Бурение

Развитие разведочного бурения связано с изобретением швейцар-ского часовщиком Г.Лешо алмазного бура (1862), который состоял из стального полого цилиндра, армированного алмазами и укрепленного на полой металлической штанге (по ней в забой подавалась промывочная вода). Первая работоспособная буровая установка с алмазным ин-струментом создана французским инженером Перретом и привлекла внимание на Всемирной выставке в Париже (1867), что послужило на-чалом распространения алмазного бурения в Европе и Америке. В 1850 в России был заложен ряд разведочных скважин на каменный уголь.

В 1871 и 1872 около Бахмута и Славянска пробурены первые раз-ведочные скважины в России на каменную соль глубиной 90 и 120 м. Совершенствование разведочного бурения в России в конце 19 в. связано с именем Войслава, который в 1885 изобрёл, а в 1897 получил патент на бур для ручного бурения скважин большого диаметра. Бур Войслава имел расширитель, позволяющий увеличивать диаметр скважин, глубина которых достигла 22 м. В 1898 Войслав совместно с Л.Кулешом получил патент на оригинальный станок для алмазного бурения и в том же году разработал новый способ вставки алмазов в коронку, позволивший применять мелкие алмазы. В 1899 в Америке инженером Дейвисом предложено дробовое бурение.  В период 1-й мировой войны для бурения  начинают применять по предложению немецкого инженера Ломана твёрдые сплавы (так называемый воломит). Позднее эти сплавы применялись при бурении  разведочных скважин в районе Курской магнитной аномалии (1923).

Коренные изменения в технике бурения  произошли в России после Великой Октябрьской революции. С 1923 в СССР внедряется бурение  с применением твёрдых сплавов, а также дробовое бурение  (1924-25); изготовление отечественных твёрдых сплавов началось в 1929. В 1927 В.М Крейтером и Б.И.Воздвиженским при колонковом бурении  была успешно применена дробь. В 1925-26 на Сормовском заводе налажено производство ударно-канатных станков типа "Кийстон" для разведки на золото (позднее типа "Эмпайр"). Несколько лет спустя Н.И.Куличихиным разработаны первые отечественные станки (УА-75-150) ударно-канатного бурения.  В 1928-1929 развернулось производство буровых станков колонкового вращательного бурения  на Ижорском заводе (Ленинград), им. Воровского (Свердловск) и др. В то время для колонкового бурения  на глубине до 500 м в основном применялись станки КА-300 и КА-500. В послевоенные годы (начиная с 1947) было проведено коренное переоборудование технических средств геологоразведочной службы: усовершенствованы бурильные, обсадные и колонковые трубы; созданы новые станки с рычажно-дифференциальной подачей (ЗИВ-75, ЗИВ-150); разработаны новые конструкции многоскоростных станков с гидравлической подачей (ЗИФ-300, ЗИФ-650, ЗИФ-1200, ВИТР-2000 и др.), обеспечивающие бурение скважин на глубине 300-2000 м; создан ряд самоходных буровых установок; разработаны средства автоматизации и механизации трудоёмких процессов и новые конструкции породо-разрушающего инструмента.
В 1935 советский инженер В.Н.Комаров предложил машину ударно-вращательного бурения,  теоретические основы которого были раз-работаны впоследствии Е.Ф.Эпштейном. В 1939 разрабатывается бурение  погружными пневмоударниками, а с 1940 внедряется вращательное бурение  с транспортировкой породы из скважины шнеками, которое получило распространение в породах невысокой крепости при гео-физических работах, инженерно-геологических изысканиях, при бурении  на воду и др. В СССР разработана технология безнасосного бурения, обеспечивающего полный выход керна в неустойчивых породах, и коренным образом усовершенствована технология дробового бурения (С. А. Волков).

 

После открытия месторождений алмазов в Якутии шире применяют алмазный породоразрушающий инструмент, а с 1962 в бу-рении  получили распространение синтетические алмазы. В совершен-ствовании технологии алмазного бурения  сыграли большую роль со-ветские учёные Ф.А.Шамшев,  И.А.Уткин,  Б.И.Воздвиженский,  С.А.Волков и др. Средняя месячная скорость бурения  разведочных скважин в Донбассе составила 265 м (1956), в Криворожском бассейне360 м (1956), а на Курской магнитной аномалии 600 м (1965). При разведке крутопадающих рудоносных тел, когда для пересечения их на разных горизонтах приходится проходить несколько скважин, в целях сокращения их длины применяют направленное многозабойное бурение,  которое осуществляется с помощью отклоняющих устройств, устанав-ливаемых в скважине на разных глубинах.

Разведочное бурение осуществляется в основном за счёт враща-тельного способа, на который приходится (1970) около 80% метража пробуренных скважин (50% бурение твердосплавным инструментом, 20% - алмазным инструментом, 10% - дробью); в ограниченных объёмах применяются ударно-вращательное, шнековое, вибрационное бурение и др.

Работы в области разведочного бурения направлены на: обеспе-чение сохранности керна, извлекаемого с большой глубины; разработку аппаратуры и надёжных методов опробования горных пород. Со-вершенствование техники и технологии разведочного бурения на твёрдые полезные ископаемые направлено на: замену дробового бурения алмазным; внедрение гидроударного бурения,  бескернового бурения  с использованием боковых сверлящих грунтоносов; дальнейшее улучшение технических средств и технологии бурения, разработку новых способов разрушения горных пород при бурении; автоматизацию всех производст-венных процессов.