Развитие техники и технологии строительства скважин

     глубиной 458 м пробурена на Яузском бульваре в 1876. Первая буровая

     скважина в США пробурена для добычи соляного раствора близ Чарлстона

     в Западной Виргинии (1806).

           Поворотным моментом, с которого начинается бурный прогресс

     в бурения, было развитие нефтедобычи. Первая нефтяная скважина была

     пробурена в США случайно в 1826 близ Бернсвилла в Кентукки при

     поисках рассолов. Первую скважину на нефть заложил в 1859 американец

     Дрейк близ г. Тайтесвилла в Пенсильвании. 29 августа 1859 нефть была

     встречена на глубине 71 фута (около 20 м), что положило начало нефтяной

     промышленности США. Первая скважина на нефть в России пробурена в

     1864 около Анапы (Северный Кавказ)

           Технические усовершенствования бурения в 19 в. открываются  

     предложением немецкого инженера Эйгаузена (1834) применять так

     называемые ножницы (сдвигавшаяся пара звеньев при штанговом бурении).

           Идея сбрасывать соединённое со штангами долото привела к

     изобретению во Франции Киндом (1844) и Фабианом (1849) свободно

    

    

  

 

    падающего бурового инструмента («фрейфала»). Этот способ получил

     название «немецкий». В 1846 французский инженер Фовель сделал

     сообщение о новом способе очистки буровых скважин водяной струей,

     подаваемой насосом с поверхности в полую штангу. Первый успешный

     опыт Бурение с промывкой проведён Фовелем в Перпиньяне (Франция).

           В 1859 Г. Д. Романовский впервые механизировал  работы, применив 

     паровой двигатель  для бурения скважины вблизи  Подольска. На нефтяных 

     промыслах  Баку первые паровые машины  появились в 1873, а через 10 лет 

     почти повсеместно  они заменили конную тягу. При  бурении скважин на 

     нефть на  первом этапе получил развитие  ударный способ (бурение 

     штанговое, канатное, быстроударное с промывкой забоя). В конце 80-х гг.

     в Новом Орлеане в Луизиане (США) внедряется роторное бурение на

     нефть с применением лопастных долот и промывкой глинистым раствором.  

     В России вращательное роторное бурение с промывкой впервые

     применили в г. Грозном для бурения скважины на нефть глубиной 345 м

     (1902). В Сураханах (Баку) на территории завода Кокорева в 1901 заложена

     скважина для добычи газа. Через год с глубины 207 м был получен газ,

     использовавшийся  для отопления завода. В 1901 на  Бакинских 

     нефтепромыслах  появились первые электродвигатели, заменившие 

     паровые машины при бурении. В 1907 пройдена скважина вращательным

     бурением сплошным забоем с промывкой глинистым раствором.

           Впервые автомат для регулирования подачи инструмента при роторном 

     бурении был предложен в 1924 Хилдом (США). В начале 20 в. в США

     разработан метод наклонного роторного бурения с долотами малого

     диаметра для забуривания с последующим расширением скважин.

 

     

    

 

           Ещё в 70-х гг. 19 в. появились предложения по созданию забойных

     двигателей, то есть размещению двигателя непосредственно над буровым,

     долотом у забоя буримой скважины. Созданием забойного двигателя

     занимались крупнейшие специалисты во многих странах, проектируя его

     на принципе получения энергии от гидравлического потока, позднее - на

     принципе использования электрической энергии. В 1873 американский

     инженер Х. Г. Кросс запатентовал инструмент с гидравлической

     одноступенчатой турбиной для бурения скважин. В 1883 Дж. Вестингауз

     (США) сконструировал турбинный забойный двигатель. Эти изобретения

     не были реализованы, и проблема считалась неосуществимой. В 1890

     бакинский инженер К. Г. Симченко запатентовал ротационный

     гидравлический забойный двигатель. В начале 20 в. польский инженер

     Вольский сконструировал быстроударный забойный гидравлический

     двигатель (так называемый таран Вольского), который получил

     промышленное применение и явился прототипом современных забойных

     гидроударников.

           Впервые в мировой практике М. А. Капелюшниковым, С. М. Волохом и

     Н. А. Корневым запатентован (1922) турбобур, примененный двумя годами

     позже для бурения в Сураханах. Этот турбобур был выполнен на базе

     одноступенчатой турбины и многоярусного планетарного редуктора.

     Турбобуры такой конструкции применялись при бурении нефтяных

     скважин до 1934. В 1935-39 П. П. Шумилов, Р. А. Иоаннесян, Э. И. Тагиев

     и М. Т. Гусман разработали и запатентовали более совершенную

     конструкцию многоступенчатого без редукторного турбобура, благодаря

     которому турбинный способ бурения стал основным в СССР.

 

 

 

 

           Совершенствование турбинного бурения осуществляется за счёт

     создания секционных турбобуров с пониженной частотой вращения и

     увеличенным вращающим моментом.

           В 1899 в России был запатентован электробур на канате. В 30-х гг. в

     США прошёл промышленные испытания электробур с якорем для

     восприятия реактивного момента, опускавшийся в скважину на кабеле-

     канате. В 1936 впервые в СССР Квитнером и Н. В. Александровым

     разработана конструкция электробура с редуктором, а в 1938 А. П.

     Островским и Н. В. Александровым создан электробур, долото которого

     приводится во вращение погружным электродвигателем. В 1940 в Баку

     электробуром пробурена первая скважина.

           В 1951-52 в Башкирии при бурении нефтяной скважины по

     предложению А. А. Минина, А. А. Погарского и К. А. Чефранова впервые

     применили электробур знакопеременного вращения для гашения

     реактивного момента, опускаемый на гибком электрокабеле-канате.

     В конце 60-х гг. в СССР значительно усовершенствована конструкция

     электробура (повышена надёжность, улучшен токопровод).

           Появление наклонного бурения относится к 1894, когда С. Г. Войслав   

     провёл этим способом скважину на воду близ Брянска. Успешная проходка

     скважины в Бухте Ильича (Баку) по предложению Р. А. Иоаннесяна, П. П.

     Шумилова, Э. И. Тагиева, М. Т. Гусмана (1941) турбинным наклонно-

     направленным бурением положила начало внедрению наклонного

     турбобурения, ставшего основным методом направленного бурения в

     СССР     и получившего применение за рубежом. Этим методом при

     пересечённом рельефе местности и на морских месторождениях бурят

 

 

 

 

    кусты до 20 скважин с одного основания. В 1938-41 в СССР разработаны

     основы теории непрерывного наклонного регулируемого турбинного

     бурения при неподвижной колонне бурильных труб. Этот метод стал

     основным при бурении наклонных скважин в СССР и за рубежом.

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

     так называемое многозабойное бурение.

 

           В 1897 в Тихом океане, в районе о. 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 артезианских скважин и бурение 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 Б.  

     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.

           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