г. Днпропетровск, наб. Победы 58/235
тел/факс. 0562 36 52 23
тел. 067 632 53 92
Email: gidrobud@ukr.net

О бурении (история)

Говоря о бурении, нельзя не упомянуть о достижениях в этой области древней китайской цивилизации. Зарождение собственно бурения, т. е. получения глубокого отверстия в горных породах земной коры, связано именно с древней китайской цивилизацией. Правда, по некоторым сведениям считается, что родиной бурения является или Япония, или Бирма.

О китайских скважинах для добычи воды и соляных растворов, сооруженных во времена династии Чоу (начало правления 1122 г. до н. э.), сообщает известный китайский философ Конфуций (около 6 века до н. э.). Скважины имели глубину до 100 м и более и бурились в области Чун Канг, вблизи границы с Тибетом. Некоторые скважины достигали 500 м, а отдельные даже 1242 м.

Скважины бурили только ударным способом. Буровой снаряд изготовляли из бамбука. К нижнему концу бамбукового шеста прикрепляли зубило (долото), которым разрушалась порода на забое. Для извлечения шлама использовали примитивную желонку, представляющую собой трубу (наверняка, из бамбука), с клапаном на нижнем конце, который открывался при ударе трубы о забой. После нескольких таких ударов труба наполнялась пульпой. Извлекали трубу на поверхность при помощи ворота.

При бурении глубоких скважин над устьем воздвигали бамбуковую вышку на четырех ногах (рис. 3), в верхней части которой размещался блок. Большая устойчивость вышки, как и теперь, обеспечивалась канатными растяжками.

Для современного специалиста до сих пор остается загадкой, как древним китайцам удавалось бурить скважины глубиной более 500 м? Можно только догадываться, сколько.

Технических проблем приходилось при этом решать! Стальных инструментов и канатов не существовало, почти все изготовляли из бамбука. Интересно отметить, что при сборке вышек ни гвозди, ни болты, ни штыри не использовали. Применяли только веревки, бамбуковые клинья и веревочные узлы и стяжки. «Ноги» тяжелых буровых вышек изготовляли из бамбуковых кассет. Грузоподъемность таких вышек, как предполагают, была весьма значительной. Скважины большой глубины бурили годами, при этом предпринимались особые усилия по охране секретов технологии процесса бурения.

Бурение в средние века. Леонардо да Винчи

Когда бурение скважин начало развиваться в Западной Европе, точно не установлено. Известно, что в 1126 г. в провинции Артуа (Франция) была пробурена скважина на воду, вскрывшая напорные фонтанирующие воды. Отсюда и пошло название артезианские скважины.

Одним из первых изображений скважины считают рисунок итальянца Джиованни Фонтана в его «Книге приборов для ведения войны» (1420 г.). Спустя 10 лет в Италии был опубликован первый в Европе чертеж бурового вращательного устройства для сооружения колодцев. В нижней части устройство оборудовалось буровой фрезой, которую вращали вручную за крестовину.

Разработкой и совершенствованием буровых установок.

И инструмента занимался и великий ученый средневековья Леонардо да Винчи. В его документах, датированных 1500 годом, имеется чертеж буровой установки с треногой. В буровой установке все просто и рационально. Инструмент включал в себя спиральный бур (змеевик), предусмотрены удобная рукоятка — крестовина для ручного вращения штанги, отверстия в штанге по всей ее длине для перестановки крестовины по мере углубления бура и многое другое. Леонардо спроектировал все необходимые дополнительные устройства, в том числе для самоцентрирования инструмента. С целью изготовления обсадных деревянных труб им было придумано устройство для сверления отверстий. Вообще гениальные разработки Леонардо существенно опередили его время. Многое, созданное им, заново изобреталось значительно позднее.

О размерах буровых вышек, изображенных на эскизах Леонардо да Винчи, можно судить по приблизительному масштабу. На одной из конструкций показана лестница для верхового рабочего. Расстояния между ступеньками лестницы в любой стране были одинаковы во все времена. Принимая

Это во внимание, можно заключить, что высота вышки достигала 7 м. Вышка, сооруженная в таких пропорциях, могла иметь грузоподъемность, достаточную для бурения скважин глубиной 20 м.

Леонардо предложил также легкий станок для ручного бурения. Одной рукояткой станка осуществлялось бурение, второй — извлечение снаряда из скважины.

Буровые установки Леонардо да Винчи широко использовались для бурения многочисленных скважин на воду во Франции. Участие в разработке и улучшении конструкций буровых установок столь одаренного инженера, каким был Леонардо да Винчи, оставило заметный след в истории буровой техники и повлияло на развитие бурения в Европе. В 1590 г. Бернардом Паллисси было предложено, помимо сооружения отверстия (скважины) в земле, отбирать пробы грунта (керна) для изучения его свойств.

Тем не менее вращательное бурение в Европе (кроме России) вскоре почти на два века было забыто. Этому способствовали успехи ударного способа бурения. Вращательное бурение возродилось только в середине XIX века.

Бурный XIX век

До XIX века бурение скважин развивалось крайне медленно. Это в полной мере относится и к наиболее развитым западноевропейским странам.

XIX век стал веком быстрого развития ударного бурения. Бурный рост городов, возведение крупных промышленных предприятий потребовали организации их промышленного водоснабжения.

В самом начале века французский физик Араго предложил способ водоснабжения Парижа артезианскими скважинами. И уже в 1818 г. министерство земледелия Франции ассигновало специальные средства на бурение необходимых водоподъемных скважин.

Первоначально (1840—1887 гг.) для сооружения таких скважин применяли ударно-штанговое бурение с ручным приводом. Этим способом бурили довольно глубокие артезианские скважины для водоснабжения не только Парижа, но и других городов. В США, наоборот, начало осваиваться ударно-канатное бурение. В 1859 г. этот способ был использован для бурения первой в США скважины на нефть (в Пенсильвании). С этого времени и в других местах Северной Америки началось интенсивное развитие бурения скважин на нефть удар но-канатным, так называемым «пенсильванским», способом. Некоторое развитие получил этот способ и в Румынии, где он получил название «галицийского». По другим сведениям, первая скважина на нефть в США была пробурена в 1863 г. в той же Пенсильвании на «участке полковника Дрейка».