, а также перфорация и вызов оттока.

Для того чтобы начать бурение сначала, нужно осуществить подготовительные работы.

Сначала оформляют документы, разрешающие вырубку и расчистку лесного массива, но для этого нужно получить согласие лесхоза. При подготовке участка для бурения проводят следующие работы:

Перед тем как начать бурение скважин, необходимо расчистить участок от деревьев.

разбивка зон на участки по координатам;
вырубка деревьев;
планировка;
возведение поселка рабочих;
подготовка основы для буровой;
приготовление и разметка площадки;
установка фундаментов под цистерны на ГСМ складе;
устройство обволоки склада, приготовление оборудования.

Следующий этап работ – это подготовка вышкомонтажного оборудования. Для этого:

производят монтаж техники;
монтаж линий;
монтаж подвышечных оснований, оснований и блоков;
монтаж и подъем вышки;
пусконаладочные работы.

Вернуться к оглавлению

Предварительные работы

После того, как буровая машина установлена, прибывает спецкомиссия на проверку оборудования, техники и качества труда.

Когда бурильная установка готова, начинаются работы по приготовлению к бурению. Как только буровая машина установлена и возведение сооружений закончено, буровую проверяет спецкомиссия. Мастер бригады бурения, принимая комиссию, вместе с ней следит за качеством работ, проверяет технику и исполнение охраны труда.

Например, светильники по способу исполнения должны быть во взрывобезопасном кожухе, по шахте должно быть распределено аварийное освещение на 12 V. Все замечания производимые комиссией должны быть учтены до начала работ по бурению.

До того как начать буровые работы, техника оснащается соответствующим оборудованием: шурфом под квадрат, буровыми трубами, долотом, приспособлениями малой механизации, обсадными трубами под кондуктор, контрольно-измерительными приборами, водой и т. д.

На буровой должны быть домики для жилья, беседка, столовая, баня для сушки вещей, лаборатория для анализа растворов, инвентарь для тушения пожаров, вспомогательный и рабочий инструмент, плакаты по технике безопасности, аптечки и медикаменты, склад для бурильного оборудования, вода.

После того как вышка для бурения была установлена, начинается ряд работ по переоснастке талевой системы, в процессе чего осуществляется установка оборудования и апробирование средств малой механизации. Технология забуривания начинается с установки мачты. Ее направления должно быть установлено точно по центру оси вышки.

После центровки вышки производится бурение под направление. Это опускание трубы для упрочнения скважин и заливка ее верхнего конца, который должен по направлению совпадать с желобом, цементом. После того, как направление в процессе бурения скважин было установлено, еще раз проверяют центровку между осями ротора и вышки.

В центре скважины производят бурение под шурф для квадрата и в процессе обсаживают трубой. Бурение шурфа скважины исполняется турбобуром, который во избежание слишком быстрого вращения удерживается пеньковым канатом. Одним концом он крепится к ноге вышки, а второй удерживается в руках через блочок.

Вернуться к оглавлению

Завершение

После подготовительных работ, за 2 дня до пуска буровой, организуется конференция, где участвует вся администрация (главный инженер, технолог, главный геолог и т. д.). На конференции обсуждают:

Схема строения геологических пород на месте обнаружения нефти: 1 – глины, 2 – песчаники водонасыщенные, 3 – нефтяная залежь.

строение скважины;
строение пород в месте геологического разреза;
осложнения, которые могут возникнуть в процессе бурения и т. д;
затем рассматривают нормативную карту;
обсуждаются работы по безаварийной и скоростной проводке.

Процесс бурения может быть начат при оформлении следующих документов:

геолого-технического наряда;
разрешения о вводе буровой в действие;
нормативной карты;
вахтового журнала;
журнала по буровым растворам;
журнала ведения охраны труда;
учета работы дизелей.

На буровой могут применяться следующие виды механизмов и материалов:

цементирование оборудования;
плакаты с надписями о безопасности и об охране труда;
каротажное оборудование;
питьевая вода и техническая;
вертолетная площадка;
цементные растворы и буровые;
химические реагенты;
обсадные трубы и бурильные.

Бурение скважин – метод вырубания горной породы при котором образуется шахта. Такие шахты (скважины) испытывают на наличие нефти и газа. Для этого производят перфорацию ствола скважины для провоцирования притока нефти или газа из продуктивного горизонта. Затем производится демонтаж бурильной техники и всех вышек. На скважине устанавливается пломба с указанием названия и срока бурения. После этого мусор уничтожается, все амбары зарываются, а металлолом утилизируется.

Обычно вначале максимальный диаметр скважин не превышает 900 мм. В конце он редко когда достигает 165 мм. Процесс бурения представляет собой несколько процессов, в ходе которых происходит строительство ствола скважины:

процесс углубления дна скважин посредством раскрашивания горных пород буровым инструментом;
удаление разломанной породы их шахты скважины;
крепление ствола скважин;
проведение геолого-геофизических работ по исследованию породы разлома и обнаружению продуктивных горизонтов;
спуск и цементирование глубины.

По глубине скважины бывают следующих типов:

мелкая – глубиной 1500 м;
средняя – глубиной до 4500 м;
глубокая – 6000 м;
сверхглубокая – свыше 6000 м.

Процесс бурения – это разламывание горных пород буровыми долотами. Разломанные части этой породы вычищают потоком промывочного (жидкого) раствора. Глубина скважин увеличивается в процессе разрушения забоя по всей площади.

Вернуться к оглавлению

Возникающие осложнения

Обвал стенок скважины может произойти вследствие неустойчивой структуры породы.

При процессе бурения скважины могут возникнуть некоторые осложнения. Это могут быть:

обвалы стен шахты;
поглощения промывочной жидкости;
аварии;
неточное просверливание ствола скважин и т. д.

Обвалы могут возникнуть вследствие неустойчивой структуры породы. Их признаком могут служить;

повышенное давление;
слишком сильная вязкость промывочной жидкости;
слишком большое количество обломков при промывке шахты.

Поглощение промывочного раствора происходит из-за того, что раствор, залитый в шахту, полностью засасывается пластом. Обычно это происходит тогда, когда пласты имеют пористую структуру или большую проницаемость.

Бурение – это процесс, при котором вращающийся снаряд доводят до забоя, а потом поднимают снова. При этом скважины просверливаются до коренных пород, врезаясь на 0,5-1,5 м. После этого в устье опускается труба для предотвращения размыва и для того, чтобы промывочная жидкость, выходя из скважины, попадала в желоб.

Частота вращения бурового снаряда и шпинделя зависит от физических свойств горных пород, диаметра и вида буровой коронки. Скоростью вращения управляет регулятор подачи, создающий нужную нагрузку на коронку. При этом он создает определенное давление на резцы снаряда и стенки забоя.

Прежде чем начать бурение скважины нужно составить ее проектный чертеж, где указаны:

физические свойства пород: их твердость, устойчивость и водонасыщенность;
глубина и наклон скважины;
конечный диаметр скважины, на который влияет твердость пород;
способы бурения.

Составление проекта скважин начинается с выбора ее глубины, диаметра по окончании бурения, углов забуривания, структуры.

Глубина картировочных скважин зависит от геологического анализа с последующим его картированием.

Вода – источник жизни, без которого немыслима жизнь. На протяжении всей истории люди разбивали поселения вблизи водоемов и источников. Независимо от количества воды, имеющейся в регионе проживания людей, источники обожествлялись и часто наделялись магической силой. Действительно, подземная вода или вода, бьющая из источника более полезна, способна не только утолять жажду, но и наделять энергией. Уже в наше время доказано, что вода может менять свою энергоинформационную структуру, от чего будут зависеть её целебные свойства. Чем глубже добыта вода, тем она полезнее. В древности также было замечено это свойство, поэтому на поля доставлялась вода по специальной системе водоснабжения и орошения, в результате были большие урожаи.

Бурение скважин в добиблейские времена и в Египте

Первое упоминание о водоносных скважинах имеется в Библии. В «Исходе» глава 17:1-6 говорится о том, что во время перехода народа Израиля из Египта Моисей обращался к Богу, чтобы тот дал воду его народу в пустыне. Моисей ударил жезлом по скале в указанном Господом месте, и забил источник. В данном случае артезианские воды находились близко к поверхности.

Известны скважины для воды в Египте, по найденным артефактам удалось определить их возраст – он составил не менее 5000 лет. Некоторые из скважин даже имеют надпись с датой постройки. В Египте для бурения использовали грубые каменные долота, которые крепились к деревянному шесту.

Несколько позже в древнем Иерусалиме скважины стали неотъемлемой частью городского быта. В городе имелся источник Гихон за укрепленными стенами. Вода собиралась в бассейн, вокруг которого также возвышались мощные стены. Также в Израиле в городе Давида известность получила Шахта Уорена, по некоторым мнениям относящаяся к водопроводной системе. К Гихону вело несколько шахт. Считается, что город существовал еще 12 веке до н.э., тогда же были проведены работы по бурению источника.

Источники воды в Античном мире

В Античном мире также бурили источники. Скважины найдены в районе города Сиракузы, который находился на территории Древне Сицилии. Причем источники в Древней Греции были пробиты и на территории поместий богатых горожан. Правда, эти скважины были неглубокие и не превышали 3 м, то есть с её помощью поднимали грунтовые воды, а скважину бурили шнековым способом. Шнек – это вертикальный винтовой транспортер. В наше время тоже применяется для бурения неглубоких скважин.

Напомним, что в Сиракузах, в свое время жил Архимед, который создал специальное устройство для поднятия морской воды к акведукам, по конструкции напоминающее современный насос. Но был сделано открытие, которое позволяет утверждать, что скважины шнековым способом в Греции бурили еще за 100 лет до рождения Архимеда. Благодаря таким изобретениям в городах была сделан водопровод и канализация. В Риме до сих пор находится в рабочем состоянии канал Клоака Максима, который был построен в 5 веке до н.э. как канализационный. Сегодня он используется для ливневой канализации.

Выдержки из истории бурения Древнего Китая

Наибольшего совершенства достигли технологии в Древнем Китае. В 7 веке до н.э., по упоминаниям Конфуция, бурились скважины более 512 м. В древних манускриптах полностью описана технология бурения. Для разрушения породы применялись зубила, изготовленные из металла и прикрепленные к длинным бамбуковым шестам. Бур поднимался на высоту с помощью канатов и сбрасывался в скважину. Измельченную породу смешивали с водой и вычерпывали из скважины. Такой способ был придуман китайским инженером Ли Пеном. В наше время этот метод также применяется в усовершенствованном виде и называется ударно-канатным способом бурении скважин.

Первые скважины в Европе

Первая известная европейская скважина датирована 1125 годом. Её глубина составляла 121 м. Она расположена в провинции Па-де-Кайес (Франция). В 1818 году во Франции организован специальный фонд бурения скважин из-за массового спроса. В 1833 году была пробурена первая скважина в Париже, в 1839 году ее глубина достигала уже 493 м, в 1841 году – 549 м. На этом уровне под Парижем находится водоносный пласт, а из скважины забил фонтан с высотой 34 м.

Первые скважины в России

В России скважины бурились, прежде всего, для добычи соляного раствора. Нужно сказать, что водозаборные скважины использовались по прямому назначению относительно недолго. Метод бурения начали применять для разведки полезных ископаемых.

Первые скважины для водопотребления были пробурены в 15 веке в Кремле, в 1654 году на территории Троицко-Сергиевой лавры и в Белозере. Особенно актуальны были скважины для добычи соли, такие соляные варницы упоминались в 1136 году в грамоте князя Святослава.

В России к 17 веку имелся даже собственный рукописный учебник по бурению «Роспись как зачать делать новую трубу на новом месте». В этом своде правил был собран многовековой опыт российских бурильщиков. В сборнике давались рекомендации по отбору проб грунта, рассолов и способах устранения аварий. Также имеются сведения о правилах изготовления буров и технологии бурения. Приведены 128 термины, где нет ни одного заимствованного. В среднем практиковались скважины 89 саженей (около 88 метров), что соответствует песчаному горизонту.
Можно отметить и имена легендарных русских инженеров-бурильщиков как Кирилл Арнольд, Вениамин Каяканогов, Георгий Тимофеев. Со временем для бурения стали применяться паровые машины, двигатели. Уже в 19 веке в России пробурено большое количество скважин.

Современное бурение скважин

Можно считать с началом 19 века началась современная история бурения водоносных скважин. Технологии развивались, существенно росли и возможности бурильщиков, а также снижалась стоимость бурения.
В начале 20 века буровые установки представляли собой сугубо механические системы: колонну, дифференциально-винтовые, цепные или рычажные системы для осевого усилия. Со временем установки комплектовались гидравлической подачей, а также системой, позволявшей достигнуть плавного вращения. Буровые установки комплектовались дизель-гидроэлектрическим приводом, а впоследствии и электронным управлением.

История бурения водозаборных скважин связана со следующими изобретениями:

с изобретением шарошечного долота в США (1909);
с созданием буровых коронок с армированием резцов (после 1920);
с использованием мелкоалмазных коронок и долота (после 1940);

Нужно сказать, что совершенствовались только технологии, сам принцип бурения с древности практически не менялся. Кроме того, в настоящее время бурение скважин на воду постепенно ушло на второй план, бурение применяется для добычи полезных ископаемых, а средняя глубина скважины 2-3 км. В истории России имеется случай сверхглубокого бурения, ее глубина в 1992 году была свыше 12 км.

С совершенствованием технологии также изменялся характер комплектации скважин. Для защиты от промерзания и разрушения грунтовыми водами отверстие комплектуется водонепроницаемыми кессонами, образующими водонепроницаемые камеры. Кессоны в основном применяются для водозаборных скважин. Размеры кессонов: диаметр – 1 метр, высота – 2 метра. В кессонах обычно размещается оборудование водозаборной скважины, если необходимо сэкономить площадь в доме.

Во времена Древнего Рима вода шла по системе самотеком, 13 веке такой водопровод появился в Париже и Лондоне. Даже в Новгороде был найден самотечный водопровод из дерева. В Грузии вода подавалась по гончарным трубам. Этот водопровод построен в 13 веке. В 1630 году в Кремле построили первую скважину с водонапорной башней на свинцовых трубах – установки, которые используются и по сей день.

Сейчас стенки скважины могут быть закреплены целым рядом материалов доступных в момент бурения – чугунными, железобетонными, асбестоцементными, железобетонными, оцинкованными трубами. Пластиковые трубы применялись еще в 30х годах прошлого столетия. Исползовались полиэтиленовые и поливинилхлоридные трубы. Эти виды труд хорошо переносят высокие и низкие температуры. Современные трубы совмещают свойства полиэтилена и поливинилхлорида. Срок службы современных труб не менее 50 лет. Эти трубы «доставляют» воду буквально в первозданном состоянии, не изменяя химический состав. Неотъемлемой частью скважины будет и водозаборный насос. Насосы различаются по сферам применения, имеются более дорогие и менее дорогие версии, которые помогут «попасть» в нужный бюджет. В целом профессиональная компания предложит вам несколько вариантов комплектации насосов, которые будут отличаться по параметрам и стоимости.

Стоит ли бурить скважину?

Многие задаются вопросом, стоит ли бурить скважину? Безусловно, стоит. Вы обеспечите себя несравненно чистой водой. Скважины делятся на несколько типов: скважины для поднятия грунтовых вод, скважины для песочного горизонта, скважины водоносного горизонта. Самую полезную и чистую воду дадут вам последние, но даже средняя скважина 90 м может вам гарантировать хорошую и свежую воду. Какое отличие ее от грунтовых вод? Вода многократно проходит через толщу песка и очищается. Даже колодец гарантирует вам удовольствие от свежей воды, которая обладает большей энергией восстановления сил.

Самым будет сложным пробурить артезианскую скважину. Такая вода в большинстве случаев не используется для бытовых нужд. Обычно из таких скважин добывается вода с целью ее последующей продажи. Скважина бурится до известняковых пород, вода из нее бьет фонтаном. Он образуется потому, что в толще известняка вода находится под гидравлическим давлением. На сегодняшний день, несмотря на дороговизну, артезианские скважины стали самым популярным способом автономного водоснабжения. Подземные воды не требуют очистки и обеззараживания.

Основное преимущество такой скважины – это её несравненно высокая водоотдача. В среднем скважина без ремонта прослужит вам не менее 30 лет, но это при условии, что её будут бурить профессионалы.

Напомним, что артезианская вода доступна только в артезианских бассейнах, о географическом расположении которых можно уточнить в любом геодезическом бюро. При необходимости бурения, старайтесь выбирать фирму, имеющую большой и собственные мобильные буровые установки, тогда вы будете застрахованы от неприятностей эксплуатации.

Каков бы ни был бюджет автономного водоснабжения, обязательно рассмотрите разные варианты бурения. Со скважиной вы будете всегда обеспечены чистой родниковой водой.

Скважина не предполагает возможности непосредственного доступа человека внутрь неё.

В вертикальном строении скважины различают начало (устье), ствол и конец (забой). Скважины сооружаются путём последовательного бурения горных пород , удаления разбуренного материала и укрепления стенок скважины от разрушения (при необходимости, зависит от характера пород). Для бурения применяются буровые станки , буровые долота и другие механизмы.

Добыча углеводородов через нефтяную скважину может осуществляться путём фонтанирования (при наличии избыточного давления в нефтяных пластах), с помощью насосов , путём искусственного создания пониженного давления в скважине, обеспечивая тем самым приток нефти к забою.

История

Первое в мире бурение скважины для целей нефтедобычи проведено в 1846 году по предложению члена Главного управления Закавказским краем Василия Николаевича Семенова (1801-1863 гг.) в посёлке Биби-Эйбат близ Баку , входившем тогда в Российскую империю. Глубина скважины составила 21 м. Работа была осуществлена под руководством директора Бакинских нефтяных промыслов, Корпуса горных инженеров - майора Алексеева , скважина была разведочной . В 1864 году первая в России эксплуатационная скважина была пробурена на Кубани, в селе Киевском , в долине реки Кудако .

Первую американскую нефть из буровой скважины глубиной 15 м получил инженер Уильямс в 1857 году в Эннискиллен .

Однако чаще всего считают, что первую нефть из промышленной скважины получил американец Эдвин Дрейк 27 августа 1859 года .

Первые наклонно-направленные скважины имели криволинейную траекторию: от поверхности бурение ведётся сначала вертикально вниз, а затем набирается угол наклона для приведения к заданному направлению. Прямолинейная наклонная нефтедобывающая скважина впервые была пробурена на Старых промыслах Грознефти в 1949 г. (разработка инженера Бузинова М. М.)

На основе наклонного бурения был разработан метод кустового бурения, при котором с одной кустовой площадки расходится «куст» в 10-12 наклонных скважин, охватывающих большую нефтеносную площадь. Этот метод позволяет проводить буровые работы на бо́льших глубинах - до 6000 метров.

См. также

Напишите отзыв о статье "Нефтяная скважина"

Примечания

Ссылки

Мир-Бабаев М.Ф. Краткая история азербайджанской нефти. – Баку, Азернешр, 2007
Mir-Babayev M.F. The role of Azerbaijan in the World’s oil industry – “Oil-Industry History” (USA), 2011, v. 12, no. 1, p. 109-123

Нефтяная капля

Это заготовка статьи о нефти и газе . Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Отрывок, характеризующий Нефтяная скважина

И вот, через короткое мгновение, перед нашими широко распахнутыми от изумления глазами развернулся настоящий Ад... Видение напоминало картины Боша (или Боска, в зависимости от того, на каком языке переводить), «сумасшедшего» художника, который потряс однажды своим искусством весь мир... Сумасшедшим он, конечно же, не был, а являлся просто видящим, который почему-то мог видеть только нижний Астрал. Но надо отдать ему должное – изображал он его великолепно... Я видела его картины в книге, которая была в библиотеке моего папы, и до сих пор помнила то жуткое ощущение, которое несли в себе большинство из его картин...
– Ужас какой!.. – прошептала потрясённая Стелла.
Можно, наверное, было бы сказать, что мы видели здесь, на «этажах», уже многое... Но такого даже мы не в состоянии были вообразить в самом жутком нашем кошмаре!.. За «чёрной скалой» открылось что-то совершенно немыслимое... Это было похоже на огромный, выбитый в скале, плоский «котёл», на дне которого пузырилась багровая «лава»... Раскалённый воздух «лопался» повсюду странными вспыхивающими красноватыми пузырями, из которых вырывался обжигающий пар и крупными каплями падал на землю, или на попавших в тот момент под него людей... Раздавались душераздирающие крики, но тут же смолкали, так как на спинах тех же людей восседали омерзительнейшие твари, которые с довольным видом «управляли» своими жертвами, не обращая ни малейшего внимания на их страдания... Под обнажёнными ступнями людей краснели раскалённые камни, пузырилась и «плавилась» пышущая жаром багровая земля... Сквозь огромные трещины прорывались выплески горячего пара и, обжигая ступни рыдающим от боли людским сущностям, уносились в высь, испаряясь лёгким дымком... А по самой середине «котлована» протекала ярко красная, широкая огненная река, в которую, время от времени, те же омерзительные монстры неожиданно швыряли ту или иную измученную сущность, которая, падая, вызывала лишь короткий всплеск оранжевых искр, и тут же, превратившись на мгновение в пушистое белое облачко, исчезала... уже навсегда... Это был настоящий Ад, и нам со Стеллой захотелось как можно скорее оттуда «исчезнуть»...
– Что будем делать?.. – в тихом ужасе прошептала Стелла. – Ты хочешь туда спускаться? Разве мы чем-то можем им помочь? Посмотри, как их много!..
Мы стояли на чёрно-буром, высушенном жаром обрыве, наблюдая простиравшееся внизу, залитое ужасом «месиво» боли, безысходности, и насилия, и чувствовали себя настолько по-детски бессильными, что даже моя воинственная Стелла на этот раз безапелляционно сложила свои взъерошенные «крылышки» и готова была по первому же зову умчаться на свой, такой родной и надёжный, верхний «этаж»...
И тут я вспомнила, что Мария вроде бы говорила с этими, так жестоко судьбой (или ими самими) наказанными, людьми...
– Скажи, пожалуйста, а как ты туда спустилась? – озадачено спросила я.
– Меня Дин отнёс, – как само собой разумеющееся, спокойно ответила Мария.
– Что же такое страшное эти бедняги натворили, что попали в такое пекло? – спросила я.
– Думаю, это касается не столь их проступков, сколько того, что они были очень сильные и имели много энергии, а этим монстрам именно это и нужно, так как они «питаются» этими несчастными людьми, – очень по-взрослому объяснила малышка.
– Что?!.. – чуть ли не подпрыгнули мы. – Получается – они их просто «кушают»?
– К сожалению – да... Когда мы пошли туда, я видела... Из этих бедных людей вытекал чистый серебристый поток и прямиком заполнял чудищ, сидящих у них на спине. А те сразу же оживали и становились очень довольными. Некоторые людские сущности, после этого, почти не могли идти... Это так страшно... И ничем нельзя помочь... Дин говорит, их слишком много даже для него.
– Да уж... Вряд ли мы можем что-то сделать тоже... – печально прошептала Стелла.
Было очень тяжко просто повернуться и уйти. Но мы прекрасно понимали, что на данный момент мы совершенно бессильны, а просто так наблюдать такое жуткое «зрелище» никому не доставляло ни малейшего удовольствия. Поэтому, ещё раз взглянув на этот ужасающий Ад, мы дружно повернули в другую сторону... Не могу сказать, что моя человеческая гордость не была уязвлена, так как проигрывать я никогда не любила. Но я уже также давно научилась принимать реальность такой, какой она была, и не сетовать на свою беспомощность, если помочь в какой-то ситуации мне было пока ещё не по силам.
– А можно спросить вас, куда вы сейчас направляетесь, девочки? – спросила погрустневшая Мария.