Открыть сервисСервис

Бурение глубоких скважин: история и технологии

Бурение — процесс создания вертикальных, наклонных или горизонтальных скважин в земной коре с помощью специального оборудования. Технология применяется при разведке и добыче нефти и газа, геологических исследованиях, строительстве, водоснабжении и научных экспериментах. Глубочайшая рукотворная точка на планете — сверхглубокая Кольская скважина, пробурённая в Мурманской области России, — достигла отметки 12 262 метра, что сопоставимо с масштабами земной коры.

История бурения

Древние методы

Первые свидетельства искусственного бурения относятся к III тысячелетию до н. э. В Древнем Китае с помощью примитивных долот, приводимых в движение рычажным механизмом и водяным колесом, бурили солёные и газовые скважины глубиной до нескольких сотен метров. Технология достигла особого развития в провинции Сычуань, где из глубинных горизонтов добывали природный газ, который сжигался для выпаривания соли.

В Европе первые известные глубокие скважины появились в XVI–XVII веках. В Австрии в 1546 году была пробурена шахта в Зальцкаммергуте для добычи соли. В России первые промышленные источники нефти разрабатывались в Прикаспии ещё в XIX веке, а в 1846 году на Апшеронском полуострове вблизи Баку была пробурена первая в мире нефтяная скважина с применением порохового взрыва для разрушения породы.

Эпоха стальных долот и роторного бурения

В 1859 году в Пенсильвании (США) была пробурена первая коммерческая нефтяная скважина, что дало толчок массовому развитию буровых технологий. В конце XIX века появилось роторное бурение — способ, при котором крутящий момент передаётся через ротор на бурильную колонну. Этот метод стал основой современного глубокого бурения и применяется до сих пор.

Основные виды бурения

ВидПринципПрименение
РоторноеВращение бурильной колонны через роторНефтегазовое, глубокое
Ударно-канатноеРазрушение породы ударом долота с высотыВодозаборы, твёрдые породы
ВибрационноеВибрационное погружение трубыМягкие грунты, инженерные изыскания
ГидравлическоеРазмыв породы струёй жидкости под давлениемТвёрдые породы, научные скважины
ТурбинноеПривод долота забойным турбиномГлубокое бурение в сложных условиях
ПневмоударноеРазрушение сжатым воздухом и ударомГорнодобыча, мерзлые породы

Колонковое бурение

Отдельное место занимает колонковое бурение, при котором извлекается цилиндрический образец породы — керн. Этот метод применяется в геологоразведке, поскольку позволяет получить непрерывный разрез пород для анализа. Именно колонковым способом набирались керны на Кольской сверхглубокой скважине.

Кольская сверхглубокая скважина

Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — научно-исследовательская скважина, пробурённая в 1970–1992 годах на Кольском полуострове в Мурманской области. Проект осуществлялся под руководством геолога Юрия Смирнова и стал одним из символов советской науки.

Ход работ

Бурение началось 24 мая 1970 года. К 1980 году глубина достигла 12 060 метров, к 1986-го — 12 262 метра, после чего работы были остановлены. Общая протяжённость ствола с учётом ответвлений составила более 15 километров. Для сравнения: гора Эльбрус, высочайшая точка Европы, возвышается на 5 642 метра — Кольская скважина глубже почти вдвое.

Научные результаты

В ходе работ было получено множество данных, изменивших представления о строении литосферы. Геофизические измерения показали, что скорость сейсмических волн на глубине 7 километров заметно выше прогнозов, а гранитные породы на глубине 9–10 километров оказались пронизаны трещинами и насыщены водой. Были обнаружены микроорганизмы, обитающие на глубине более 3 километров, что расширило представления о границах жизни.

Причины остановки

Работы прекращены в 1992 году по совокупности причин: исчерпание финансирования после распада СССР, технические сложности — на глубине температура достигла 180 °C, что превышало расчётные значения, и износ оборудования. С 2008 года объект находится на консервации, в 2020-е годы обсуждались планы возобновления работ.

Современные технологии

Современное бурение использует управляемое горизонтальное бурение, позволяющее менять направление ствола на глубине. Технология гидроразрыва пласта (ГРП) применяется для повышения притока нефти и газа из низкопроницаемых коллекторов. Развивается бурение с забойными двигателями, телеметрией и автоматизацией процесса.

В России крупнейшие буровые проекты реализуются на шельфе и в Западной Сибири. Государственная программа «Развитие континентального шельфа» предусматривает бурение в Арктике, где условия работы значительно сложнее, чем на суше.

Интересные факты

  • Кольская скважина официально названа «всесоюзной», однако фактически она находится на территории Мурманской области, вблизи посёлка Заполярный.
  • На глубине 12 километров давление превышает 4000 атмосфер.
  • Глубочайшая морская скважина — в Мексиканском заливе, её забой находится ниже уровня моря более чем на 10 километров.
  • Для бурения Кольской скважины потребовалось более 15 лет непрерывной работы, за это время были извлечены десятки тысяч метров керна.

Источники

  • Большая российская энциклопедия: статьи о бурении и Кольской сверхглубокой скважине
  • Смирнов Ю. А. «Кольская сверхглубокая: итоги и перспективы»
  • Сборник материалов Института геологии Кольского научного центра РАН
  • ГОСТ Р 56044-2014 «Нефтегазовое дело. Термины и определения»
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru