Процесс бурения является неотъемлемой частью горнодобывающей и геологоразведочной отраслей. Он применяется как в карьерах и шахтах для добычи твердых полезных ископаемых (руды, уголь), так и при разведке и эксплуатации месторождений нефти и газа. Для решения столь разных задач используется специализированная техника, ведь требования к скважинам могут кардинально отличаться: от неглубоких шпуров в несколько метров до разведочных скважин, уходящих в недра на километры.
Бурение в нефтегазовой отрасли
Добыча нефти и природного газа невозможна без создания скважин, которые служат основным каналом для извлечения ресурсов из недр. На промыслах используются масштабные буровые установки с высокими металлическими вышками. Классическим методом является роторное бурение, где вращение буровой колонны с долотом на конце обеспечивает мощный ротор.
Инструменты для разрушения породы
Основная нагрузка по разрушению горных пород ложится на буровое долото. Наиболее распространена шарошечная конструкция. Принцип её работы основан на том, что зубья вращающихся шарошек, с большим усилием прижатые к забою, дробят и скалывают породу. Образующаяся крошка затем выносится на поверхность потоком промывочной жидкости или сжатого воздуха.
Эволюция технологий: от турбин к электробурам
В 1922 году советскими инженерами был предложен инновационный метод — турбинное бурение. Сегодня многоступенчатые турбобуры, представляющие собой длинные трубы с десятками турбинных секций, являются высокоэффективным инструментом. Ещё одним прорывом, разработанным в конце 1930-х годов А. П. Островским и Н. В. Александровым, стал электробур. Это погружная машина с собственным электродвигателем, которая вращает долото через бурильную колонну и широко применяется для глубокого бурения.
Бурение в карьерах и перспективные методы
В карьерах бурение часто служит подготовительным этапом для взрывных работ, облегчающих выемку крепких пород экскаваторами. Для этого используют мобильные буровые установки на гусеничном или колесном шасси. Помимо механических способов, в карьерах иногда применяется термическое (огневое) бурение, где порода разрушается струей раскаленных газов. Современные исследования направлены на внедрение ещё более прогрессивных технологий, таких как использование ультразвука, лазерного луча (лазер), токов высокой частоты и микровзрывов. Отдельным и быстро развивающимся направлением стало морское бурение, открывающее доступ к ресурсам шельфовых месторождений.