Бурение, как термин определяет существо самого процесса проникновения бура в земную кору и это близко по звучанию и смыслу к словосочетанию «борение - преодоление».
Появление бурения связано с древнейшим периодом развития человеческой цивилизации. Способы бурения или сверления горных пород с помощью более твердых пород (видимо пластинчатых кремневых сверл) использовались человеком еще в каменную (неолитическую) эпоху при изготовлении бус, примитивных орудий труда, охоты и боевых действий.
Поэтому, по гипотетическим рассуждениям доктора технических наук профессора В.В. Нескоромных вполне уместно считать наиболее близким из мифических героев к буровикам бесстрашного титана Прометея, подарившего огонь людям. О принадлежности Прометея к сословию геологов-буровиков говорит и его имя. Например, в книге проф. Ребрика Б.М. «У колыбели геологии и горного дела» указано, что имя Прометей, возможно, произошло от слов «праманте, праманта» - кручение или поворачивание палки, погружение штанги. И еще, там же, приводятся слова Прометея из трагедии Эсхила (около 525 - 456 г.г. до н.э.) «... А богатства, скрытые в подземных недрах, - серебро и золото, медь - я их обнаружил первым и на свет извлек».
Как известно Прометей был прикован к скале Зевсом в наказание за, якобы, похищенный для людей огонь. Видимо Прометей похитил, все-таки, не сам огонь, а научил людей его добывать, ибо отнять, что- либо материальное всемогущий Зевс мог без труда, но вернуть назад, попавшее к людям знание было, все-таки, уже не в его силах. Видимо Прометей лишил Зевса монополии на владение волшебством огня, и именно поэтому его гнев был так велик.
Интересна история о гибели, прикованного к скале Прометея. Учитывая, что все мифы и легенды, так или иначе, основаны на реальных события и образах, часто имеют реальных прототипов для героев, можно допустить, что Прометей - реальны персонаж древних времен. Очень вероятно, был такой знающий рудное дело человек, а гибель Прометея стала результатом неудачного восхождения в горы для поисков руд и их добычи. Сорвавшись со скал, Прометей мог травмироваться, а израненный и неспособный к самостоятельному спуску вниз остаться на высокой скале. Вероятно, эту трагедию видели люди, оставшиеся внизу, но по каким-то причинам не сумевшие или не успевшие оказать ему помощь» и наблюдавшие смерть беспомощного Прометея убитого стервятниками.
Вполне возможно, что Прометей, добывающий огонь и Прометей - геолог это разные люди, чьи судьбы объединены мифом в один образ.
Миф о Прометее это Великий Памятник, созданий людьми ранних человеческих цивилизаций в знак почитания титанов - людей, сделавших великое депо - сумевших научиться и учить других добывать руды из обширных подземных кладовых, и таким образом, заложить основы построения цивилизации будущего.
Интересно, что в русском языке термины сверление и бурение различаются, а в английском и немецком - синонимы (drilling и bohren).
Ощущается связь слова на немецком bohren с русским «бурение». Какой ж изначально позаимствовал термин - русский ли, из немецкого. голландского (boor) переделав по обыкновению слово «под себя», или наоборот, трудно сказать, но в русском языке есть близкие по звучанию слова, например, буровить или борение, а в немецком?
Возможно слово-термин «бурение» возникло из слова «буровить», которое по В.И Далю означает «буровить - вспахивать, взбуравливать чем-либо материала, поэтому возможно из этого слова возникли слова «борение. борьба, оборона, борона и др.». Из этого же слова могли возникнуть и слова «бурение», а затем и «бур».
Если слова «буровить» обозначает несколько бессмысленное и малополезное действие, которое в языке еще получило значение «набуровить — сделать, что-то вызывающе неправильное», то понятие «бурение, бурить»- действие строго организованное и полезное, т.к. направлено на выполнение некоторой технической задачи».
Технология сверления, очевидно, возникла в развитие методов и средств добывания огня трением с применением лучкового привода.
О возникновении бурения как производственной деятельности человека имеются многочисленные исторические подтверждения.
Сохранились гидрогеологические скважины - колодцы, пробуренные до нашей эры в долине реки Нил. Иногда эти памятники буровой технологии имеют высеченные на камне тексты, в которых указаны даты сооружения скважины. Первоначально бурение скважин выполнялось грубыми кремневыми долотами, крепившимися к деревянному шесту.
С развитием металлургии на смену каменному долоту пришло металлическое сверло - зубило: возраст найденных буровых инструментов достигает 5000 лет.
В древнем Китае бурили водяные скважины и там буровая технологах достигла высокой степени совершенства. Горную породу на
забое разрушали тяжелым металлическим зубилом, прикрепленным к бамбуковому шесту. С помощью пенькового каната буровой инструмент приподнимали над забоем и сбрасывали вниз. Таким образом зубило (долото) дробило породу. Частицы мелко раздробленной породы смешивались с водой и периодически вычерпывались из скважины ведром. Основоположником ударного способа бурения в Китае был великий инженер Ли Бин, пробуривший примерно 2200 лет тому назад скважину глубиной в 1000 м. Это первое известное изображение буровика в мире.
Бурение водяных скважин широко применялось во многих странах мира, в том числе и в России.
Ли Бин
В Боспорском государстве на Керченском полуострове добывали и использовали нефть еще в 370 г.н.э.
В первой половине X в. арабский историк и путешественник Ма- суди письменно свидетельствует о двух главных источниках черной и белой нефти на Апшеронском полуострове.
В 1579 г. впервые с реки Ухты в Москву была доставлена нефть, которая именовалась, как «горючая вода густа».
Первый рукописный учебник по технологии бурения скважин для разведки и добычи каменной соли «Роспись, как зачать делать новую трубу на новом месте» написана в XVII в. Здесь «труба» - это скважина. Этот свод правил обобщил многовековую практику бурения скважин по Руси. В нем подробно описан инструмент, его установка и приемы бурения. О высоком уровне культуры бурения скважин в России свидетельствует факт, что в «Росписи...» содержится 128 специальных буровых терминов только русского происхождения. Впервые упоминается даже об естественном искривлении скважин.
Первое упоминание о применении для разведки залежи нефти «земляного бура» на Тамане было сделано в 1835 г.
Первая скважина на нефть была пробурена В.Н. Семеновым в 1847 г. в Биби-Эйбате (Азербайджан).
В 1868 г. М.К. Сидоров бурит первую на Севере России нефтяную скважину.
В 1869 и 1871 гг. в Балханах Мирзоевым впервые на этой площади ручным вращательным способом были пробурены скважины на нефть на глубины 64 и 45 мм соответственно.
По мере увеличения объема бурения совершенствовалась техника. Малопроизводительный ручной вращательный способ был вытеснен ударно - канатным способом, примененным А.Н. Новосильцевым в 1864 г. при бурении на Тамани. В 1901 г. Россия занимала первое место в мире по добыче нефти (11,5 млн.т, около 50% мировой добычи). В 1903 г. в Азербайджане при ударном бурении на нефть применяли паровые машины, использованные еще в 1859 г. Г.Д. Романовским при бурении на воду. Вращательное роторное бурение впервые было применено в США в 1901 г. в сочетании с непрерывной промывкой, а в России в 1902 г.
Производительность роторного бурения на нефть многократно возросла после изобретения в 1909 г. американским инженером Говардом Юзом шарошечного долота.
Технически новая задача герметизации заколонного пространства при вращательном бурении была решена закачкой цементного раствора по методу А.А. Богушевского. Следующим крупным шагом в развитии бурения было создание гидравлических забойных двигателей - турбобуров. В 1923 г. М.А. Капелюшниковым и другими инженерами были созданы одноступенчатые турбобуры, а в 1933-1940 гг. на базе разработанной П.П. Шумиловым теории осевых многоступенчатых (100 и более ступеней) турбинных двигателей им совместно с Р.А. Иоаннесяном, Э.И. Тагиевым и М.Т. Гусманом был создан мощный турбобур с довольно большим крутящим моментом и износостойкой резинометаллической опорой.
В последующем турбобур показал особые преимущества при проводке наклонных скважин благодаря удобству ориентирования отклонителей при неподвижной, невращающейся бурильной колонне.
Развитие турбинного бурения продолжается в направлении повышения крутящего момента и мощности на долоте за счет применения редукторов, секционирования, перехода на шаровую опору.
Объем турбинного бурения по России составляет около 75 - 80 %.
Другим направлением в совершенствовании гидравлических забойных двигателей является создание объемного винтового двигателя, отличающегося от турбобура принципом работы и более жесткой характеристикой, большим крутящим моментом, меньшими частотами вращения (120 - 250 мин"1), габаритами, расходом жидкости и перепадом давления.
Однозаходный винтовой двигатель разработан в США в 1964 г., а в России в Пермском филиале ВНИИБТ - многозаходный объемный
двигатель. К настоящему времени разработаны винтовые двигатели диаметрами от 54 до 195 мм.
Новинкой сегодня является модульный турбинно-винтовой забойный двигатель сочетающий в себе положительные свойства как турбобура, так и винтового двигателя.
В 1937 - 1940 гг. в СССР Н.В. Александровым» А.А. Островским и другими учеными разработаны электробуры диаметрами от 164 до 290 мм с частотой вращения 700 - 540 мин4 и мощностью 50 - 250 кВт, дающие возможность бурить скважины с применением вязких н утяжеленных растворов плотностью до 2,2 г/см3.
В настоящее время в нашей стране вновь расширяется объем применения роторного бурения.
В осложненных условиях н для вскрытия продуктивных пластов успешно применяются растворы с низким содержанием твердой фазы, соленасыщенные, минерализованные, в том числе хлоркалиевые, алюмакалиевые. известково-калиевые, структурированные растворы, аэрированные жидкости, пена, растворы на углеводородной (нефтяной) основе, прямые и обратные (обращенные) эмульсии. Имеются довольно значительные успехи в использовании полимерных добавок. Созданы тампонажные материалы различной плотности с регулируемыми реологическими свойствами к сроками схватывания при низких и высоких температурах, с ограниченным изменением объема при твердении. Такое изменение свойств достигается преимущественно введением в тампонажные составы различных добавок. Наряду с традиционными портландцементами разработаны и успешно применяются шлакоцементы, шлакопесчаные цементы, безусадочные н расширяющиеся цементы, полимерцементы и др. Много сделано для улучшения оснастки обсадных колонн с целью их центрирования, удаления рыхлой глинистой корки со стенок скважины и т.д.
Бурение стало важнейшей отраслью народного хозяйства, от дальнейшего развития которой зависят разведка н добыча энергетических и многих других видов сырья
Контрольные вопросы к введению.
1. Роль буровых работ в развитии нефтегазодобывающей и других отраслей промышленности.
2. История возникновения и развития глубокого бурения скважин.
3. Специфические особенности бурения на жидкие и газообразные полезные ископаемые по сравнению с геологоразведочным бурением.