Толковый словарь Ефремовой:
бурение ср.
1. Процесс действия по гл. бурить
2. Результат такого действия.
Толковый словарь Ушакова:
БУРЕ́НИЕ, бурения, ср. (тех.). Действие по гл. бурить.
Большой энциклопедический словарь:
БУРЕНИЕ — процесс сооружения горной выработки (шпура, буровой скважины, реже шурфа, шахтного ствола) преимущественно круглого сечения в земной коре для изучения геологического строения, поисков, разведки, добычи полезных ископаемых, инженерно-геологических изысканий и др. Применяется бурение шпуров в искусственных материалах (бетоне и т. п.). Основной способ бурения — механический.
Большая советская энциклопедия:
Бурение
Процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы — скважины (См. Скважина), Шпура или шахтного ствола — путём разрушения горных пород на забое, Б. осуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне, асфальте и др.). В ряде случаев процесс Б. включает крепление стенок скважин (как правило, глубоких) обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой зазор между трубами и стенками скважин.
Область применения Б. многогранна: поиски и разведка полезных ископаемых; изучение свойств горных пород; добыча жидких, газообразных и твёрдых (при выщелачивании и выплавлении) полезных ископаемых через эксплуатационные скважины; производство взрывных работ; выемка твёрдых полезных ископаемых (см. Бурошнековая машина); искусственное закрепление горных пород (замораживание, битумизация, цементация и др.); осушение обводнённых месторождений полезных ископаемых и заболоченных районов; вскрытие месторождений; прокладка подземных коммуникаций: сооружение свайных фундаментов и др.
Ежегодные объёмы Б. огромны: только в СССР за 1967 на нефть и газ пробурено около 12 млн. м глубоких скважин, из которых 5,8 млн. м — разведочные, свыше 20 млн. м пробурено взрывных и сейсморазведочных скважин, 10—12 млн. м — структурно-поисковых.
Классификация способов Б. По характеру разрушения породы, применяемые способы Б. делятся на: механические — буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая её, и немеханические — разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на неё (термическое, взрывное и др.). Механические способы Б. подразделяют на вращательные и ударные (а также вращательно-ударные и ударно-вращательные). При вращательном бурении порода разрушается за счёт вращения прижатого к забою инструмента. В зависимости от прочности породы при вращательном Б. применяют буровой породоразрушающий инструмент режущего типа (см. Долото буровое и Коронка буровая); алмазный буровой инструмент; дробовые коронки, разрушающие породу при помощи дроби (см. Дробовое бурение). Ударные способы Б. разделяются на: Ударное бурение или ударно-поворотное (Б. перфораторами, в том числе погружными, ударно-канатное, штанговое и т.п., при которых поворот инструмента производится в момент между ударами инструмента по забою); ударно-вращательное (погружными пневмо-и гидроударниками, а также Б. перфораторами с независимым вращением и т.п.), при котором удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту; вращательно-ударное, при котором породоразрущающий буровой инструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте с породой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодически наносимых по нему ударов. Разрушение пород забоя скважины производится по всей его площади (Б. сплошным забоем) или по кольцевому пространству с извлечением Керна (колонковое Б.). Удаление продуктов разрушения бывает периодическое с помощью желонки (См. Желонка) и непрерывное шнеками, витыми штангами или путём подачи на забой газа, жидкости или раствора (см. Глинистый раствор). Иногда Б. подразделяют по типу бурового инструмента (шнековое, штанговое, алмазное, шарошечное и т.д.); по типу буровой машины (перфораторное, пневмоударное, турбинное и т.д.), по методу проведения скважин (наклонное, кустовое и т.д.). Технические средства Б. состоят в основном из буровых машин (буровых установок) и породоразрушающего инструмента. Из немеханических способов получило распространение для Б. взрывных скважин в кварцсодержащих породах Термическое бурение, ведутся работы по внедрению взрывного Б.
Б. развивалось и специализировалось применительно к трём основным областям техники: наиболее глубокие скважины (несколько км) бурятся на нефть и газ, менее глубокие (сотни м) для поисков и разведки твёрдых полезных ископаемых, скважины и шпуры глубиной от нескольких м до десятков м бурят для размещения зарядов взрывчатых веществ (главным образом в горном деле и строительстве).
Бурение скважин на нефть и газ. В Китае свыше 2 тыс. лет назад впервые в мировой практике вручную бурились скважины (диаметром 12—15 см и глубиной до 900 м) для добычи соляных растворов. Буровой инструмент (долото и бамбуковые штанги) опускался в скважину на канатах толщиной 1—4 см, свитых из индийского тростника. Б. первых скважин в России относится к 9 в. и связано с добычей растворов поваренной соли (Старая Русса). Затем соляные промыслы развиваются в Балахне (12 в.), в Соликамске (16 в.). На русских соляных промыслах издавна применялось ударное штанговое Б. Во избежание ржавления буровые штанги делали деревянными; стенки скважин закрепляли деревянными трубами. В 17 в. в рукописном труде «Роспись, как зачать делать новая труба на новом месте» («Известия императорского археологического общества», 1868, т. 6, отд. 1, в. 3, с. 238—55) подробно описаны методы этого периода. Первый буровой колодец, закрепленный трубами, был пробурен на воду в 1126 в провинции Артуа (Франция), отсюда глубокие колодцы с напорной водой получили название артезианских.
Развитие методов и техники Б. в России начинается с 19 в. в связи с необходимостью снабжения крупных городов питьевой водой. В 1831 в Одессе было образовано «Общество артезианских фонтанов» и пробурены 4 скважины глубиной от 36 до 189 м. В 1831—32 бурили скважины в Петербурге (на Выборгской стороне), в 1833 в Царском Селе, в Симферополе и Керчи, в 1834 в Тамбове, Казани и Евпатории, в 1836 в Астрахани. В 1844 была заложена первая буровая скважина для артезианской воды в Киеве. В Москве первая артезианская скважина глубиной 458 м пробурена на Яузском бульваре в 1876. Первая буровая скважина в США пробурена для добычи соляного раствора близ Чарлстона в Западной Виргинии (1806).
Поворотным моментом, с которого начинается бурный прогресс в Б., было развитие нефтедобычи. Первая нефтяная скважина была пробурена в США случайно в 1826 близ Бернсвилла в Кентукки при поисках рассолов. Первую скважину на нефть заложил в 1859 американец Дрейк близ г. Тайтесвилла в Пенсильвании. 29 августа 1859 нефть была встречена на глубине 71 фута (около 20 м), что положило начало нефтяной промышленности США. Первая скважина на нефть в России пробурена в 1864 около Анапы (Северный Кавказ).
Технические усовершенствования Б. в 19 в. открываются предложением немецкого инженера Эйгаузена (1834) применять так называемые ножницы (сдвигавшаяся пара звеньев при штанговом Б.). Идея сбрасывать соединённое со штангами долото привела к изобретению во Франции Киндом (1844) и Фабианом (1849) свободно падающего бурового инструмента («фрейфала»). Этот способ получил название «немецкий». В 1846 французский инженер Фовель сделал сообщение о новом способе очистки буровых скважин водяной струей, подаваемой насосом с поверхности в полую штангу. Первый успешный опыт Б. с промывкой проведён Фовелем в Перпиньяне (Франция).
В 1859 Г. Д. Романовский впервые механизировал работы, применив паровой двигатель для Б. скважины вблизи Подольска. На нефтяных промыслах Баку первые паровые машины появились в 1873, а через 10 лет почти повсеместно они заменили конную тягу. При Б. скважин на нефть на первом этапе получил развитие ударный способ (Б. штанговое, канатное, быстроударное с промывкой забоя). В конце 80-х гг. в Новом Орлеане в Луизиане (США) внедряется роторное Б. на нефть с применением лопастных долот и промывкой глинистым раствором. В России вращательное роторное Б. с промывкой впервые применили в г. Грозном для Б. скважины на нефть глубиной 345 м (1902). В Сураханах (Баку) на территории завода Кокорева в 1901 заложена скважина для добычи газа. Через год с глубины 207 м был получен газ, использовавшийся для отопления завода. В 1901 на Бакинских нефтепромыслах появились первые электродвигатели, заменившие паровые машины при Б. В 1907 пройдена скважина вращательным Б. сплошным забоем с промывкой глинистым раствором.
Впервые автомат для регулирования подачи инструмента при роторном Б. был предложен в 1924 Хилдом (США). В начале 20 в. в США разработан метод наклонного роторного Б. с долотами малого диаметра для забуривания с последующим расширением скважин.
Ещё в 70-х гг. 19 в. появились предложения по созданию забойных двигателей, то есть размещению двигателя непосредственно над буровым долотом у забоя буримой скважины. Созданием забойного двигателя занимались крупнейшие специалисты во многих странах, проектируя его на принципе получения энергии от гидравлического потока, позднее — на принципе использования электрической энергии. В 1873 американский инженер Х. Г. Кросс запатентовал инструмент с гидравлической одноступенчатой турбиной для Б. скважин. В 1883 Дж. Вестингауз (США) сконструировал турбинный забойный двигатель. Эти изобретения не были реализованы, и проблема считалась неосуществимой. В 1890 бакинский инженер К. Г. Симченко запатентовал ротационный гидравлический забойный двигатель. В начале 20 в. польский инженер Вольский сконструировал быстроударный забойный гидравлический двигатель (так называемый таран Вольского), который получил промышленное применение и явился прототипом современных забойных гидроударников.
Впервые в мировой практике М. А. Капелюшниковым, С. М. Волохом и Н. А. Корневым запатентован (1922) Турбобур, примененный двумя годами позже для Б. в Сураханах. Этот турбобур был выполнен на базе одноступенчатой турбины и многоярусного планетарного редуктора. Турбобуры такой конструкции применялись при Б. нефтяных скважин до 1934. В 1935—39 П. П. Шумилов, Р. А. Иоаннесян, Э. И. Тагиев и М. Т. Гусман разработали и запатентовали более совершенную конструкцию многоступенчатого безредукторного турбобура, благодаря которому турбинный способ Б. стал основным в СССР. Совершенствование турбинного Б. осуществляется за счёт создания секционных турбобуров с пониженной частотой вращения и увеличенным вращающим моментом.
В 1899 в России был запатентован электробур на канате. В 30-х гг. в США прошёл промышленные испытания электробур с якорем для восприятия реактивного момента, опускавшийся в скважину на кабеле-канате. В 1936 впервые в СССР Квитнером и Н. В. Александровым разработана конструкция электробура с редуктором, а в 1938 А. П. Островским и Н. В. Александровым создан Электробур, долото которого приводится во вращение погружным электродвигателем. В 1940 в Баку электробуром пробурена первая скважина.
В 1951—52 в Башкирии при Б. нефтяной скважины по предложению А. А. Минина, А. А. Погарского и К. А. Чефранова впервые применили электробур знакопеременного вращения для гашения реактивного момента, опускаемый на гибком электрокабеле-канате. В конце 60-х гг. в СССР значительно усовершенствована конструкция электробура (повышена надёжность, улучшен токопровод).
Появление наклонного Б. относится к 1894, когда С. Г. Войслав провёл этим способом скважину на воду близ Брянска. Успешная проходка скважины в Бухте Ильича (Баку) по предложению Р. А. Иоаннесяна, П. П. Шумилова, Э. И. Тагиева, М. Т. Гусмана (1941) турбинным наклонно-направленным бурением (См. Наклонно-направленное бурение) положила начало внедрению наклонного турбобурения, ставшего основным методом направленного Б. в СССР и получившего применение за рубежом. Этим методом при пересечённом рельефе местности и на морских месторождениях бурят кусты до 20 скважин с одного основания (см. Кустовое бурение). В 1938—41 в СССР разработаны основы теории непрерывного наклонного регулируемого турбинного Б. при неподвижной колонне бурильных труб. Этот метод стал основным при Б. наклонных скважин в СССР и за рубежом.
В 1941 Н. С. Тимофеев предложил в устойчивых породах применять так называемое Многозабойное бурение.
В 1897 в Тихом океане, в районе о. Сомерленд (Калифорния, США), впервые было осуществлено Б. на море. В 1924—25 в СССР вблизи бухты Ильича на искусственно созданном островке вращательным способом была пробурена первая морская скважина, давшая нефть с глубины 461 м. В 1934 Н. С. Тимофеевым осуществлено на острове Артема в Каспийском море кустовое Б., при котором несколько скважин бурятся с общей площадки, а в 1935 там же сооружено первое морское металлическое основание для Б. в море. С 50-х гг. 20 в. применяется Б. для добычи нефти и газа со дна моря. Созданы эстакады, плавающие буровые установки с затапливаемыми понтонами, специальные буровые суда, разработаны методы динамической стабилизации буровых установок при Б. на больших глубинах.
Основной метод бурения на нефть и газ в СССР (1970) — турбобурами (76% метража пробуренных скважин), электробурами пройдено 1,5% метража, остальное роторным бурением. В США преимущественно распространение получило роторное бурение; в конце 60-х гг. при проведении наклонно-направленных скважин начали применяться турбобуры. В странах Западной Европы турбобуры применяются в наклонном Б. и при Б. вертикальных скважин алмазными долотами. В 60-е гг. в СССР заметно возросли скорости и глубина Б. на нефть и газ. Так, например, в Татарии скважины, бурящиеся долотом диаметром 214 мм на глубину 1800 м, проходятся в среднем за 12—14 дней, рекордный результат в этом районе 8—9 дней. За 1963—69 в СССР средняя глубина эксплуатационных нефтяных и газовых скважин возросла с 1627 до 1710 м. Самые глубокие скважины в мире — 7—8 км — пробурены в 60-е гг. (США). В СССР в районе г. Баку пробурена скважина на глубину 6,7 км и в Прикаспийской низменности (район Аралсор) на глубину 6,8 км. Эти скважины пройдены в целях разведки на нефть и газ (см. Опорное бурение). Работы по сверхглубокому бурению (См. Сверхглубокое бурение) для изучения коры и верхней мантии Земли ведутся по международной программе «Верхняя мантия Земли». В СССР по этой программе намечено пробурить в 5 районах ряд скважин глубиной до 15 км. Первая такая скважина начата бурением на Балтийском щите в 1970. Эта скважина проходится методом турбинного бурения (См. Турбинное бурение).
Основное направление совершенствования Б. на нефть и газ в СССР — создание конструкций турбобуров, обеспечивающих увеличение проходки скважины на рейс долота (полное время работы долота в скважине до его подъёма на поверхность). В 1970 созданы безредукторные турбобуры, позволяющие осуществить оптимизацию режимов Б. шарошечными долотами в диапазоне наиболее эффективных оборотов (от 150 до 400 в мин) и использовать долота с перепадом давлений в насадках до 10 Мн/м2 (100 атм) вместо 1—1,5 Мн/м2 (10—15 атм). Создаются турбобуры с высокой частотой вращения (800—100 об/мин) для Б. алмазными долотами, обеспечивающими при глубоком Б. многократное увеличение проходки и механической скорости Б. за рейс. Разрабатываются новые конструкции низа бурильной колонны, позволяющие бурить в сложных геологических условиях с минимальным искривлением ствола скважины. Ведутся работы по химической обработке промывочных растворов для облегчения и повышения безопасности процесса Б. Конструируются турбины с наклонной линией давления, которые позволяют получить информацию о режиме работы турбобура на забое скважины и автоматизировать процесс Б.
Поиски и разведка твёрдых полезных ископаемых. Развитие разведочного Б. связано с изобретением швейцарского 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 инструментом создана французским инженером Перретом и привлекла внимание на Всемирной выставке в Париже (1867), что послужило началом распространения алмазного Б. 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 разведочные скважины в России на каменную соль глубиной 90 и 120 м. Совершенствование разведочного Б. в России в конце 19 в. связано с именем Войслава, который в 1885 изобрёл, а в 1897 получил патент на бур для ручного Б. 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 Б. и в том же году разработал новый способ вставки алмазов в коронку, позволивший применять мелкие алмазы. В 1899 в Америке инженером Дейвисом предложено дробовое Б. В период 1-й мировой войны для Б. начинают применять по предложению немецкого инженера Ломана твёрдые сплавы (так называемый воломит). Позднее эти сплавы применялись при Б. разведочных скважин в районе Курской магнитной аномалии (1923).
Коренные изменения в технике Б. произошли в России после Великой Октябрьской революции. С 1923 в СССР внедряется Б. с применением твёрдых сплавов, а также дробовое Б. (1924—25); изготовление отечественных твёрдых сплавов началось в 1929. В 1927 В. М. Крейтером и Б. И. Воздвиженским при колонковом Б. 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 Б. В 1928—1929 развернулось производство буровых станков колонкового вращательного Б. на Ижорском заводе (Ленинград), им. Воровского (Свердловск) и др. В то время для колонкового Б. 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 Б. 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 Б., теоретические основы которого были разработаны впоследствии Е. Ф. Эпштейном. В 1939 разрабатывается Б. погружными пневмоударниками, а с 1940 внедряется вращательное Б. с транспортировкой породы из скважины шнеками (см. Шнековое бурение), которое получило распространение в породах невысокой крепости при геофизических работах, инженерно-геологических изысканиях, при Б. на воду и др. В СССР разработана технология безнасосного Б., 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 Б. получили распространение синтетические алмазы. В совершенствовании технологии алмазного Б. сыграли большую роль советские учёные Ф. А. Шамшев, И. А. Уткин, Б. И. Воздвиженский, С. А. Волков и др.
Средняя месячная скорость Б. 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 Б., которое осуществляется с помощью отклоняющих устройств, устанавливаемых в скважине на разных глубинах.
Разведочное бурение осуществляется в основном за счёт вращательного 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 Б. и др.
Работы в области разведочного Б. направлены на: обеспечение сохранности Керна, извлекаемого с большой глубины; разработку аппаратуры и надёжных методов опробования горных пород. Совершенствование техники и технологии разведочного Б. на твёрдые полезные ископаемые направлено на: замену дробового Б. алмазным; внедрение гидроударного Б., бескернового Б. с использованием боковых сверлящих грунтоносов; дальнейшее улучшение технических средств и технологии Б., разработку новых способов разрушения горных пород при Б.; автоматизацию всех производственных процессов.
Бурение взрывных шпуров и скважин. Машинное Б. шпуров и скважин взамен ручного, которое применялось до начала 19 в. для отбойки крепких пород взрывом, начало внедряться в конце 17 в., когда были изобретены первые буровые машины для сверления горизонтальных шпуров. В 1683 механик Г. Гутман предложил машинное Б. В 1803 австрийский инженер Гайншинг, а в 1813 английский механик Травич усовершенствовали выпускаемые буровые машины. В 1849 Кауч (США) получил один из первых патентов на паровую буровую машину. В 1852 Колладон (Швейцария) предложил буровую машину, работающую на сжатом воздухе. При проходке Монт-Санисского тоннеля в 1861 Соммейе впервые применил поршневые перфораторы (см. Бурильный молоток) для Б. шпуров, что позволило резко сократить сроки строительства тоннеля. В конце 19 в. появляются молотковые перфораторы, быстро вытеснившие менее производительные поршневые. В дальнейшем были созданы высокочастотные и вращательно-ударные (50-е гг. 20 в.) бурильные машины, установочные (пневмоподдержки, манипуляторы) и подающие (автоподатчики) приспособления, буровые каретки, максимально механизировавшие труд бурильщика. Б. ведётся с удалением продуктов разрушения промывкой. Создаются лёгкие и мощные электро-, пневмогидросвёрла и высококачественный буровой инструмент, обеспечивающие вращательное Б. шпуров в средней крепости породах. В 1965 в Кузбассе и в 1968 в Киргизии применены бурильные агрегаты с электрогидроприводом для вращательного и вращательно-ударного Б. шпуров.
С конца 19 — начала 20 вв. специалисты пытались создать электроперфоратор, В 1879 немецкий изобретатель В. Сименс сделал неудачную попытку применить электрический ток для приведения в действие бурильной машины, предназначенный для Б. шпуров при взрывных работах. В 1885 американский изобретатель Дж. Вестингауз повторил эту попытку.
Впервые скважины, пробурённые тяжёлыми бурильными молотками, были применены взамен шпуров для отбойки руды в начале 30-х гг. на подземных рудниках комбината Апатит и в Кривом Роге. С этого периода начинается создание машин для подземного Б. скважин. В середине 30-х гг. внедряется метод штангового Б. взрывных скважин, применение которого способствовало технической революции в разработке рудных месторождений большой мощности. В 1935 А. А. Миняйло сконструировал станок для вращательного Б. резцами диаметром до 150 мм в мягких породах. В конце 30-х гг. на шахтах Кривого Рога внедрено многоперфораторное Б. глубоких скважин. В 1938 А. К. Сидоренко предложено Б. погружными перфораторами, входящими в скважину. В 1949—50 на подземных рудниках в СССР испытаны буровые станки с погружными пневмоударниками (вращение пневмоударника осуществлялось с поверхности через став буровых штанг). В 1954 Новосибирским институтом горного дела и Кузнецким металлургическим комбинатом создан промышленный образец бурового станка БА-100 — первой машины, в которой рабочим телом (энергоносителем) служит воздушно-водяная смесь. После отработки эта смесь обеспечивает простое и надёжное пылеподавление при Б. Повсеместное внедрение высокопроизводительных станков БА-100 на рудниках позволило широко распространить прогрессивную систему разработки месторождений с отбойкой руды глубокими взрывными скважинами. Эта машина явилась основой для создания в СССР серии буровых машин (в том числе бурового полуавтомата НКР-100 в 1959) для пневмоударного бурения (См. Пневмоударное бурение) скважин диаметром 85—100 мм и глубиной до 50 м, которыми в 50—60-х гг. выполнено свыше 50% объёмов Б. при отбойке руд. С 60-х гг. этот способ внедряется в практику Б. разведочных и эксплуатационных глубоких скважин. С 1950 в СССР на подземных рудниках Алтая разрабатываются и внедряются станки для Б. скважин шарошечными долотами, один из которых (БШ-145) выпускается серийно. В 60-е гг. 20 в. для подземного Б. скважин диаметром 60—70 мм разрабатываются вращательно-ударные буровые машины, устанавливаемые на буровых каретках, а также буровые станки с мощными бурильными молотками и независимым вращением инструмента.
Б. скважин для взрывных работ на карьерах начало применяться в России на железорудных предприятиях Урала в 1908. В США в начале 20 в. для Б. взрывных скважин на карьерах впервые применены ударно-канатные станки. В СССР этот способ начинает применяться с 30-х гг. и до 60-х гг. является основным в породах выше средней крепости для скважин диаметром 150—300 мм. В 1932 Свердловским заводом «Металлист» выпущены станки ударно-канатного Б. для карьеров. С 1939 в СССР осваивается вращательное Б. скважин резцами с удалением буровой мелочи шнеками. В 1943 выпущен на Урале (Богословский карьер) первый станок вращательного Б. (со шнеком, на гусеничном ходу). С 1956—57 начинаются работы по шарошечному бурению (См. Шарошечное бурение) взрывных скважин на карьерах. В 1958 предложен комбинированный ударно-шарошечный буровой инструмент, использование которого возможно на станках вращательного Б. с пневматической продувкой скважин. В 1959 начат выпуск станков (СБО-1, СБО-2) огневого (термического) Б. для крепких кварцсодержащих пород. Разрушение породы при этом происходит за счёт быстрого разогрева поверхности забоя газовыми струями, вылетающими из горелки с температурой 2000 °С и скоростью около 2000 м/сек. В 60-е гг. разработан типовой ряд шарошечных станков (2СБШ-200, СБШ-250, СБШ-320) для Б. взрывных скважин диаметром 200—300 мм и глубиной до 30 м. Производительность станков 20—70 м в смену. Перспективны работы по созданию комбинированных термомеханических способов разрушения.
Бурение взрывных скважин на карьерах в СССР осуществляется в основном (1970) шарошечным способом (около 70% метража скважин), распространено шнековое бурение (около 20%), 10% метража скважин приходится на остальные способы Б. (пневмоударное, термическое, ударно-канатное и др.). Значительно возросли скорости Б.: сменная производительность шарошечного станка при проходке скважины диаметром 250 мм в крепких породах (известняк, доломит и т.п.) составляет 40—60 м. При подземной разработке угольных месторождений наибольшее распространение имеет Б. бурильными молотками и электросвёрлами, рудных месторождений — бурильными молотками, погружными пневмоударниками, шарошечными станками.
Развитие горной промышленности требует увеличения производительности Б. в 2—4 раза. Для этого необходимо совершенствование механических способов Б. и изыскание новых. Совершенствование бурильных машин осуществляется за счёт увеличения параметров нагрузки на инструмент, механизации и автоматизации вспомогательных операций. Перспективно создание вибробуров (см. Вибрационное бурение). Разработано взрывное Б., которое заключается в непрерывной обработке забоя скважины небольшими зарядами взрывчатого вещества, вводимыми в поток промывочного агента (воздуха или жидкости) в виде ампул (ампульное, или патронное взрывобурение) или непрерывной струи (струйное взрывное Б.). Заряды-ампулы имеют обтекаемую форму и безопасны в обращении, так как смешение невзрывчатых жидких компонентов смеси и образование взрывчатых веществ (ВВ) происходит непосредственно у забоя. Заряды твёрдых ВВ требуют для взрыва больших скоростей удара (не менее 80 м/сек). При струйном взрывобурении взрывчатая смесь из горючего и окислителя в виде плоского жидкого заряда образуется непосредственно на забое и инициируется эвтектической смесью калия и натрия, впрыскиваемой с определенной частотой. Взрывобурение скважин позволяет в 2—5 раз увеличить производительность Б., особенно в крепких породах.
Проводятся работы по конструированию аппаратов для создания импульсной струи, периодически выстреливаемой из сопла по забою скважины для так называемого гидроимпульсного Б., а также электроимпульсных станков, в которых разрушение породы производится мощным электрическим разрядом (см. Плазменное бурение, Электрогидравлическое бурение, Электроимпульсное бурение).
Большой интерес представляет механизированное Б. вертикальных горных выработок больших поперечных сечений (диаметром свыше 3,5 м) — шахтных стволов (см. Стволопроходческий агрегат).
Успехи в создании эффективных средств и способов Б. базируются на изучении физико-механических свойств разрушаемых пород, механизма разрушения породы при различных способах и режимах Б. В СССР проводятся фундаментальные работы в области изучения и определения базовых физических свойств горных пород для оценки эффективности основных процессов разрушения породы при Б. См. также статьи Буровая установка, Буровая каретка, Буровая вышка, Бурильные трубы.
Лит.: Иоаннесян Р. А., Основы теории и техники турбинного бурения, М—Л., 1953; Лисичкин С. М., Очерки по истории развития отечественной нефтяной промышленности, М.—Л., 1954; Разведочное колонковое бурение, М., 1957; Федюкин В. А., Проходка шахтных стволов и скважин бурением, М., 1959; Огневое бурение взрывных скважин, М., 1962; Волков С. А., Сулакшин С. С., Андреев М. М., Буровое дело, М., 1965: Куличихин Н. И., Воздвиженский Б. И., Разведочное бурение, М., 1966; Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых, М., 1966; Вадецкий Ю. В., Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1967; Ханмурзин И. И., Бурение на верхнюю мантию, М., 1967; Техника горного дела и металлургии, М., 1968; Скрыпник С. Г., Данелянц С. М., Механизация н автоматизация трудоёмких процессов в бурении, М., 1968; Арш Э. И., Виторт Г. К., Черкасский Ф. Б., Новые методы дробления крепких горных пород. К., 1966.
Р. А. Иоаннесян, Н. И. Куличихин, Б. Н. Кутузов.
Толковый словарь Даля:
бурение
См. бурав
Толковый словарь Кузнецова:
бурение
БУРЕНИЕ см. Бурить.
Малый академический словарь:
бурение
-я, ср.
Действие по знач. глаг. бурить.
Горная энциклопедия:
(a. drilling, coring, boring; н. Bohren, Bohrarbeit; ф. forage, sondage; и. perforacion) — процесс образования горн. выработки преим. круглого сечения путём разрушения горн. пород гл. обр. буровым инструментом (реже термическим, гидроэрозионным, взрывным и др. способами) с удалением продуктов разрушения. При Б. разрушение ведётся по всей площади забоя (бескерновое Б.), реже только по кольцевому пространству для извлечения керна (Колонковое бурение). Диаметры пробуриваемых выработок составляют десятки мм (Шпуры), сотни мм (скважины), тысячи мм (Стволы шахтные). Глубина Б. определяется областью его применения и составляет неск. м (в осн. шпуры), десятки м (скважины для размещения ВВ, закрепления г. п. цементированием, замораживанием и др.), сотни и тысячи м (скважины — разведочные на воду, нефть и газ, эксплуатационные и др.). Процесс сооружения глубоких скважин включает также крепление стенок ствола обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой зазор между трубами и стенками. Б. глубоких скважин осуществляют Буровыми установками, взрывных — Буровыми станками, шахтных стволов — стволопроходческими агрегатами, шпуров — Бурильными молотками, свёрлами и др. Техн. средства Б. включают также Буровой насос или компрессор для подачи Бурового раствораи газа, Бурильные трубы, Буровую вышку с талевой системой, породоразрушающий инструмент, оборудование для приготовления промывочной жидкости, её очистки от шлама и дегазации, противовыбросовое оборудование и контрольно-измерит. аппаратуру. Б. производится в осн. механич. способом: Буровой инструментнепосредственно воздействует на г. п., разрушая её (см. Буровое долото, Буровая коронка); при Б. взрывных скважин в кварцсодержащих г. п. применяют Термическое бурение (струёй пламени). Механич. способы Б. по методу воздействия инструмента на забой подразделяют на Вращательное бурение, Ударное бурение, ударно-поворотное и Вращательно-ударное бурение. По типу применяемого породоразрушающего инструмента различают Шнековое бурение, Шарошечное бурение, Алмазное бурение, дробовое и т.п., по типу буровой машины — перфораторное Б., Пневмоударное бурение, Гидроударное бурение, Роторное бурение, Турбинное бурение и т.п., по направлению и методу проводки скважин — Кустовое бурение, вертикальное, наклонно направленное, многозабойное и др. Б. развивается и специализируется применительно к трём осн. областям горн. дела: добыча жидких и газообразных п. и., поиск и разведка п. и., добыча твёрдых п. и. взрывным способом. Такое исторически сложившееся деление весьма условно, но методологически удобно для краткого изложения столь многопланового понятия, как "Б.".
Б. для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых. Имеются сведения, что в Китае св. 2 тыс. лет назад ударным способом бурились скважины диаметром 12-15 см и глуб. до 900 м для добычи соляных растворов. Буровой инструмент (долото и бамбуковые штанги) опускали в скважину на канатах толщиной 1-4 см, свитых из тростника. Ударный способ Б. до появления в кон. 19 в. роторного Б. практически оставался единственным.
В России Б. первых скважин относится к 9 в. и связано с добычей растворов поваренной соли в Старой Руссе. Затем соляные промыслы развиваются в Балахне (12 в.) и Соликамске (16 в.). Появление новых методов и техники Б. относится к 19 в. в связи с возрастающей необходимостью снабжения крупных городов питьевой водой. В 1831 в Одессе было образовано "Общество артезианских фонтанов" и пробурены 4 скважины глуб. 36-189 м.
В США первая скважина пробурена для добычи соляного раствора близ Чарлстона в Зап. Виргинии (1806), первая нефть из скважины получена в 1826 в шт. Кентукки случайно при поисках рассолов. В 1834 нем. инж. Эйгаузен предложил применять при штанговом ударном Б. сдвигавшуюся пару звеньев. Идея сбрасывать соединённое со штангами долото была реализована во Франции К. Г. Киндом (1844) и Фабианом (1849), к-рые изобрели свободно падающий буровой инструмент (фрейфал). В 1846 франц. инж. Фовелем впервые успешно была пробурена в Перпиньяне скважина с очисткой забоя струёй воды, подаваемой насосом с поверхности в полую штангу.
В сер. 19 в. ударное ручное Б. стало вытесняться портативными механич. станками. В России Г. Д. Романовский в 1859 впервые механизировал работы, применив паровой двигатель для Б. скважины вблизи Подольска. Первую скважину на нефть, пробуренную станком ударного Б., заложил Дрейк в 1859 (США, шт. Пенсильвания).
Первая скважина на нефть в России была пробурена в 1864 близ г. Анапа. Развитие техники Б. связано со становлением нефт. пром-сти. На нефт. промыслах Баку первые паровые машины появились в 1873, а через 10 лет почти повсеместно они заменили конную тягу. При Б. скважин на нефть на первом этапе получил развитие ударный способ (Б. штанговое, канатное, быстроударное с промывкой забоя). В кон. 80-х гг. 19 в. в США в Новом Орлеане (шт. Луизиана) внедряется роторное Б. на нефть с применением лопастных долот и промывкой глинистым раствором. В России роторный способ с промывкой впервые применили в 1902 в г. Грозный для Б. скважины на нефть глуб. 345 м. В Сураханах (Баку) в 1901 была заложена скважина для добычи газа, через год с глуб. 207 м получен газ, использовавшийся для отопления з-да. В 1901 на Бакинских нефтепромыслах появились первые электродвигатели, заменившие паровые машины. В нач. 20 в. в США разработан метод наклонного роторного Б. долотами малого диаметра для бурения скважин с последующим расширением.
Мор. скважина впервые была пробурена в 1897 в Тихом ок. у о. Сомерленд (шельф Калифорнийского п-ова, США), позже Б. на море получило широкое распространение. В СССР шельфовое Б. начато в 1924 (около Баку).
В нач. 20 в. в России польск. инж. В. Вольским создан быстроударный забойный гидравлич. двигатель (таран Вольского) — прототип совр. Гидроударников. В 1924 сов. инж. М. А. Капелюшников, С. М. Волох и Н. А. Корнев сконструировали редукторный турбобур, использовавшийся до 1934 при Б. скважин глуб. до 1000 м. В 1935-39 сов. инж. П. П. Шумилов, Р. А. Иоаннесян, Э. И. Тагиев и М. Т. Гусман предложили многоступенчатый без-редукторный турбобур, после чего турбинный способ Б. стал основным. В 1941 они разработали также метод наклонно направленного Б. с долотами нормального диаметра без последующего расширения, к-рый получил распространение, т.к. позволял сооружать неск. скважин на одном основании. В 1940 в Баку пробурена первая скважина электробуром, разработанным А. П. Островским и Н. В. Александровым. В 1941 сов. инж. Н. С. Тимофеев предложил в устойчивых породах применять многозабойное Б.
В нач. 50-х гг. по предложению Р. А. Иоаннесяна, М. Т. Гусмана и Г. А. Булаха в Махачкале впервые пройдена скважина большого диаметра (ок. 1 м) реактивно-турбинным способом, что позволило начать работы по сооружению шахтных стволов.
В нач. 60-х гг. в США Харрисон использовал героторный винтовой насос Муано для создания объёмного двигателя, к-рый применяют для искривления скважины при наклонно направленном Б. В СССР для Б. скважин на нефть и газ с кон. 60-х гг. используется героторный двигатель с винтовой парой со значительно бульшим числом заходов, что позволяет увеличить вращающий момент и снизить частоту вращения. Им бурят всю скважину, а не только участки её искривления (см. Винтовой забойный двигатель).
В США роторным способом пробурена в 1975 одна из самых глубоких скважин в мире — 9583 м (см. Сверхглубокое бурение). В СССР по программе "Верхняя мантия Земли" намечено пробурить неск. скважин глуб. до 15 км. Б. первой такой скважины начато на Балтийском щите турбобурами (к 1981 глубина достигла 11 км).
Совр. Б. скважин на нефть и газ характеризуется увеличением глубины проходки, резким возрастанием общих объёмов Б. Ср. глубины скважин в США в эксплуатац. Б. составляют ок. 1300 м, разведочном — ок. 1700 м; в СССР в эксплуатационном — ок. 1900 м, разведочном — ок. 3000 м. Осн. объёмы Б. в СССР приходятся на турбинное Б. (ок. 80% общей проходки, 1975-78). Намечаются увеличение объёма роторного Б. и расширение использования героторных двигателей. В США осн. способ Б. на нефть и газ — роторный; при этом предполагается увеличить процент Б. Забойными двигателями. Осн. направления совершенствования Б. связаны с улучшением конструкций долот, двигателей, бурильных колонн, увеличением проходки долота за рейс, использованием эффективных промывочных растворов, автоматизацией процесса Б., улучшением конструкций скважин и повышением качества их крепления.
Поиски и разведка твёрдых полезных ископаемых. Развитие разведочного Б. на твёрдые ископаемые связано с изобретением швейцарцем Ж. Лешо алмазного бура (1862). В 1899 амер. инж. Дейвисом предложено дробовое Б. В СССР дробовое Б. применено в 1927-28 сов. учёными В. М. Крейтером и Б. И. Воздвиженским для колонкового Б., что позволило заменить этим способом алмазное Б. в крепких извержениях и метаморфич. породах. В 1928-29 в СССР начинается произ-во буровых станков с рычажной подачей для колонкового вращат. Б. на глуб. до 300-500 м, с 1947 создаются станки с рычажной дифференциальной подачей, многоскоростные станки для глуб. 300-2000 м, самоходные буровые установки. С 1960 начались работы по освоению гидроударного Б. (Л. Э. Граф, А. Т. Киселёв, Д. И. Коган), что обеспечило значит. увеличение производительности твёрдосплавного колонкового Б. Радикально совершенствуется алмазное Б. (Ф. А. Шамшев, И. А. Уткин, Б. И. Воздвиженский, С. А. Волков и др.), объёмы к-рого для поисков м-ний п. и. увеличиваются. При разведке крутопадающих рудных тел, когда для пересечения их на разных горизонтах проходят неск. скважин, применяют направленное многозабойное Б., к-рое проводится с помощью отклоняющих устройств, устанавливаемых в скважине на разных глубинах. Разведочное Б. на твёрдые п. и. осуществляется в осн. роторным способом, на к-рый приходится ок. 80% метража пробуренных скважин; в огранич. объёмах применяются ударно-вращательное, гидроударное, шнековое, вибрационное Б. и др. Работы в области разведочного Б. направлены на обеспечение сохранности извлекаемого с большой глубины керна, разработку аппаратуры и надёжных методов опробования г. п. Совершенствование техники и технологии разведочного Б. на твёрдые п. и. связано с внедрением Б. снарядами со съёмными керноприёмниками, гидроударного, бескернового с использованием боковых сверлящих грунтоносов, полной автоматизацией всего процесса Б.
Бурение взрывных шпуров и скважин. Машинное Б. шпуров разработано нем. механиком Г. Гутманом (1683); развитие его связано с созданием буровых машин австр. инж. Гайншингом (1803) и англ. механиком Травелом (1813). Поршневые бурильные машины для ударного Б. шпуров (предложены инж. Соммейе) впервые применили при прокладке тоннеля в Альпах, что резко сократило сроки стр-ва. С сер. 19 в. Б. взрывных скважин на карьерах производится мощными бурильными молотками, установленными на треногах.
С нач. 20 в. внедряется вращат. Б. шпуров в мягких породах электросвёрлами. В нач. 20-х гг. на карьерах США впервые использованы ударно-канатные буровые станки. В СССР этот способ применялся в 30-60-е гг. и являлся основным для Б. вертикальных скважин диаметром 150-300 мм в породах выше ср. крепости. Шнековое Б. в СССР начали применять с 1939. В 1943 на Богословских угольных разрезах (Урал) испытан первый станок вращат. Б. на гусеничном ходу.
В 1947 в США на карьерах испытан один из первых станков для Б. взрывных скважин шарошечными долотами. В СССР работы по шарошечному Б. начаты в 1956. В 60-е гг. созданы серийные шарошечные станки для Б. вертикальных и наклонных скважин диаметром 214-320 мм. Мощные шарошечные станки оказались наиболее эффективными и экономичными для Б. крепких пород.
Впервые для отбойки руд глубокие взрывные скважины применены вместо шпуров в 30-х гг. в СССР для подземных выработок на Кольском п-ове и в Кривом Роге. С этого времени начинают создаваться машины для подземного Б. скважин диаметром 60-150 мм и глуб. 10-40 м. С сер. 30-х гг. развивается метод штангового Б. взрывных скважин мощными бурильными молотками, что позволило внедрять массовую отбойку в подземной разработке рудных м-ний. В кон. 30-х гг. на шахтах Кривого Рога успешно внедрено многомашинное Б. глубоких скважин. В 1938 сов. инж. А. К. Сидоренко предложено Б. погружными бурильными молотками, входящими в скважину вслед за продвигающимся забоем. В 1949-50 на Алтае в подземных выработках были впервые испытаны станки с погружными пневмоударниками, вращение к-рых осуществляется с поверхности через буровой став (С. П. Юшко). В 1954 в СССР для Б. скважин диаметром 105 мм, глуб. до 40 м создан буровой станок с погружным пневмо-ударником, работающим на воздушно-водяной смеси (см. Пневмоударное бурение). Внедрение высокопроизводит. станков этого типа позволило широко распространить эффективную отбойку глубокими скважинами, к-рыми в СССР бурится 50 — 60% всех объёмов для добычи руд подземным способом. С 1950 для подземной добычи создаются самоходные буровые станки с мощными пневматич. и гидравлич. бурильными молотками с длинноходовыми автоподатчиками для Б. взрывных скважин диаметром 50-70 мм, глуб. до 30 м. С 50-х гг. ведутся работы по огневому Б. скважин в крепких кварцсодержащих породах. Б. взрывных скважин на карьерах в СССР осуществляется в осн. шарошечным способом (ок. 70%, 1981), используется шнековое Б. (ок. 20%). При подземной разработке угольных м-ний наибольшее распространение имеет Б. бурильными молотками и электросвёрлами, рудных — бурильными молотками, погружными пневмоударниками, шарошечными долотами.
Литература: Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1961; Куличихин Н. И., Воздвиженский Б. И., Разведочное бурение, 2 изд., М., 1973; Кутузов Б. Н., Теория, техника и технология буровых работ, М., 1972; Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых, 2 изд., М., 1974; Резанов И. А., Сверхглубокое бурение, М., 1981; Техника и технология высокоскоростного бурения, М., 1982.
Р. А. Иоаннесян, Б. Н. Кутузов.
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
бурение, -я
Техника. Современная энциклопедия:
бурение
Процесс образования горной выработки (преимущественно круглого сечения) путём разрушения горных пород с последующим удалением их из забоя. Бурение осуществляется гл. обр. механическим способом (бурильным долотом, резцом), реже термическим, гидравлическим, взрывным и другими способами. Породу можно разрушать либо только по внешнему контуру с сохранением в центре колонки (керна) – т. н. колонковое бурение, – либо по всему сечению (бескерновое бурение). Выработки могут иметь разный диаметр и соответственно разные названия: шпур, шурф, скважина, шахтный ствол (иногда называется просто шахтой). Глубина выработок – от десятков сантиметров до нескольких километров в зависимости от назначения выработки, вида полезного ископаемого, способа добычи. Шурфы (диаметром 15–30 мм) для закладки взрывчатого вещества бурят на глубину до 5 м. Шурфы (25–50 мм) для систем вентиляции, отведения вод и т. п. прокладывают на глубину до 25 м. Эксплуатационные скважины для добычи газа, нефти, подземных вод (75—800 мм) могут иметь глубину от нескольких метров до 10 км и более. Бурят также вентиляционные, водоотливные, разведочные и другие скважины. Шахтные стволы прокладывают в вертикальном и наклонном направлениях, часто за несколько проходов, образуя необходимый тоннель (до нескольких метров).
Бурильное долото
Грамматический словарь Зализняка:
Бурение, бурения, бурения, бурений, бурению, бурениям, бурение, бурения, бурением, бурениями, бурении, бурениях
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020