Бурение скважин история

Первое упоминание о добыче воды из недр Земли, было в Библии.

( 1. И двинулось все общество сынов Израилевых из пустыни Син в путь свой, по повелению Господню, и расположилось станом в Рефидиме, и не было воды пить народу.
2. И укорял народ Моисея, и говорили: дайте нам воды пить. И сказал им Моисей: что вы укоряете меня? что искушаете Господа?
3. И жаждал там народ воды, и роптал народ на Моисея, говоря: зачем ты вывел нас из Египта, уморить жаждою нас и детей наших и стада наши?
4. Моисей возопил к Господу и сказал: что мне делать с народом сим? еще немного, и побьют меня камнями.
5. И сказал Господь Моисею: пройди перед народом, и возьми с собою некоторых из старейшин Израильских, и жезл твой, которым ты ударил по воде, возьми в руку твою, и пойди;
6. вот, Я стану пред тобою там на скале в Хориве, и ты ударишь в скалу, и пойдет из нее вода, и будет пить народ. И сделал так Моисей в глазах старейшин Израильских.

« Исход»-гл. 17:1-6)


Читая эти строки, можно предположить. Что знание геологического разреза той местности на которой проходили чудеса, помогли Моисею найти артезианские воды, залегание которых находилось очень близко к поверхности, и судя о писанию был приведен в действие удано-канатный способ бурения, который основан на пробивании грунта тяжелой ударной штангой. С некоторой натяжкой, это тоже можно причислить к бурению скважин на воду.
По некоторым данным, первые скважины были пробурены в Египте, еще до нашей эры. Некоторые из этих скважин даже имеют подписи с указанием даты сооружения. И даже спустя более двух тысяч лет, некоторые из них продолжают снабжать людей водой до сих пор. Известно, чем древние египтяне производили бурение скважин на воду. Найдены инструменты, имеющие возраст 5000 лет. Первоначально египтяне использовали грубые каменные (кремневые) долота прикрепленные к деревянному шесту. С развитием металлургии, на замену каменному долоту пришло металлическое сверло-зубило. 

В древнем Китае добыча воды производилась тоже посредством бурения скважин, и там буровая технология достигла большого совершенства. В VII веке до нашей эры. Конфуций упоминал в своих писаниях о скважине глубиной более 512 метров, пробуренной в его современниками. Есть литературное описание технологии бурения скважин в древнем Китае. Для разрушения породы, при бурении, использовались металлические зубила, прикрепленные к бамбуковым шестам. С помощью канатов буровой инструмент поднимался на высоту, и сбрасывался вниз, в скважину. При падение и происходило разрушение пород тяжелым зубилом. Мелко раздробленную породу смешивали с водой и вычерпывали из скважины ведром маленького диаметра. Такой способ бурения придумал и основал, великий китайский инженер Ли Пен. 
И по сей день существует и широко используется, способ ударно-канатного бурения скважин.

В Европе, первое упоминание бурение скважин на воду, датируется 1125 годом. Глубина первой скважины была 121 метр. Она была пробурена в провинции Па–де–Кайес , или Артойс, и именно от этого названия пошло современное общее название самоизливающихся водозаборных скважин - «Артезианские скважины». Во Франции, в 1818 г., был учрежден специальный фонд бурения скважин, что послужило бурному всплеску интереса к бурению водозаборных скважин. В 1833 г., власти Парижа, начали бурение скважины на воду, к 1839 г., она достигла глубины 493 метров, затем бурение приостановили и начали укреплять стенки скважины , после чего бурение было продолжено, но уже через обсадные трубы. В феврале 1841 г., на глубине 549 метров, был вскрыт водоносный пласт, и из скважины забил фонтан высотой 34 метра. 
На основе архивных документов установлено, что на Руси буровые скважины начали сооружать с XI веке для добычи соляного раствора в целях вываривания из него поваренной соли.
Вначале самой распространенной сферой применения буровых работ было их использование для получения воды. Однако с развитием индустрии во многих странах, опыт, полученный при проходке гидрогеологических скважин, стали использовать и при решении новых задач, например, при добыче и разведке полезных ископаемых. Особый размах это приняло в России, где при бурении скважин на воду в крепостях и городских кремлях Москвы (XV век), Троице-Сергиевой лавры в 1654 году, Белозере в 1674 году одновременно происходила скважинная добыча минеральных солей из подземных залежей. Соляные варницы упоминались еще в грамоте князя Святослава Олеговича, которая была пожалована им Софийскому собору в 1136 г. Заслуживает особого внимания и первый рукописный русский учебник по технологии бурения скважин для разведки и добычи каменной соли — «Роспись как зачать делать новую трубу на новом месте». В этом своде правил, написанном в XVII веке, обобщен многовековый опыт бурения скважин в России. Здесь приведен в подробном описании и буровой инструмент, установка используемого оборудования и способы бурения. Кроме того, даны рекомендации по взятию проб грунта и рассолов и методах ликвидации аварий. Вместе с тем, обоснована необходимость ведения записей при бурении, а также приведены сведения об изготовлении буров и другого бурового оборудования. На высокую культуру технологии бурения скважин в России указывает и то, что в Росписи применены 128 специальных терминов русского происхождения, причем среди них нет ни одного иностранного. В качестве приложения в Росписи приводятся описания самых удачных скважин (в упомянутом труде они именуются «трубами»), и также отмечено, что одна из них имеет глубину 89 саженей (примерно 88 метров).

В XVII веке в России уже было много профессионалов высокого класса по бурению. Они всегда были обеспечены работой, особенно часто в их услугах нуждались при проходке буровых скважин для соляных промыслов. До наших дней дошли имена мастеров Кирилла Арнольд, горный инженер Вениамин Качконогов, Георгий Тимофеев , Юрий Надаров и другие . Первая промышленная революция ( начало эпохи индустриализации) вызвала новый рост качества технологии бурения скважин на воду. Это было вызвано появлением и применением в технологии бурения паровых машин, двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей, открытиями, связанными с созданием качественно новых марок сталей и сплавов, химических реагентов и, совершенно отличающихся от старых, методов разрушения горных пород. 
К середине XIX в., в разных частях России были пробурены многочисленные скважины, которые способствовали решению задач в различных направлениях деятельности людей.
бурение скважин, история
В связи с ростом промышленности, сильно увеличились объемы работ, связанных с геологоразведочными изысканиями. Это соответственно сказалось на значительном пересмотре методов поисков и разведки месторождений, участвующих в производственном процессе. Появились новые варианты разведки, основным элементом которых были сети буровых скважин. Все чаще при разведке полезных ископаемых стало применяться бурение скважин, так как использование в таких случаях горно-разведочных работ малопроизводительно и достаточно дорого. Одновременно надо заметить, что характер технологических задач для буровых работ также значительно видоизменился.
Давайте рассмотрим, что же представляли собой первые буровые станки. Это были механические системы, в которых использовались элементы станков, применяемых для металлообработки: колонна бурильных труб вращалась от шпинделя, роль механизма подачи, который создает осевое усилие (т.е. нагрузку на забой), выполняли дифференциально-винтовые, рычажные и цепные системы.
Потом, буровые станки стали оборудовать гидравлической подачей, системами плавного регулирования частоты вращения, вспомогательными механизмами. И буровой агрегат стал сложной электро-гидромеханической системой с индивидуальным дизель-гидроэлектрическим приводом различных механизмов и электронными системами управления.
Но последовательное совершенствование поверхностного комплекса буровых машин и механизмов не давало возможности выполнения всех технологических задач бурения скважин.
Создание совершенных видов оборудования для разрушения породы, которые с большей эффективностью воздействовали бы на забой скважины, погружного оборудования и технологичных веществ, материалов и реагентов во многом определяют процесс буровой технологии. Как показывает практика, создание инструмента, оборудования и материалов напрямую связаны между собой, однако есть возможность выделить основные вехи в развитии упомянутых элементов буровой технологии.
Начнем с развития инструмента для разрушения пород, здесь остановимся на следующих основных вехах:
1909 г. — создание шарошечного долота в США. Это механизм, который вращательное движение корпуса долота преобразует в ударное воздействие на забой рабочих элементов с высокой частотой, что было принципиально новым решением.
20-е годы XX века. — создание кольцевых буровых коронок, армированных твердосплавными резцами.
40-е годы XX в. — создание мелкоалмазных буровых коронок и долота. Это особый инструмент, его рабочая часть – мягкая металлокерамическая основа, в которой запрессованы мелкие кристаллы алмазов, которые способны разрушать любые твердые породы. Что касается создания мелкоалмазных коронок, они позволили завершить целый этап технологии бурения: перестало существовать дробовое бурение, которое представляло собой разновидность механического вращательного. При этом бурение крепких пород производилось вдавливанием в поверхность забоя стальных и чугунных дробилок. Это был один из самых трудоемких и малопроизводительных видов бурения.
Что касается инструмента для разрушения пород, то, несмотря на постоянное его совершенствование, технически, типы принципиальным изменениям не подвергались. Решению поставленных в настоящее время задач разведки и освоения минеральных ресурсов не препятствуют ни состояние современной техники, ни технологии бурения скважин. 
бурение скважин, история
На первом месте – поиски и разведка месторождений. Современные средства позволяют достичь достаточной глубины при бурении скважин - рядовые поисково-разведочные скважины достигают глубины 2-3 км — что полностью соответствует тому пределу, при котором возможна добыча твердых полезных ископаемых современными средствами. Что касается нефтяного бурения, то тут глубина скважин достигает 4,5 км и более. После 70-х годов, в нашей стране ведется бурение серии сверхглубоких скважин, первая из которых —« Кольская сверхглубокая» — в 1992 г. её рекордная глубина соответствовала 12 264 метрам.
Методом скважинного выщелащивания ведется добыча меди средствами бурения из проницаемых медистых песчаников, редкоземельных элементов из древних гор выветривания, галогенов из погребенных соленосных отложений. 
Так же, в настоящее время бурение скважин применяется и для проходки шурфов, шахтных стволов, а также вентиляционных и транспортных каналов на рудниках и шахтах.
Нельзя, не обратить внимание, на особой роли бурения в обеспечении природоохранных работ, а также работ, связанных с обеспечением безопасной добычи полезных ископаемых подземным способом. Надо отметить, что проходкой скважин вокруг горных выработок создаются гидравлические завесы и депрессионные воронки, и осуществляется контроль режима движения и изменения состава подземных вод.
Разумеется, что с дальнейшим развитием человеческой цивилизации и увеличением потребности в минеральном сырье, большую значимость приобретает развитие технологии бурения скважин — этого важнейшего способа проникновения людей в глубину земных недр, способа эффективного, позволяющего сохранить окружающую природу. С развитием технологий бурения, созданием новых видов буровых машин и их комплектующих неразрывно связано применение новых материалов, современных конструкций скважины и оборудования для ее обустройства. Так, для предохранения скважины на воду той её части находящейся близко к поверхности земли, от промерзания и разрушения сточными водами стали применяться водонепроницаемые камеры-кессоны, ранее использовавшиеся лишь для проведения подводных работ. Кессон (от франц. caisson— ящик) представляет собой ограждающую конструкцию, предназначенную для образования водонепроницаемой камеры под водой либо в грунте. В наше время кессоны широко используются в строительстве, архитектуре, судостроении и самолетостроении, в литейной промышленности, при оборудовании отстойников, в качестве погребов, а также в гаражах и т.д. Но наибольшее распространение кессоны получили при обустройстве скважин на воду .Круглая форма кессона является оптимальной, поскольку позволяет избежать излишних трат материала при сохранении возможности проведения работ внутри самого кессона. Диаметр круглого кессона обычно 1 метр при высоте 2 метра. Кессоны применяются при необходимости размещения гидроаккумуляторного бака и другого необходимого оборудования непосредственно в кессоне при отсутствии лишней площади в доме. 
Прогресс коснулся и материала обсадных и водопроводных труб. Еще в период расцвета Древней Греции и Древнего Рима существовали централизованные системы водоснабжения. Рим той эпохи имел несколько водопроводов. Вода шла самотеком по специальным каналам. При пересечении долин и оврагов, каналы прокладывались по специальным мостам – акведукам. В городах вода подводилась к центральным водоемам, откуда подводилась к общественным баням и купальням, к дворцам и домам патрициев, а также к фонтанам и бассейнам. В начале 13 века был построен первый самотечный водопровод в Париже. В 13 в. водоснабжение развивается и в Лондоне. В России после раскопок на территории древнего Новгорода был обнаружен самотечный водопровод из деревянных труб. Так же - имеются сведения, о водопроводе из глиняных труб, сделанных гончарным способом, который был построен в Грузии в самом начале 13 в. А в 1630 г., в Московском Кремле был построен водопровод, который поднимал воду, с помощью водоподъемной машины, в водонапорную башню. Для транспортировки воды, от водонапорной башни, до потребителя, использовались свинцовые трубы. Развитие промышленности вызвало прогресс в развитии техники для не только для водоснабжения на поверхности , но и для использовании в бурении скважин на воду, создании новых материалов и конструкций. Если в девятом веке, при бурении скважин, стенки скважин закреплялись деревянными трубами ,то в настоящее время с развитием металлургии и появлением новых разработок в области полимерных материалов, выбор значительно расширился. Наряду со стальными, асбестоцементными, чугунными, железобетонными, оцинкованными трубами появились и трубы нового поколения – пластиковые. Пластиковые трубопроводы появились еще в 30-х годах прошлого века и с тех пор значительно видоизменились и приобрели качественно новые свойства. Поливинилхлоридные трубы сменили появившиеся в 50-х годах двадцатого века полиэтиленовые трубы, основным преимуществом которых была высокая устойчивость к низким температурам, что позволило применять их даже в условиях сурового климата России. Первое поколение полиэтиленовых труб не отличалось особой прочностью и устойчивостью к высоким температурам, что ограничило условия их применения (холодный водопровод низкого давления). 
бурение скважин, историяПоявление новой технологии молекулярного сшивания привело к появлению ПВД и ПНД труб, успешно применяемых и в наши дни в качестве коммуникационных сетей, а иногда и при бурении скважин на воду, в этих случаях пластиковые трубы устанавливаются внутрь металлической. Трубы из сшитого полиэтилена отличаются высокой прочностью, стойкостью к высоким температурам, надежностью и долговечностью. Они успешно применяются в системах горячего водоснабжения, а некоторые их модели, имеющие специальный «кислородозапирающий» слой даже в сетях отопления. Первые пластиковые трубопроводы соединялись посредством фитингов при помощи специального клея. Для соединения в единую конструкцию современных ПНД и ПВД труб используются латунные или ПП- фитинги. Металлополимерные трубы представляют собой новое поколение труб и отличаются сложными конструктивными особенностями. Труба из металлопластика состоит из пяти слоев: собственно полиэтиленовая труба, клеевое покрытие, алюминиевая фольга, вторичный слой клея и полиэтиленовое покрытие особой плотности, служащее для защиты от механических повреждений и агрессивного воздействия атмосферы. Толщина алюминиевой фольги не превышает десятые доли миллиметра. Сложность производства таких труб привела к существенному ограничению возможностей их применения (металлопластиковые трубы выпускаются диаметром не более 50 мм). Отличаются особой долговечностью. Срок их службы более 60 лет, в отличие от стальных труб, срок эксплуатации которых не превышает 40-45 лет, а в системах горячего водоснабжения и того меньше. Металлопластиковые трубы не выделяют вредных для здоровья веществ, не загрязняют окружающую среду, не зарастают и не заиливаются, удобны в монтаже и транспортировке , имеют высокую пропускную способность (выше в 1,5 раза в сравнении со стальными). Теплопроводность металлопластиковых труб ниже, чем стальных в 165 раз, они обладают коррозионной устойчивостью, и не разрушаются при замерзании в них воды. Все эти преимущества металлопластиковых труб, несмотря на высокую цену, позволили им стать широко востребованными и популярными у самых разных слоев населения для использования во внутренних инженерных системах зданий, а также в различных отраслях промышленности. Монтаж коммуникаций на основе металлопластиковых труб производится достаточно легко с применением нержавеющих латунных или никелированных фитингов. Соединение может производиться как на основе резьбовых обжимных фитингов, не требующих применения специального инструмента и тем самым значительно облегчающих монтаж, так и пресс-фитингов, являющихся практически вечными, что позволяет экономить и время и средства.
Но не обольщайтесь таким большим количеством положительных моментов пластиковых труб, обратите внимание , что все эти положительные моменты используются не при провидении работ по бурению скважин на воду, а для монтажа и разводки системы водоснабжения по поверхности земли или в помещениях. Потому как все положительные свойства пластиковых труб, кроме гниения, становятся отрицательными при использовании их в водозаборных скважинах, в случае если пластиковые трубы не находятся внутри металлической.
В настоящее время наибольшей популярностью пользуются полипропиленовые трубы, отличающиеся особой прочностью. Технические характеристики PP(полипропилен) обуславливают широкие возможности его применения. Трубопроводы и фитинги из полипропилена не меняют вкус и свойства протекающей жидкости, они не ржавеют, легки в монтаже (герметичные сварные соединения). Все эти преимущества позволяют использовать полипропиленовые трубы в любых схемах коммуникаций, для любого вида прокладки, как открытого, так и закрытого. При этом цены на такие трубы и фитинги относительно невелики. Но провести работы по бурению скважин на воду, это недостаточно если скважина не фонтанирует, или другими словами вода из скважины не идет на самоизлив, а наблюдать воду где то далеко внизу скважины для жаждущих её вкусить, зрелище не из приятных, и человечество задумывалось не только над процессом бурения скважин на воду, но и над способом достаки воды из недр скважины на поверхность. Основное же устройство, без которого невозможно появление воды из крана – это, конечно же, насос. В древнем Египте уже имелись простейшие механизмы для подъема воды из колодцев – наподобие наших журавлей. Вавилоняне владели способом подъема воды на довольно значительную высоту с помощью различных приспособлений с использованием блоков. В древнем Китае воду доставали из колодцев ведрами с помощью воротов и блоков.
бурение скважин, историяЕще на заре развития человечества были созданы примитивные насосы, использовавшиеся для орошения. Вначале это были простые водоподъемные колеса, сменившиеся винтовыми устройствами, и лишь затем появились поршневые насосы, принцип действия которых основан на создании разрежения при движении поршня. Этот принцип и в наши дни применяется в компрессорах, пожарных насосах и т. д. Первый насос, предназначавшийся для тушения пожаров, был изобретен еще в 1 веке до нашей эры, древнегреческим механиком Ктесебием. Еще в 1700 г. до нашей эры использовались так называемые цепные насосы (цепи с прикрепленными ковшами). В Египте существовал в то время колодец глубиной 92 м, воду из которого добывали как раз с помощью такого цепного насоса. Примитивные же поршневые насосы для поднятия воды из колодцев существовали еще раньше. Однако еще очень долгое время водоподъемным машинам отдавалось предпочтение перед поршневыми насосами. Величина напора водоподъемного колеса составляла 3-4 метра при максимальной подаче 8-10 м3\в час. С развитием же промышленности, увеличением потребностей в воде, необходимостью увеличения высоты ее подачи насосы получили, наконец, должное признание. Различные сферы применения, разные условия эксплуатации требовали все более новых механизмов, отвечающим заданным требованиям. Поэтому наряду с модернизацией поршневых насосов были созданы и принципиально новые модели насосов: вращательные и гидравлические. С появлением паровой машины и развитие металлургии привело к новому всплеску интереса к поршневым насосам, когда для их изготовления стали использовать металл и применять привод от паровой машины для работы насоса. К середине 19 века широкое распространение получили паровые прямо-действующие поршневые насосы. Поршневой насос является прототипом созданных в это время крыльчатых насосов, на основе которых были созданы многочисленные модели современных насосов с самыми различными системами перекачки жидкостей. Инженерные решения, новые технологические достижения при разработке моделей поршневых насосов были использованы и при создании других устройств: поршневых компрессоров, гидравлических прессов и т. д., тем не менее сами поршневые насосы постепенно становились вчерашним днем в насосостроении, вытесняясь центробежными, роторными и другими видами насосов. В 1920 году в Германии инженером Хиншем был создан первый вихревой насос, названный центробежным всасывающим насосом. Идея использования центробежной силы для подачи жидкостей появилась еще у Леонардо да Винчи и была воплощена в жизнь лишь в 17 веке сначала французским инженером Бланкане, который в качестве главного рабочего органа своего центробежного насоса использовал открытое вращающееся колесо. Тогда же в 17 веке французом Денни Папено была изобретена первая конструкция центробежного насоса, представляющая собой многолопастное колесо, вращающееся в спиральном кожухе. Однако широкого распространения это изобретение в те времена не получило, поскольку двигателей, развивающих большое количество оборотов тогда еще не было. Эра центробежных насосов наступила с появлением в конце 19 века мощных тепловых и электродвигателей. В 1849 году инженер из России- А. А. Саблуков, используя принцип работы, вентилятора, сконструировал одноступенчатый центробежный насос, в 1847 году инженер Джонсон создал многоступенчато- горизонтальный насос, а в 1898 году русским инженером Пушечниковым был разработан вертикальный многоступенчатый насос для буровых скважин, глубиной до 250 метров. Этот насос был впервые сделан в Париже на заводе Фарко, что и определило его название – насос Фарко. Предназначался он для водоснабжения г.Москвы и имел подачу 200 м3/час, КПД – 75 процентов. Изготовление центробежных насосов в самой России было налажено с 1879 года на заводе Г.Листа в Москве. В наши дни центробежные насосы имеются на любом промышленном предприятии. На сегодняшний день сотрудники нашей буровой компании Водорезерв после провидения работ по бурению скважин, всегда готовы предложить различные виды насосов для забора воды из скважины.
Третьим направлением развития устройств, для подачи жидкостей под напором были вытеснители воды нагретым воздухом или паром. Первым таким вытеснителем, получившем применение в промышленности, была паровая водоотливная установка, созданная англичанином Т. Севери в 1698 году. Идея использования сжатого воздуха для подачи воды, высказанная еще в 17 веке французскими инженерами Папено и др., была воплощена в жизнь лишь в 20 веке в двухкамерном водоподъемнике вытеснения для водяных скважин, разработанном и построенном советским инженером В.П. Савотиным. Еще, один из вариантов, развития устройств для подачи жидкостей под напором, был открыт, в конце XVIII в., автоматическо-гидравлический таран, определивший принцип действия таких устройств, на основе гидравлических ударов, используемых для подачи воды при бурении скважин.
Разновидностью насосных устройств является струйный насос, созданный английским ученым Д.Томпсоном и служащий для отсасывания воды. Развитие конструкций струйных насосов привело к созданию гидропневматического подъемника для скважин, объединяющего в себе струйный насос и эрлифт.
Магнито-гидро-динамические насосы на постоянном и переменном токе стали широко применяться в 50 годах двадцатого века, в связи с успехами в развитии атомной энергетики. Таким образом, четко прослеживается связь между техникой подъема жидкостей и уровнем технического прогресса в целом. Благодаря изобретению насосов мы получаем не только воду, но и электроэнергию, нефть и и многое другое.

бурение скважин, история
Специалистами нашей буровой компании компании Водорезерв, за многие годы работы, было многое сделано для того чтобы, бурение скважин на воду проходило быстро и с наименьшими трудностями. Было многое взято из мирового опыта, но кое-что и придумано самими и разработана со специалистами опытных заводов и заводов специализирующихся на производстве бурового и продоразрушающего инструмента. Например, конструкция бурового инструмента (забурников, диаметр шнеков и труб, и т.д.). Также, мы нашли наиболее выгодное решение, в применение насосного оборудования. Для прокачки скважин мы рекомендуем использовать вибрационные насосы белорусского производства, а для обустройства скважины и подачи воды в дом, мы рекомендуем, и сами устанавливаем итальянское оборудование. 
 В нашей компании используется именно такое оборудование. Мы будем рады если Вы обратитесь именно в нашу компанию с просьбой о провидении работ по бурению скважин на воду, и со своей стороны приложим все усилия ,чтобы Вы остались довольны, и рассказали своим знакомым и друзьям, и посоветовали обращаться именно к нам.
Всего Вам доброго и до встречи.
Большое спасибо Вам если вы смогли проесть всю статью полностью, ведь теперь вы по праву стали ближе к нам скромным работникам на поприще бурения скважин и обеспечения, Вас , наших дорогих заказчиков качественной работой.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!
Хочешь получить бесплатную консультацию специалиста?