Історія буріння

Зараз складно сказати, коли була пробурена перша в світі артезіанська свердловина. Технічно, експлуатаційне буріння на підземну воду, людина здійснює вже багато століть. Близько 3,5 тис. років тому, процвітаюча давньоєгипетська цивілізація, розробляла водяні шари земних надр. Саме до цього періоду відносяться численні археологічні знахідки в долині Нілу, пов’язані з бурінням.

Єгиптяни застосовували ударно-штанговий спосіб. Живою м’язовою силою рабів або худоби врівноважувалася вигнута дерев’яна щогла, яка була пружиною бурової установки, а породоруйнуючий інструмент, що мав вигляд загостреного каменю, на канаті спускався в забій. Проходка велась зворотно-поступальними рухами за рахунок пружності конструкції.

Ударно-канатний спосіб пізніше став застосовуватися в Китаї. Описана Конфуцієм понад 2,5 тис. років тому технологія, отримала документальне підтвердження, при цьому тонкощі процесу трималися майстрами в суворій таємниці. Залишається тільки здогадуватися, як за допомогою бамбукових снарядів з металевими долотами і очеретяних канатів, буровикам в давнину вдавалося досягати глибин до 900 м. Отримані свердловини діаметром 120-150 мм, найчастіше, виготовлялися для видобутку соляних розчинів.

Існування основної маси гідротехнічних споруд давнини підтверджується тільки рукописами їх сучасників, текстами на каменях, а також фрагментами конструкцій. Лише деякі з них збереглися до теперішнього часу, наприклад, артезіанська «Свердловина Йосипа» на території Каїра. За деякими оцінками її вік понад 3 тис. років, а глибина становить 88 м. Будівництво джерела здійснювалося близько двох років під час семирічної Біблійної посухи. «Свердловина Йосипа» визнана історико-архітектурним пам’ятником людства.

Незважаючи на те, що перші свідчення бурового ремесла створювалися сотні років тому, свою назву артезіанські джерела отримали в XII столітті. На північному сході Франції в провінції Артуа, що входить тепер в департамент Па-де-Кале, місцевими жителями, які бурили глибокий колодязь, був розкритий напірний горизонт. Фонтануюче джерело відрізнявся відмінною якістю води, характерною для цього регіону. Це була перша в світі артезіанська свердловина. Події 1126 р, що відбувалися в Артуа ( «Artesia» на латині), послужили відправною точкою для назви самовиливних родовищ підземної води, обсаджених трубою.

Становлення індустрії буріння

Згідно з визначенням, артезіанські води при розтині горизонту не завжди фонтанують, але піднімаються вище водотривкої покрівлі. Затиснуті між двох водотривких шарів вони перетікають по пустотам або тріщинам гірських порід, надійно захищені від зовнішніх забруднень. Завдяки своїй природній чистоті, а також можливості видобутку в багатьох місцях, віддалених від поверхневих джерел, підземні води завжди викликали інтерес людини. Їх розробка стримувалася тільки технологічними труднощами, відсутністю відповідних матеріалів і механізмів.

Ситуація стала значно змінюватися після вступу в еру науково-технічного прогресу — коли збільшення водоспоживання співпало із зростанням міської інфраструктури та виробничого сектора.

Примітна ситуація з організації водопостачання Парижа, що бурхливо розвивався в XIX столітті. Для вирішення цього питання в 1818 р. міністерство землеробства Франції виділило чималі кошти, створивши фонд фінансування будівництва водопідйомних свердловин. Тоді, за допомогою ударно-штангового буріння з ручним приводом, було побудовано значну кількість артезіанських свердловин. Так, у 1830 р. Дегуссе досяг горизонту 120 м, а буровий майстер Мюло в 1841 р. – 548 м. Свердловина Мюло виявилася напірною. При розтині водоноса, вгору на 33 м вдарив фонтан. У 1855 р. було розроблене питне джерело, яке видавало 15 тис. м3 /добу з глибини 528 м.

На Русі бурове ремесло почало розвиватися приблизно в IX столітті. Ударно-штанговий метод спочатку застосовувався для видобутку сольового розчину. Обсадження проводилося порожнистими стовбурами дерев, захищеними від агресивної рідини промасленою тканиною. Розсіл, що подавався на поверхню, тут же випарювався в спеціальних печах. Подібний виробничий комплекс — соляна варниця, згідно княжої грамоти Святослава Олеговича від 1137 р., був переданий в дар Софійському собору.

З XVII століття російські майстри користувалися рукописним посібником по бурінню свердловин – «труб». «Розпис, як зачати робити нову трубу на новому місці» зібрала воєдино весь багатий вітчизняний досвід галузі – описи інструменту, установок, методів геологорозвідки, технологічні процеси, аварійні ситуації, а також термінологію, переважно російського походження.

Як і в європейських країнах, індустріальний прогрес XIX століття сприяв попиту і пропозиції на глибокі вапнякові свердловини. Одеське «Товариство артезіанських фонтанів», розпочавши свою діяльність на професійній основі з 1831 р., пробурило 4 свердловини від 36 до 189 м. Нові питні джерела значно спростили проблему водопостачання приморського міста.

Протягом XIX століття артезіанські родовища розроблялися практично у всіх великих містах, які відчували потребу у воді, таких як:

  • Петербург — 1831-1832 рр. ;
  • Царське Село, Керч, Сімферополь — 1833 р.;
  • Тамбов, Казань, Євпаторія — 1834 р.;
  • Астрахань — 1836 р.;
  • Київ — 1844 р.;
  • Москва — 1876 р.

Деякі важливі етапи розвитку артезіанського буріння

Подальше вдосконалення видобування підземної води, як і всього бурового ремесла, було безпосередньо пов’язане з впровадженням наукових нововведень. Часто інновації розроблялися на нафтовидобувних промислах, що не заважало їм використовуватися при освоєнні міжпластових водоносів.

Американський інженер Д. Пауелл у 1858 р. придумав застосування паровому двигуну, для буріння артезіанських свердловин. Його метод припускав також обсадку стовбура дубовими трубками і дозволив досягти глибини 350 м.

Практично в цей же час, російський інженер Д. Р. Романовський в 1859 р. перший в Росії випробував парову тягу на вітчизняних бурових. Вже до 1883 р. подібна механізація стала використовуватися повсюдно, що означало остаточний прихід ери машин.

Швейцарець Георг Лешо випробував алмазне буріння у 1862 р. Пізніше його син Рудольф удосконалив як робочий інструмент, так і сам метод подачі. Він запропонував задіяти замість ударного принципу, обертальний.

З 80-х років XIX століття використовується обертальне буріння з промиванням забійної зони глинистим розчином, вперше виконане в Новому Орлеані.

Починаючи з 1901 р. парові приводи на Бакинських нафтопромислах замінювалися електродвигунами.

Шарошкове долото створено в 1909 р. Американський інженер Хьюз придумав долото, обертаючий момент якого перетворюється в високочастотну ударну роботу зубів шарошок.

Перший турбобур, що обертається промивною рідиною, розроблений в 1922 р. радянським конструктором М. А. Капелюшниковим.

Ці та багато інших технологій, отримавши подальший розвиток, повсюдно почали використовуватися сучасниками при бурінні свердловин на вапняк.

Поява мобільних установок

Безсумнівно, істотною перевагою видобування підземної води перед розробкою нафтових родовищ, є її відносна близькість до земної поверхні. Отже, для роботи потрібно менш потужне і громіздке обладнання, яке можна, забезпечивши самохідним шасі, зробити мобільним. Цей фактор, а також зростаючі потреби в геологічних вишукуваннях призвели до створення в XX столітті пересувних бурових установок. Самохідні комплекси, поряд із загальним удосконаленням технологій, стали подальшим стимулом розширення географії артезіанських джерел.

Механічний завод м. Щигри Курської області в 1927 р. випустив перший буровий верстат КМА-300 для розвідувальних потреб, а з 1935 р. стали виготовлятись мобільні верстати УА-75 ударного буріння.

Самохідна бурова установка РБ-400/ТВС сконструйована на базі гусеничного трактора ЧТЗ-65. Її виробництво розпочато в 1948 р. Далеке перебазування важкого обладнання здійснювалося на залізничних платформах, але місцеві пересування машина могла виконувати самостійно зі швидкістю 4 км/год вперед і 2 км/год заднім ходом.

Вже понад півстоліття вітчизняні буровики успішно використовують одну з найбільш надійних установок УРБ 2А2, здатну виконувати поставлені завдання навіть в складних умовах. Завдяки їй, з’явилася можливість влаштування артезіанських свердловин на невеликих віддалених ділянках в стислі терміни. Обладнання монтується на різні самохідні рухомі платформи, включаючи автомобільні, гусеничні і понтонні. УРБ 2А2 здійснює роторне буріння з промиванням, завдяки якому вдається досягти високих швидкостей проходки при максимальній механізації процесу, а також з продувкою і шнекове.

Компанія «Джерело» так само не стоїть осторонь від кращих надбань минулих поколінь, втілюючи побажання замовників, як у звичайних, так і в самих складних гідрогеологічних умовах. В нашій справі нам допомагають надійні бурові установки УРБ 2А2 на базі автомобіля ЗІЛ 131.