Краткая история развития бурения реферат
Обновлено: 07.07.2024
История развития технологии бурения, основные моменты которой представлены в статье, проиллюстрирована информацией о предметах и коллекциях из собраний нескольких отечественных музеев. Первые скважины для добычи рассолов проходились ударным способом. Инструменты и оборудование, демонстрирующие такую технологию бурения, хранятся в коллекциях музея Санкт-Петербургского горного университета, Государственного исторического музея и Политехнического музея. Дальнейшее развитие бурения связано с его применением для добычи нефти. На этом этапе стали использовать специальные буровые станки, модели которых также представлены в коллекциях ряда музеев. В начале XX в. начался переход от ударного к роторному бурению, развитие которого связано с изобретением шарошечного долота и забойного двигателя – турбобура. Образцы первых советских турбобуров М.А. Капелюшникова и П.П. Шумилова и документы об их создателях хранятся сегодня в Политехническом музее.
The paper covers the milestones in the development of drilling technology that are illustrated by the information about the objects and collections from several museums in Russia. The earliest brine extraction wells were drilled using the percussion method. The tools and equipment used in this drilling technology are stored in the museum of the St. Petersburg Mining University, State Historical Museum and Polytechnic Museum. Further development of drilling was determined by its use in oil production. Special drilling rigs began to be used at this stage. The models of such rigs are also present in the collections of several museums. In the early 20th century, percussion drilling began to be replaced by rotary drilling due to the invention of roller-cone drill bit and turbodrill downhole motor. The samples of the first Soviet turbodrills and the documents concerned with their creators, M.A. Kapelyushnikov and P.P. Shumilov, are stored in the Polytechnic Museum.
В 1872 г. на Апшеронском полуострове, который являлся в то время основным регионом добычи нефти, было пробурено всего две скважины, в 1873 г. заложено еще пять, в то время как количество нефтяных колодцев в этот период превышало 1000.
Делались попытки применить ударно–канатное бурение, для чего в Баку были приглашены американские специалисты. Однако, для Апшеронского полуострова, где распространены более рыхлые породы, этот способ оказался неподходящим. В результате для бурения нефтяных скважин стали использовать технологию ударного бурения на металлической штанге, аналогичную технологии бурения рассолоподъемных скважин.
Дальнейшее развитие бурения связано в первую очередь с тем, что оно стало применяться для добычи нефти. Ручное разведочное бурение на нефть было впервые опробовано в 1846 г. на Биби-Эйбате. В одной из скважин были обнаружены признаки нефти, но т.к. ее приток был небольшим, об этом опыте вскоре забыли. Первая скважина для добычи нефти была пробурена предпринимателем А.Н. Новосильцевым в 1864 г. около Анапы, однако она оказалась безрезультатной. В 1865 г., по рекомендации горного инженера Ф.Г. Кокшуля, Новосильцев начал бурение пяти скважин на левом берегу р. Кудако (Таманский полуостров) и в 1866 г. одна из скважин дала мощный нефтяной фонтан [3]. В 1868 г. предприниматель И.М. Мирзоев пробурил в бакинском районе скважину, которая на глубине 20 саженей дала нефтяной фонтан, сопровождавшийся таким сильным выбросом газов и песка, что ее было решено закрыть, а следующую скважину начали бурить только в 1872 г. [4].
В 1872-м на Апшеронском полуострове, который являлся в то время основным регионом добычи нефти, было пробурено всего две скважины, в 1873 г. заложено еще пять, в то время как количество нефтяных колодцев в этот период превышало 1000.
Среди отечественных буровых станков наиболее известными были станки горного инженера А.Н. Соколовского и бакинского механика–самоучки Муртузы Мухтарова. В их основе лежала конструкция австрийского горного инженера А. Фаука, приспособленная к местным технико–геологическим условиям.
На основании археологических находок и исследований установлено, что первобытный человек около 25 тыс. лет назад при изготовлении различных инструментов сверлил в них отверстия для прикрепления рукояток. Рабочим инструментом при этом служил кремневый бур.
В Древнем Египте вращательное бурение (сверление) применялось при строительстве пирамид около 6000 лет назад.
Документальных свидетельств о технике бурения в Китае мало. Однако, судя по древней китайской живописи, барельефам, гобеленам, панно и вышивкам на шелке, эта техника находилась на довольно высокой стадии развития.
Бурение первых скважин в России относится к IX веку и связано с добычей растворов поваренной соли в районе г. Старая Русса. Соляной промысел получил большое развитие в XV..XVII вв., о чем свидетельствуют обнаруженные следы буровых скважин в окрестностях г. Соликамска. Их глубина достигала 100 м при начальном диаметре скважин до 1 м.
Стенки скважин часто обваливались. Поэтому для их крепления использовались или полые стволы деревьев или трубы, сплетенные из ивовой коры. В конце XIX в. стенки скважин стали крепить железными трубами. Их гнули из листового железа и склепывали. При углублении скважины трубы продвигали вслед за буровым инструментом (долотом); для этого их делали меньшего диаметра, чем предшествующие. Позднее эти трубы стали называть обсадными. Конструкция их со временем была усовершенствована: вместо клепанных они стали цельнотянутыми с резьбой на концах.
Первая скважина в США была пробурена для добычи соляного раствора близ г. Чарлстона в Западной Вирджинии в 1806 г.. При дальнейших поисках рассолов в 1826 г. близ г. Бернсвилла в шт. Кентукки случайно была найдена нефть.
Незадолго до этого в 1846 г. французский инженер Фовель предложил способ непрерывной очистки скважин - их промывку. Сущность метода заключалась в том, что с поверхности земли по полым трубам в скважину насосами закачивалась вода, выносящая кусочки породы наверх. Этот метод очень быстро получил признание, т.к. не требовал остановки бурения.
Число пробуренных скважин на нефтяных промыслах в конце XIX века стремительно росло. Так в Баку в 1873 г. их было 17, в 1885 г. - 165, в 1890 г. - 356, в 1895 г. - 604, то к 1901 г. - 1740. Одновременно значительно возросла глубина нефтяных скважин. Если в 1872 г. она составляла 55. 65 м, то в 1883 г. - 105. 125 м, а к концу XIX в. достигла 425. 530 м.
В конце 80-х гг. прошлого века близ г. Новый Орлеан (шт. Луизиана, США) было применено вращательное бурение на нефть с промывкой скважин глинистым раствором. В России вращательное бурение с промывкой впервые применили близ г. Грозного в 1902 г. и нашли нефть на глубине 345 м.
Первоначально вращательное бурение осуществлялось вращением долота вместе со всей колонной бурильных труб непосредственно с поверхности. Однако при большой глубине скважин вес этой колонны весьма велик. Поэтому еще в XIX в. появились первые предложения по созданию забойных двигателей, т.е. двигателей, размещаемых в нижней части бурильных труб непосредственно над долотом. Большинство из них осталось нереализованными.
Впервые в мировой практике советским инженером (впоследствии членом-корреспондентом АН СССР) М.А. Капелюшниковым в 1922 г. был изобретен турбобур, представлявший собой одноступенчатую гидравлическую турбину с планетарным редуктором. Турбина приводилась во вращение промывочной жидкостью. В 1935. 1939 гг. конструкция турбобура была усовершенствована группой ученых под руководством П.П. Шумилова. Турбобур, предложенный ими, представляет собой многоступенчатую турбину без редуктора.
В 1899 г. в России был запатентован электробур, представляющий собой электродвигатель, соединенный с долотом и подвешенный на канате. Современная конструкция электробура была разработана в 1938 г. советскими инженерами А.П. Островским и Н.В. Александровым, а уже в 1940 г. электробуром была пробурена первая скважина.
В 1897 г. в Тихом океане в районе о. Сомерленд (шт. Калифорния, США) впервые было осуществлено бурение на море. В нашей стране первая морская скважина была пробурена в 1925 г. в бухте Ильича (близ г. Баку) на искусственно созданном островке. В 1934 г. Н.С. Тимофеевым на о. Артема в Каспийском море было осуществлено кустовое бурение, при котором несколько скважин (порой более 20) бурятся с общей площадки. Впоследствии этот метод стал широко применяться при бурении в условиях ограниченного пространства (среди болот, с морских буровых платформ и т.д.).
С начала 60-х годов с целью изучения глубинного строения Земли в мире стали применять сверхглубокое бурение.
Вы здесь: Все о строительстве скважин Краткая история бурения нефтяных и газовых скважин
Краткая история бурения нефтяных и газовых скважин
Рейтинг: / 12
Первые скважины в истории человечества бурили ударно-канатным способом за 2000 лет до нашей эры для добычи рассолов в Китае. До середины 19 века нефть добывалась в небольших количествах , в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на дневную поверхность. Со второй половины 19 века спрос на нефть стал возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием на их основе промышленности, которая требовала больших количеств смазочных веществ и более мощных , чем сальные свечи , источников света.
Исследованиями последних лет установлено, что первая скважина на нефть была пробурена ручным вращательным способом на Апшеронском полуострове (Россия) в 1847 г. по инициативе В.Н. Семенова. В США первая скважина на нефть (25м) была пробурена в Пенсильвании Эдвином Дрейком в 1959 г. Этот год считается началом развития нефтедобывающей промышленности США. Рождение российской нефтяной промышленности принято отсчитывать от 1964 г., когда на Кубани в долине реки Кудако А.Н. Новосильцев начал бурить первую скважину на нефть (глубиной 55 м) с применением механического ударно-канатного бурения.
На рубеже 19-20 веков были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания. Внедрение их в практику привело к бурному развитию мировой нефтедобывающей промышленности.
В 1901 г в США впервые было применено вращательное роторное бурение с промывкой забоя циркулирующим потоком жидкости. Необходимо отметить, что вынос выбуренной породы циркулирующим потоком воды изобрел в 1848 г. французский инженер Фовелль и впервые применил этот способ при бурении артезианской скважины в монастыре св. Доминика. В Росси роторным способом первая скважина была пробурена в 1902 г. на глубину 345 м в Грозненском районе.
Одной из труднейших проблем, возникших при бурении скважин, особеннопри роторном способе, была проблема герметизации затрубного пространства между обсадными трубами и стенками скважины. Решил эту проблему русский инженер А.А. Богушевский, разработавший и запатентовавший в 1906 г. способ закачки цементного раствора в обсадную колонну с последующим вытеснением его через низ (башмак) обсадной колонны в затрубное пространство. Этот способ цементирования быстро распространился в отечественной и зарубежной практике бурения.
В 1923 г. выпускник Томского технологического института М.А. Капелюшников в соавторстве с С.М. Волохом и Н.А. Корнеевым изобрели гидравлический забойный двигатель – турбобур, определивший принципиально новый путь развития технологии и техники бурения нефтяных и газовых скважин. В 1924 г. в Азербайджане была пробурена первая в мире скважина с помощью одноступенчатого турбобура, получившего название турбобура Капелюшникова.
Особое место занимает турбобурыв истории развития бурения наклонных скважин. Впервые наклонная скважина была пробурена турбинным способом в 1941 г. в Азербайджане. Совершенствование такого бурения позволило ускорить разработку месторождений, расположенных под дном моря или под сильно пересеченной местностью (болота Западной Сибири). В этих случаях бурят несколько наклонных скважин с одной небольшой площадки, на строительство которой требуется значительно меньше затрат, , чем на сооружение площадок под каждую буровую при бурении вертикальных скважин. Такой способ сооружения скважин получил наименование кустового бурения.
В 1937-40 гг. А.П. Островским, Н.Г. Григоряном , Н.В. Александровым и другими была разработана конструкция принципиально нового забойного двигателя – электробура.
В США в 1964 г. был разработан однозаходный гидравлический винтовой забойный двигатель, а в 1966 в России разработан многозаходный винтовой двигатель, позволяющий осуществлять бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин на нефть и газ.
В Западной Сибири первая скважина, давшая мощный фонтан природного газа 23 сентября 1953 г. была пробурена у пос. Березово на севере Тюменской области. Здесь, в Березовском районе зародилась в 1963 г. газодобывающая промышленность Западной Сибири. Первая нефтяная скважина в Западной Сибири зафонтанировала 21 июня 1960 г. на Мулымьинской площади в бассейне реки Конда.
Твердотопливные котлы в Украине котлы в Украине
Полное описание первых признаков и выраженных симптомов при гепатите В здесь
Мировая история развития бурения начала свой отсчет еще до начала нашей эры. Первые скважины, созданные человеком, были сооружены больше двух тысячелетий назад в Китае – около 600 года до н.э. Целью их создания было получение солевых растворов из глубоких слоев почвы. Удивительно, но эти скважины уходили до 900 метров вглубь, а их диаметр составлял 12-15 сантиметров.
Нередко при производстве таких скважин обнаруживали нефтяные и газовые месторождения. Исторические материалы сообщают даже о прецеденте использования обнаруженного природного газа для выпаривания соли около 221-263 годов нашей эры в Сычуане.
Точных сведений о технике бурения не сохранилось, но по косвенным признакам – изображениям на барельефах, вышивках и картинах — самым первым методом бурения, который как раз и применяли китайские рабочие, был ударно-канатный способ. Роль долота выполняли штанги из бамбука, которые поднимались и опускались при помощи канатов из индийского тростника.
Российская история бурения насчитывает немного меньше веков – первые свидетельства о бурении скважин относятся к IX веку. Цель бурения оставалась все той же – получение растворов соли из глубин почвы. Все инструменты, включая обсадные трубы и буровые штанги, были выполнены из дерева, поскольку металл в такой агрессивной среде быстро подвергался коррозии и переставал быть пригодным для эксплуатации.
Знаковым годом для истории бурового дела стал и 1126 год, когда впервые во Франции, в местечке Артуа, была пробурена скважина на воду. Именно это событие определило последующее наименование всех скважин с напорной водой – нам они известны как артезианские.
Однако одна из важнейших тенденций, которая сказалась на всей последующей истории бурения и развития технологий, представляла собой активное развитие нефтедобывающей промышленности. При попытке найти солевые растворы в Кентукки буровая бригада случайно наткнулась на месторождение нефти, что и послужило точкой отсчета для нового вида бурения – с целью получения нефти.
Первый проект нефтяной скважины был предложен американцем Дрейком в 1859 году, тогда же и была сооружена первая скважина такого типа в штате Пенсильвания. Месторождение было обнаружено спустя 2 месяца после начала работ всего в 20 метрах от поверхности земли. А уже в 1864 году первая нефтяная скважина была сооружена и на юге России – недалеко от города Анапа.
С начала 60-х годов XX века началась новая веха в истории бурового дела, когда научные изыскания в области глубинного строения планеты потребовали проведения сверхглубокого бурения.
В каких направлениях будет развиваться буровое дело в России и в мире в ближайшие десятилетия покажет время. Бесспорным остается тот факт, что с каждым днем технологии совершенствуются, и скорость их развития непрерывно растет.
Читайте также: