Бурение нефтяных и газовый скважин Ю.В.ВАДЕЦКИЙ

ÍÀ×ÀËÜÍÎÅ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ
Ю. В. ВАДЕЦКИЙ
БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ
И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
УЧЕБНИК
Рекомендовано
Федеральным государственным учреждением
«Федеральный институт развития образования»
в качестве учебника для использования в учебном процессе
образовательных учреждений, реализующих программы
начального профессионального образования по профессии
«Бурильщик эксплуатационных и разведочных машин»
Регистрационный номер рецензии 488 от 13 декабря 2010 г. ФГУ «ФИРО»
7 е издание, стереотипное
1
ÓÄÊ 622.23/.24
ÁÁÊ 33.131
Â12
Àâòîð âûðàæàåò ãëóáîêóþ áëàãîäàðíîñòü
ñò. íàó÷íîìó ñîòðóäíèêó ÎÀÎ «ÂÍÈÈÎÝÍû Â. À. Åðøîâîé
çà ïîìîùü ïðè ïîäãîòîâêå ðóêîïèñè ê èçäàíèþ
Ðåöåíçåíò —
ãëàâíûé íàó÷íûé ñîòðóäíèê Èíñòèòóòà ïðîáëåì íåôòè
è ãàçà ÐÀÍ Â. È. Èãðåâñêèé
Íàó÷íûé ðåäàêòîð —
çàâ. ëàáîðàòîðèåé «Ïðîåêòèðîâàíèå ñòðîèòåëüñòâà
íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí» ÎÀÎ ÂÍÈÈÎÝÍÃ,
ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô. Ñ. À. Îãàíîâ
Â12
Âàäåöêèé Þ. Â.
Áóðåíèå íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí : ó÷åáíèê äëÿ íà÷.
ïðîô. îáðàçîâàíèÿ / Þ. Â. Âàäåöêèé. — 7-å èçä., ñòåð. — Ì. :
Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2013. — 352 ñ.
ISBN 978-5-7695-9657-5
 ó÷åáíèêå äàþòñÿ êðàòêèå ñâåäåíèÿ èç îáùåé è íåôòåïðîìûñëîâîé ãåîëîãèè. Îïèñûâàþòñÿ ïðèíöèïû ðàçðàáîòêè íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ìåñòîðîæäåíèé, à òàêæå ñïîñîáû ýêñïëóàòàöèè íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí. Ïðèâîäÿòñÿ äàííûå î áóðîâûõ óñòàíîâêàõ è ìåòîäàõ èõ ñîîðóæåíèÿ.
Ó÷åáíèê ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí ïðè îñâîåíèè ïðîôåññèîíàëüíîãî
ìîäóëÿ ÏÌ.01 «Âåäåíèå òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ïðè âñåõ ñïîñîáàõ äîáû÷è íåôòè, ãàçà è ãàçîâîãî êîíäåíñàòà» ïî ïðîôåññèè 131003.01 «Îïåðàòîð íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí».
Äëÿ ó÷àùèõñÿ ó÷ðåæäåíèé íà÷àëüíîãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ.
ÓÄÊ 622.23/.24
ÁÁÊ 33.131
Îðèãèíàë-ìàêåò äàííîãî èçäàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííîñòüþ
Èçäàòåëüñêîãî öåíòðà «Àêàäåìèÿ», âîñïðîèçâåäåíèå åãî ëþáûì ñïîñîáîì
áåç ñîãëàñèÿ ïðàâîîáëàäàòåëÿ çàïðåùàåòñÿ
ISBN 978-5-7695-9657-5
© Âàäåöêèé Þ.Â., 2003
© Îáðàçîâàòåëüíî-èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2003
© Îôîðìëåíèå. Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2003
1
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Áóðåíèå íåôòÿíûõ èëè ãàçîâûõ ñêâàæèí ÿâëÿåòñÿ ñëîæíûì,
à â ðÿäå ñëó÷àåâ è îïàñíûì ïðîöåññîì. Áóðåíèå íåôòÿíûõ èëè
ãàçîâûõ ñêâàæèí ìîæåò áûòü óñïåøíî îñóùåñòâëåíî òîëüêî ïðè
îáÿçàòåëüíîì ñîáëþäåíèè ðÿäà ïðàâèë è ïîëîæåíèé. Òàêèõ ïðàâèë è ïîëîæåíèé äîñòàòî÷íî ìíîãî, è âñå îíè èçëîæåíû â äàííîì
ó÷åáíèêå, íî ñðåäè ýòîãî ìíîãîîáðàçèÿ åñòü ãëàâíûå (èõ âñåãî ñåìü),
êîòîðûå ñëåäóåò çàïîìíèòü è îáÿçàòåëüíî âûïîëíÿòü. Èõ âûïîëíåíèå ãàðàíòèðóåò óñïåõ.
Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ, ãàðàíòèðóþùèå óñïåøíóþ ïðîâîäêó ñêâàæèíû. 1. Âñå ÷ëåíû áóðîâîé áðèãàäû, îñîáåííî áóðèëüùèêè, äîëæíû õîðîøî çíàòü ãåîëîãî-òåõíè÷åñêèé íàðÿä (ÃÒÍ), îñîáåííîñòè
áóðåíèÿ â äàííîì ðàéîíå, ãåîëîãè÷åñêèé ðàçðåç (èíòåðâàëû) ñêâàæèíû. Îñîáîå âíèìàíèå äîëæíî áûòü îáðàùåíî íà èíòåðâàëû, ãäå
âîçìîæíû îñëîæíåíèÿ. Ïðè ïîäõîäå ê òàêèì èíòåðâàëàì ïðèíèìàþòñÿ íåîáõîäèìûå ìåðû ïðåäîñòîðîæíîñòè.
2. Êîëëåêòèâ áóðîâîé áðèãàäû, îñîáåííî åãî îñíîâíîãî çâåíà —
âàõòû, äîëæåí áûòü äðóæíûì è ñïàÿííûì. Åñëè â ñîñòàâ âàõòû
âõîäèò ÷åëîâåê, ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì íå ñîâìåñòèìûé ñ îñòàëüíûìè ÷ëåíàìè êîëëåêòèâà, åãî ëó÷øå ïåðåâåñòè â äðóãóþ âàõòó, áðèãàäó.
Ïðîöåññ áóðåíèÿ íå âñåãäà ñïîêîéíûé è áåçîáèäíûé, âîçìîæíû ýêñòðåìàëüíûå ñèòóàöèè (àâàðèè, ãàçîâûå âûáðîñû, ïîæàðû è
ò. ä.), ïðè êîòîðûõ îò áóðîâîé áðèãàäû (âàõòû) òðåáóþòñÿ ìàñòåðñòâî, õëàäíîêðîâèå, ìóæåñòâî è ñàìîîòâåðæåííîñòü.  ýòèõ óñëîâèÿõ âçàèìîîòíîøåíèÿ ìåæäó ÷ëåíàìè áðèãàäû ìîãóò èãðàòü ðåøàþùóþ ðîëü.
3. Âñå ÷ëåíû áóðîâîé áðèãàäû, îñîáåííî áóðèëüùèêè, äîëæíû
áûòü ïðîôåññèîíàëàìè ñâîåãî äåëà. Ïðîôåññèîíàëèçì â áóðåíèè
äîñòèãàåòñÿ ïîñòîÿííûìè òðåíèðîâêàìè è ïîâûøåíèåì ñâîåé êâàëèôèêàöèè.
4. Ïðîöåññ áóðåíèÿ â çíà÷èòåëüíîé ìåðå êîíñåðâàòèâåí. Îí ñîñòîèò èç ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îïåðàöèé, íåðåäêî ïîâòîðÿþùèõñÿ, êîòîðûå îáÿçàòåëüíî ïðîèçâîäÿòñÿ â îïðåäåëåííîì ïîðÿäêå. Îòñòóïëåíèå îò ýòîãî ïðàâèëà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðèâîäèò ê îñëîæíåíèÿì èëè àâàðèÿì.  ýòîì îòíîøåíèè áóðîâóþ âàõòó ìîæíî ñðàâíèòü ñ ýêèïàæåì ñàìîëåòà, êîãäà ìàëåéøåå îòñòóïëåíèå îò ïðàâèë ïðèâîäèò ê êàòàñòðîôå.
3
5. Âñå ÷ëåíû êîëëåêòèâà îáÿçàíû ñîáëþäàòü äèñöèïëèíó â ïðîöåññå ñòðîèòåëüñòâà ñêâàæèíû. Ìàëåéøàÿ ðàñõëÿáàííîñòü, ïîÿâëåíèå íà ðàáîòå â íåòðåçâîì ñîñòîÿíèè èëè ïîñëå áóðíî ïðîâåäåííîãî íàêàíóíå äíÿ ÷ðåâàòî ñåðüåçíûìè ïîñëåäñòâèÿìè. Ïîòåðÿ èëè
ïðèòóïëåíèå áäèòåëüíîñòè ÷àñòî ïðèâîäèò ê íåñ÷àñòíûì ñëó÷àÿì,
â òîì ÷èñëå è ñî ñìåðòåëüíûì èñõîäîì. Êàæäîå îòñòóïëåíèå îò
îáùåïðèíÿòûõ íîðì íå äîëæíî îñòàâàòüñÿ íåçàìå÷åííûì.
6. Êàæäûé ÷ëåí áóðîâîé áðèãàäû äîëæåí íåóêîñíèòåëüíî ñîáëþäàòü ïðàâèëà òåõíèêè áåçîïàñíîñòè, óìåòü îêàçàòü ïåðâóþ ìåäèöèíñêóþ ïîìîùü ïîñòðàäàâøåìó, òâåðäî çíàòü ñâîè îáÿçàííîñòè ïðè ãàçîâîì âûáðîñå, ïîæàðå è äðóãèõ ýêñòðåìàëüíûõ ñèòóàöèÿõ. Çàäà÷à áóðîâîãî ìàñòåðà — ïîñòîÿííî ïðîâîäèòü ó÷åíèÿ è
äîâåñòè äåéñòâèÿ ÷ëåíîâ áóðîâîé áðèãàäû â ýòèõ ñèòóàöèÿõ äî ïîëíîãî àâòîìàòèçìà.
7. Êàæäûé ÷ëåí áóðîâîé áðèãàäû äîëæåí âûïîëíÿòü òîëüêî òî,
÷òî åìó ïðåäïèñàíî äîëæíîñòíîé èíñòðóêöèåé. Âñå îñòàëüíûå äåéñòâèÿ âûïîëíÿþòñÿ òîëüêî ïî ðàñïîðÿæåíèþ áóðîâîãî ìàñòåðà
(áóðèëüùèêà).
Êðàòêèå ñâåäåíèÿ èç èñòîðèè ðàçâèòèÿ òåõíèêè è òåõíîëîãèè áóðîâûõ ðàáîò. Òðóäíî óñòàíîâèòü, â êàêîì òûñÿ÷åëåòèè äî íàøåé
ýðû ÷åëîâåê âïåðâûå ñòàë èñïîëüçîâàòü íåôòü, íî î÷åâèäíî, ÷òî
ýòî ïðîèçîøëî â î÷åíü äðåâíèå âðåìåíà.  ïåðâîå âðåìÿ íåôòü èñïîëüçîâàëàñü êàê ëå÷åáíîå ñðåäñòâî ïðîòèâ ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ
áîëåçíåé: ïðîêàçû, âîñïàëåíèÿ ãëàç è äð. Áîëüøîå çíà÷åíèå â äðåâíîñòè íåôòü èìåëà è êàê îñâåòèòåëüíûé ìàòåðèàë.
Ïðè ðàáîâëàäåëü÷åñêîì ñòðîå îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ íåôòè è åñòåñòâåííîãî áèòóìà çíà÷èòåëüíî ðàñøèðèëàñü. Èõ èñïîëüçîâàëè óæå
íå òîëüêî êàê ëå÷åáíîå ñðåäñòâî è îñâåòèòåëüíûé ìàòåðèàë, íî è
äëÿ ñòðîèòåëüíûõ öåëåé. Ïðè ñîîðóæåíèè ñòåí áèòóì øèðîêî óïîòðåáëÿëñÿ â ñìåñè ñ îáîæåííûì êèðïè÷îì è ãàëüêîé. Ðàñøèðåíèå
ñôåðû ïðèìåíåíèÿ íåôòè â ýïîõó ðàáîâëàäåëü÷åñêîãî ñòðîÿ âûçâàëî óñîâåðøåíñòâîâàíèå òåõíèêè åå äîáû÷è. Èñïîëüçóåìûé ðàíåå
ñïîñîá ñîáèðàíèÿ íåôòè â ìåñòàõ åå âûõîäà íà ïîâåðõíîñòü çåìëè
óæå íå ìîã îáåñïå÷èòü ïîòðåáíîñòåé â íåé. Âîçíèê ÿìíûé (èëè
êîïàíî÷íûé) ñïîñîá äîáû÷è íåôòè. Êîïàíêè ïðåäñòàâëÿëè ñîáîé
íåãëóáîêèå ÿìû (äî 2 ì ãëóáèíîé), â êîòîðûå âñòàâëÿëñÿ ïëåòåíü
äëÿ ïðåäîõðàíåíèÿ ñòåíîê îò îáâàëà. Íà äíå êîïàíêè ñêàïëèâàëàñü
íåôòü, ïðîñà÷èâàâøàÿñÿ ÷åðåç ïî÷âó. Íåôòü èç êîïàíîê âû÷åðïûâàëàñü ïåðèîäè÷åñêè, ïî ìåðå åå íàêîïëåíèÿ.
Âåëèêèå ãåîãðàôè÷åñêèå îòêðûòèÿ è ðàñöâåò òîðãîâûõ îòíîøåíèé ïðè ôåîäàëüíîì ñòðîå çíà÷èòåëüíî ñïîñîáñòâîâàëè ðîñòó ðÿäà
îòðàñëåé ïðîìûøëåííîñòè, â òîì ÷èñëå è íåôòÿíîé. Óâåëè÷èâøèéñÿ ñïðîñ íà íåôòü ïðèâåë ê ðàçðàáîòêå íîâîé òåõíèêè åå äîáû÷è. Ñòàðûé ÿìíûé (êîïàíî÷íûé) ñïîñîá óæå íå ìîã îáåñïå÷èòü
ïîòðåáíîñòè íîâîãî îáùåñòâà â íåôòè. Ïîÿâèëñÿ êîëîäåçíûé ñïîñîá äîáû÷è íåôòè, êîòîðûé áûë ñîâåðøåííåå è âûãîäíåå ÿìíîãî
4
(êîïàíî÷íîãî), òàê êàê ïîçâîëÿë ýêñïëóàòèðîâàòü áîëåå ãëóáîêèå
ïðîäóêòèâíûå ïëàñòû è óâåëè÷èòü äîáû÷ó íåôòè.
Îòìåíà êðåïîñòíîãî ïðàâà óñòðàíèëà ïðåïÿòñòâèÿ íà ïóòè ïðîìûøëåííîãî ðàçâèòèÿ ôåîäàëüíî-êðåïîñòíè÷åñêîé Ðîññèè. Çíà÷èòåëüíî âîçðîñëà â ýòîò ïåðèîä ðîëü íåôòÿíîé ïðîìûøëåííîñòè
â îáùåì èíäóñòðèàëüíîì ðàçâèòèè ñòðàíû. Äëÿ çàâîäîâ, ôàáðèê,
æåëåçíîäîðîæíîãî è âîäíîãî òðàíñïîðòà áûëî íåîáõîäèìî òîïëèâî, â ïåðâóþ î÷åðåäü — óãîëü è íåôòü. Êîëîäåçíûé ñïîñîá óæå íå
ìîã óäîâëåòâîðÿòü ïîòðåáíîñòè îáùåñòâà ñ íîâûì õîçÿéñòâåííûì
è ïîëèòè÷åñêèì óêëàäîì. Íóæåí áûë áîëåå ñîâåðøåííûé ìåòîä
ðàçðóøåíèÿ ãîðíûõ ïîðîä, à âìåñòå ñ íèì è íîâûé ñïîñîá ïîäúåìà íåôòè íà ïîâåðõíîñòü çåìëè. Òàêèì ìåòîäîì ÿâèëîñü áóðåíèå
ñêâàæèí.
Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ïåðâóþ êîììåð÷åñêóþ íåôòÿíóþ ñêâàæèíó â
1859 ã. â øòàòå Ïåíñèëüâàíèÿ (ÑØÀ) ïðîáóðèë Ýäâèí Äðåéê. Ïðèìåðíî â òî æå âðåìÿ íà÷àëîñü áóðåíèå ñêâàæèí è â Ðîññèè. Ïåðâûå
íåôòÿíûå ñêâàæèíû áóðèëèñü ìàëîïðîèçâîäèòåëüíûì ðó÷íûì
øòàíãîâûì âðàùàòåëüíûì ñïîñîáîì. Âñêîðå ïåðåøëè ê áóðåíèþ
íåôòÿíûõ ñêâàæèí ðó÷íûì øòàíãîâûì óäàðíûì ñïîñîáîì, ïðèìåíÿâøèìñÿ èçäàâíà ïðè áóðåíèè ñêâàæèí íà ðàññîëû è âîäó.
Ñïîñîá áóðåíèÿ íà æåëåçíûõ øòàíãàõ ïðè ïîìîùè ñâîáîäíî
ïàäàþùåãî èíñòðóìåíòà (óäàðíî-øòàíãîâûé) ïîëó÷èë øèðîêîå
ðàñïðîñòðàíåíèå íà íåôòÿíûõ ïðîìûñëàõ Àçåðáàéäæàíà. Óäàðíîêàíàòíûé ñïîñîá áóðåíèÿ ïîëó÷èë ðàñïðîñòðàíåíèå â Ãðîçíåíñêîì íåôòÿíîì ðàéîíå.
Ïåðåõîä îò ðó÷íîãî ñïîñîáà áóðåíèÿ ñêâàæèí ê ìåõàíè÷åñêîìó
ïðèâåë ê íåîáõîäèìîñòè ðåøåíèÿ ðÿäà âîïðîñîâ ìåõàíèçàöèè áóðîâûõ ðàáîò. Êðóïíûé âêëàä â ýòî äåëî âíåñëè ðóññêèå ãîðíûå èíæåíåðû Ã. Ä. Ðîìàíîâñêèé (1825—1906) è Ñ.Ã.Âîéñëàâ (1850— 1904).
Ïî ìåðå âîçðàñòàíèÿ ãëóáèíû íåôòÿíûõ ñêâàæèí, êîòîðàÿ ê 1900 ã.
äîøëà ïðèìåðíî äî 300 ì, âñå çàìåòíåå îùóùàëèñü íåäîñòàòêè
óäàðíîãî ñïîñîáà áóðåíèÿ.
Ðàçáóðèâàíèå ãëóáîêî çàëåãàþùèõ íåôòÿíûõ ïëàñòîâ ïîòðåáîâàëî ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ òåõíèêè áóðåíèÿ ñêâàæèí. Ïðè óäàðíîì
áóðåíèè äîëîòî â 1 ìèí äåëàëî îò 26 äî 40 ïàäåíèé è ÷åðåç êàæäûå
2 ÷ íàäî áûëî ïîäíèìàòü áóðèëüíûé èíñòðóìåíò äëÿ î÷èñòêè çàáîÿ îò ðàçáóðåííîé ïîðîäû. Ñòåíêè ñêâàæèíû ðàçðóøàëèñü, ïîýòîìó ïðèõîäèëîñü êðåïèòü èõ 12¾ 14 êîëîííàìè. Íà ýòî ðàñõîäîâàëè
îãðîìíîå êîëè÷åñòâî ìåòàëëà — ñâûøå 0,5 ò íà êàæäûé ìåòð ïðîõîäêè. Ñêîðîñòü æå ïðîõîäêè ïðè óäàðíîì áóðåíèè áûëà íåçíà÷èòåëüíà.  äîðåâîëþöèîííîå âðåìÿ â øòàíãîâîì áóðåíèè îíà ñîñòàâëÿëà íå áîëåå 34,6 ì/ñò.-ìåñ (ìåòð íà ñòàíîê-ìåñÿö) ïðè ñðåäíåé
ãëóáèíå ñêâàæèí 300¾ 400 ì, à â Ãðîçíîì äîñòèãàëà 90 ì/ñò.-ìåñ
ïðè ñðåäíåé ãëóáèíå ñêâàæèí 600 ì. Íà ñìåíó óäàðíîìó ñïîñîáó
ïðèøëî âðàùàòåëüíîå áóðåíèå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî áûëè óñòðàíåíû
óêàçàííûå íåäîñòàòêè. Ïðè âðàùàòåëüíîì áóðåíèè îäíîâðåìåííî
5
ïðîèçâîäÿòñÿ è ïðîõîäêà ñêâàæèí, è âûíîñ íà ïîâåðõíîñòü ðàçáóðåííîé ïîðîäû ïðè ïîìîùè áóðîâîãî ðàñòâîðà (âûíîñ âûáóðåííîé ïîðîäû öèðêóëèðóþùèì ïîòîêîì âîäû èçîáðåë â 1848 ã.
ôðàíöóçñêèé èíæåíåð Ôîâåëëü). Ñ 1901 ã., êîãäà âïåðâûå â ÑØÀ
áûëî ïðèìåíåíî ðîòîðíîå áóðåíèå ñ ïðîìûâêîé çàáîÿ öèðêóëèðóþùèì ïîòîêîì æèäêîñòè, íà÷àëñÿ ïåðèîä ðàçâèòèÿ è ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ âðàùàòåëüíîãî ñïîñîáà áóðåíèÿ.  Ðîññèè ðîòîðíûì ñïîñîáîì ïåðâàÿ ñêâàæèíà ãëóáèíîé 345 ì áûëà ïðîáóðåíà â
1902 ã. â Ãðîçíåíñêîì ðàéîíå.
Îäíîé èç òðóäíåéøèõ ïðîáëåì, âîçíèêàâøèõ ïðè áóðåíèè ñêâàæèí, îñîáåííî ïðè ðîòîðíîì ñïîñîáå, áûëà ïðîáëåìà ãåðìåòèçàöèè çàòðóáíîãî ïðîñòðàíñòâà ìåæäó îáñàäíûìè òðóáàìè è ñòåíêàìè ñêâàæèíû. Ðåøèë ýòó ïðîáëåìó ðóññêèé èíæåíåð À. À. Áîãóøåâñêèé, çàïàòåíòîâàâøèé â 1906 ã. ñïîñîá çàêà÷êè öåìåíòíîãî
ðàñòâîðà â îáñàäíóþ êîëîííó ñ ïîñëåäóþùèì âûòåñíåíèåì åãî
÷åðåç íèç (áàøìàê) îáñàäíîé êîëîííû â çàòðóáíîå ïðîñòðàíñòâî.
Ñïîñîá Áîãóøåâñêîãî ïîëó÷èë áûñòðîå ðàñïðîñòðàíåíèå íå òîëüêî â Ðîññèè, íî è çà ðóáåæîì. Îäíàêî ýòî íå ïîìåøàëî àìåðèêàíñêîìó èíæåíåðó Ïåðêèíñó â 1918 ã. ïîëó÷èòü ïàòåíò íà ñïîñîá öåìåíòèðîâàíèÿ ñêâàæèí, ïîâòîðÿþùèé èçîáðåòåíèå èíæåíåðà
À.À. Áîãóøåâñêîãî.
Íàðÿäó ñ óñïåøíûì ðåøåíèåì ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ òåõíèêè áóðåíèÿ ó÷åíûå è èíæåíåðû íàøåãî îòå÷åñòâà ìíîãî âíèìàíèÿ óäåëÿëè âîïðîñàì ðàçðàáîòêè òåîðèè. Áîëüøóþ ðîëü â ðàçâèòèè íåôòÿíîé òåõíèêè ñûãðàë «Ãîðíûé æóðíàë», èçäàâàâøèéñÿ ñ 1825 ã.
 æóðíàëå ïå÷àòàëèñü ðàáîòû êðóïíåéøèõ ñïåöèàëèñòîâ-íåôòÿíèêîâ òîãî âðåìåíè: Ã. Ä. Ðîìàíîâñêîãî, Ñ. Ãóëèøàìáàðîâà, À. Âàñèëüåâà, Í. À. Ñîêîëîâñêîãî, È. À. Òèìå è äð. Ñ 1899 ã. â Áàêó íà÷àë
èçäàâàòüñÿ æóðíàë «Íåôòÿíîå äåëî».
 1904— 1911 ãã. âûøåë â ñâåò ÷åòûðåõòîìíûé êëàññè÷åñêèé òðóä
îäíîãî èç êðóïíåéøèõ ðóññêèõ ãîðíûõ èíæåíåðîâ È. Í. Ãëóøêîâà
«Ðóêîâîäñòâî ê áóðåíèþ ñêâàæèí», êîòîðûé äîëãîå âðåìÿ áûë
íàñòîëüíîé êíèãîé âñåõ íåôòÿíèêîâ.
 ãîäû Ïåðâîé ìèðîâîé è ïîñëåäóþùåé çà íåé ãðàæäàíñêîé
âîéíû ðóññêàÿ íåôòÿíàÿ ïðîìûøëåííîñòü ïðèøëà â ñîñòîÿíèå
óïàäêà. Âîññòàíîâëåíèå íåôòÿíîé ïðîìûøëåííîñòè íà÷àëîñü íåìåäëåííî ïîñëå îñâîáîæäåíèÿ íåôòÿíûõ ðàéîíîâ îò èíòåðâåíòîâ
è áåëîãâàðäåéöåâ.
Ñ 1924 ã. â íåôòÿíîé ïðîìûøëåííîñòè ÑÑÑÐ íà÷àëàñü òåõíè÷åñêàÿ ðåêîíñòðóêöèÿ áóðåíèÿ ñêâàæèí. Âàæíåéøèìè ïóòÿìè ýòîé
ðåêîíñòðóêöèè áûëè ñëåäóþùèå:
çàìåíà óäàðíîãî áóðåíèÿ âðàùàòåëüíûì;
èñïîëüçîâàíèå âìåñòî ïàðîâîé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè — íàèáîëåå äåøåâîé.
 ãîäû äîâîåííûõ ïÿòèëåòîê íåôòÿíàÿ è ãàçîâàÿ ïðîìûøëåííîñòü ðàçâèâàëàñü ôîðñèðîâàííûìè òåìïàìè. Ñ 1928 ïî 1940 ã. äî6
áû÷à íåôòè âîçðîñëà ñ 11 625 òûñ. ò äî 31 121 òûñ. ò, à ïðîõîäêà
ñêâàæèí íà íåôòü è ãàç ñ 362 òûñ. ì äî 1947 òûñ. ì.
 ãîäû Âåëèêîé Îòå÷åñòâåííîé âîéíû áóðîâèêè-íåôòÿíèêè ïðîÿâèëè îáðàçöû ãåðîèçìà â òðóäå, îðãàíèçóÿ â òðóäíûõ óñëîâèÿõ
âîåííîãî âðåìåíè ðàçâåäêó è äîáû÷ó íåôòè è ãàçà â âîñòî÷íûõ
ðàéîíàõ ñòðàíû. Ýòîò ïåðèîä õàðàêòåðèçóåòñÿ óâåëè÷åíèåì äîëè ïðîõîäêè â ðàçâåäî÷íîì áóðåíèè ñ 23 % îò îáùåé ïðîõîäêè â 1940 ã. äî
42 % â 1945 ã., ïðè÷åì äîëÿ âîñòî÷íûõ ðàéîíîâ â îáùåé ïðîõîäêå
ïî ÑÑÑÐ ñ 21,8 % â 1940 ã. âîçðîñëà äî 52,5 % â 1944 ã. è 45 % â 1945 ã.
Ïóòè ðàçâèòèÿ áóðåíèÿ íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí â ÑÑÑÐ âî
ìíîãîì îïðåäåëèë èçîáðåòåííûé â 1923 ã. Ì. À. Êàïåëþøíèêîâûì,
Ñ.Ì.Âîëîõîì è Í. À. Êîðíååâûì ãèäðàâëè÷åñêèé çàáîéíûé äâèãàòåëü — òóðáîáóð.
 1923 ã. â Àçåðáàéäæàíå áûëà ïðîáóðåíà ïåðâàÿ â ìèðå ñêâàæèíà ñ ïîìîùüþ îäíîñòóïåí÷àòîãî òóðáîáóðà, ïîëó÷èâøåãî íàçâàíèå òóðáîáóðà Êàïåëþøíèêîâà. Òóðáîáóðû Êàïåëþøíèêîâà íå
íàøëè øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ, òàê êàê ïðè îäíîñòóïåí÷àòîé òóðáèíå æèäêîñòü ïðîòåêàëà ïî åå ëîïàòêàì ñî ñêîðîñòüþ 50 ¾ 70 ì/ñ.
Òàêàÿ âûñîêàÿ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ æèäêîñòè, íåñóùåé àáðàçèâíûå
÷àñòèöû ðàçáóðèâàåìûõ ïîðîä, ïðèâîäèëà ê èñêëþ÷èòåëüíî áûñòðîé ñðàáîòêå ëîïàòîê òóðáèíû. Êðîìå òîãî, òóðáîáóð Êàïåëþøíèêîâà èìåë î÷åíü íåáîëüøóþ ìîùíîñòü è íèçêèé ÊÏÄ (29 ¾ 30 %).
Ìîùíîñòü òóðáîáóðîâ Êàïåëþøíèêîâà ñîñòàâëÿëà âñåãî ëèøü
3,5 ¾ 11,0 êÂò.
 1934 ã. ãðóïïà èíæåíåðîâ (Ð. À. Èîàííåñÿí, Ý. È. Òàãèåâ,
Ì. Ò. Ãóñìàí) âî ãëàâå ñ Ï. Ï. Øóìèëîâûì ïðåäëîæèëà íîâûé òóðáîáóð, ïðèíöèïèàëüíî îòëè÷àâøèéñÿ îò òóðáîáóðà Êàïåëþøíèêîâà.  íåì áûëà ïðåäóñìîòðåíà ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííàÿ ìíîãîñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà, ÷èñëî ñòóïåíåé â êîòîðîé äîõîäèëî äî
100 ¾ 150 øò. Ýòî ïîçâîëèëî óâåëè÷èòü ìîùíîñòü òóðáîáóðà è ñíèçèòü ñêîðîñòü âðàùåíèÿ òóðáèíû äî 8,3 ¾ 11,7 îá/ñ è òåì ñàìûì
óñòðàíèòü íåîáõîäèìîñòü â ðåäóêòîðå.
Ïåðâûå îïûòû áóðåíèÿ ìíîãîñòóïåí÷àòûì òóðáîáóðîì, ïðîâåäåííûå â 1935 — 1936 ãã., ïîäòâåðäèëè âñå ïðåèìóùåñòâà íîâîé
êîíñòðóêöèè. Äàëüíåéøàÿ ðàáîòà ïî ñîçäàíèþ òóðáîáóðà äëÿ áóðåíèÿ ñêâàæèí â îñíîâíîì ïðîâîäèëàñü ïî ëèíèè óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ êîíñòðóêöèè. Ýòà ðàáîòà çàêîí÷èëàñü â 1939— 1940 ãã. ñîçäàíèåì ïðîìûøëåííîãî òèïà òóðáîáóðà. Ñ 1944 ã. òóðáèííûé ñïîñîá áóðåíèÿ ïîëó÷èë øèðîêîå ïðèìåíåíèå â áîëüøèíñòâå íåôòÿíûõ
ðàéîíîâ. Â ïîñëåâîåííûå ãîäû òóðáèííîå áóðåíèå ñòàëî îäíèì èç
îñíîâíûõ âèäîâ áóðåíèÿ â Ñîâåòñêîì Ñîþçå.
Êîíñòðóêöèÿ òóðáîáóðîâ ïîñòîÿííî ñîâåðøåíñòâóåòñÿ. Ðàçðàáàòûâàþòñÿ íîâûå òèïû ãèäðàâëè÷åñêèõ çàáîéíûõ äâèãàòåëåé.
Òàê, âî âòîðîé ïîëîâèíå 1960-õ ãã. áûë ðàçðàáîòàí âèíòîâîé (îáúåìíûé) çàáîéíûé äâèãàòåëü, êîòîðûé øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ è â íàñòîÿùåå âðåìÿ.
7
 1937 — 1938 ãã. ãðóïïîé èíæåíåðîâ âî ãëàâå ñ À. Ï. Îñòðîâñêèì
áûëà ðàçðàáîòàíà êîíñòðóêöèÿ çàáîéíîãî äâèãàòåëÿ íåãèäðàâëè÷åñêîãî òèïà — ýëåêòðîáóðà.  1940 ã. íà íåôòÿíûõ ïðîìûñëàõ Àçåðáàéäæàíà áûëè ïðîâåäåíû ïåðâûå èñïûòàíèÿ, ïîêàçàâøèå öåëåñîîáðàçíîñòü åãî ïðèìåíåíèÿ ïðè áóðåíèè ñêâàæèí.  äàëüíåéøåì
êîíñòðóêöèÿ ýëåêòðîáóðà áûëà çíà÷èòåëüíî óñîâåðøåíñòâîâàíà, ÷òî
ïîçâîëèëî óñïåøíî èñïîëüçîâàòü åãî â íåêîòîðûõ ðàéîíàõ ñòðàíû.
Ïîñëåâîåííûå ãîäû áûëè îòìå÷åíû çíà÷èòåëüíûì ðîñòîì
ïðîõîäêè, óëó÷øåíèåì êîíñòðóêöèé áóðîâîãî îáîðóäîâàíèÿ èíñòðóìåíòà, óâåëè÷åíèåì ìîùíîñòè ïðèâîäà áóðîâûõ óñòàíîâîê,
äàëüíåéøèì óñîâåðøåíñòâîâàíèåì òåõíîëîãèè ïðîâîäêè ñêâàæèí è ò. ï.
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî â íàñòîÿùåå âðåìÿ â íàøåé ñòðàíå áîëåå
90 % îò âñåãî îáúåìà áóðåíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ çàáîéíûìè äâèãàòåëÿìè, ïîòåíöèàëüíûå âîçìîæíîñòè ðîòîðíîãî áóðåíèÿ äàëåêî íå
èñ÷åðïàíû, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò è çàðóáåæíûé îïûò.
Âîò óæå ïîëòîðà ñòîëåòèÿ ÷åëîâå÷åñòâî çàíèìàåòñÿ áóðåíèåì
ñêâàæèí íà íåôòü è ãàç. Áûëà äîñòèãíóòà ìàêñèìàëüíàÿ ãëóáèíà ñêâàæèíû — áîëåå 12 000 ì (Ðîññèéñêàÿ Ôåäåðàöèÿ, Êîëüñêàÿ ñâåðõãëóáîêàÿ ñêâàæèíà). Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò îá îãðîìíûõ òåõíè÷åñêèõ
òðóäíîñòÿõ, ñ êîòîðûìè ïðèõîäèòñÿ ñòàëêèâàòüñÿ ïî ìåðå óãëóáëåíèÿ â íåäðà Çåìëè. Òåõíèêà è òåõíîëîãèÿ áóðåíèÿ, èçëîæåííàÿ
â íàñòîÿùåì ó÷åáíèêå, ïîçâîëèò äîñòè÷ü ãëóáèí 15 000 ¾ 16 000 ì,
÷òî è áóäåò ñäåëàíî óæå â áëèæàéøèå äåñÿòèëåòèÿ.
Òåðìèíîëîãèÿ. Èçó÷àÿ íàñòîÿùèé ó÷åáíèê, ÷èòàòåëü ñòîëêíåòñÿ
ñ öåëûì ðÿäîì ïîíÿòèé (òåðìèíîâ), âñòðå÷àþùèõñÿ òîëüêî ïðè
ïðîèçâîäñòâå áóðåíèÿ ñêâàæèí. Òàêèõ ïîíÿòèé íå òàê óæ ìíîãî,
íî èõ íàäî çíàòü, à ñàìîå ãëàâíîå, ïîíèìàòü èõ ñìûñë. Íèæå ïðèâîäÿòñÿ îñíîâíûå èç ýòèõ òåðìèíîâ.
Áóðåíèå — ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ ãîðíîé âûðàáîòêè, ïðåèìóùåñòâåííî êðóãëîãî ñå÷åíèÿ, ïóòåì ðàçðóøåíèÿ ãîðíûõ ïîðîä ãëàâíûì îáðàçîì áóðîâûì èíñòðóìåíòîì (ðåæå òåðìè÷åñêèì, ãèäðîýðîçèîííûì, âçðûâíûì è äðóãèìè ñïîñîáàìè) ñ óäàëåíèåì ïðîäóêòîâ ðàçðóøåíèÿ.
Ñêâàæèíà (íåôòÿíàÿ, ãàçîâàÿ, âîäÿíàÿ è ò. ï.) — ñîîðóæåíèå, ïðåèìóùåñòâåííî êðóãëîãî ñå÷åíèÿ, îáðàçóåìîå ïóòåì áóðåíèÿ è êðåïëåíèÿ è õàðàêòåðèçóåìîå îòíîñèòåëüíî ìàëûì ðàçìåðîì ïëîùàäè ïîïåðå÷íûõ ñå÷åíèé ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàçìåðîì
ïëîùàäè áîêîâîé ïîâåðõíîñòè è çàðàíåå çàäàííûì ïîëîæåíèåì
â ïðîñòðàíñòâå.
Áóðîâîé èíñòðóìåíò — îáùåå íàçâàíèå ìåõàíèçìîâ è ïðèñïîñîáëåíèé, ïðèìåíÿåìûõ ïðè áóðåíèè ñêâàæèí è ëèêâèäàöèè àâàðèé, âîçíèêàþùèõ â ñêâàæèíàõ.
Óäàðíûé ñïîñîá áóðåíèÿ — ñïîñîá ñîîðóæåíèÿ ñêâàæèí ïóòåì
ðàçðóøåíèÿ ãîðíûõ ïîðîä çà ñ÷åò óäàðîâ ïîðîäîðàçðóøàþùåãî
èíñòðóìåíòà ïî çàáîþ (äíó) ñêâàæèíû.
8
Âðàùàòåëüíûé ñïîñîá áóðåíèÿ — ñïîñîá ñîîðóæåíèÿ ñêâàæèí
ïóòåì ðàçðóøåíèÿ ãîðíûõ ïîðîä çà ñ÷åò âðàùåíèÿ ïðèæàòîãî ê
çàáîþ ïîðîäîðàçðóøàþùåãî èíñòðóìåíòà (äîëîòî, êîðîíêà).
Áóðîâîé ðàñòâîð (ïðîìûâî÷íàÿ æèäêîñòü) — òåõíîëîãè÷åñêîå
íàèìåíîâàíèå ñëîæíîé ìíîãîêîìïîíåíòíîé äèñïåðñíîé ñèñòåìû
ñóñïåíçèîííûõ è àýðèðîâàííûõ æèäêîñòåé, ïðèìåíÿåìûõ ïðè ïðîìûâêå ñêâàæèí â ïðîöåññå áóðåíèÿ.
Îáñàäíûå òðóáû — òðóáû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ êðåïëåíèÿ ñêâàæèí, à òàêæå èçîëÿöèè ïðîäóêòèâíûõ ãîðèçîíòîâ ïðè ýêñïëóàòàöèè íåôòÿíîãî (ãàçîâîãî) ïëàñòà (ãîðèçîíòà).
Îáñàäíàÿ êîëîííà — êîëîííà, ñîñòîÿùàÿ èç ïîñëåäîâàòåëüíî
ñâèí÷åííûõ (ñâàðåííûõ) îáñàäíûõ òðóá.
Çàòðóáíîå ïðîñòðàíñòâî — ïðîñòðàíñòâî ìåæäó ñòåíêàìè ñêâàæèíû (îáñàäíîé êîëîííû) è íàðóæíûìè ñòåíêàìè êîëîííû áóðèëüíûõ òðóá, îáðàçóþùååñÿ â ïðîöåññå áóðåíèÿ.
Ðàçâåäî÷íîå áóðåíèå — áóðåíèå ñêâàæèí ñ öåëüþ ðàçâåäêè íåôòÿíûõ (ãàçîâûõ) ìåñòîðîæäåíèé. Âõîäèò â êîìïëåêñ ðàáîò, ïîçâîëÿþùèé îöåíèòü ïðîìûøëåííîå çíà÷åíèå íåôòÿíîãî (ãàçîâîãî)
ìåñòîðîæäåíèÿ, âûÿâëåííîãî íà ïîèñêîâîì ýòàïå, è ïîäãîòîâèòü
åãî ê ðàçðàáîòêå.
Ýêñïëóàòàöèîííîå áóðåíèå — áóðåíèå ñêâàæèí ñ öåëüþ ðàçðàáîòêè íåôòÿíîãî (ãàçîâîãî) ìåñòîðîæäåíèÿ.
Òóðáîáóð — çàáîéíûé ãèäðàâëè÷åñêèé äâèãàòåëü, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ áóðåíèÿ ñêâàæèí â ðàçëè÷íûõ ãåîëîãè÷åñêèõ óñëîâèÿõ.
Òóðáèííûé ñïîñîá áóðåíèÿ — áóðåíèå ñêâàæèí ïðè ïîìîùè òóðáîáóðîâ.
Ýëåêòðîáóð — áóðîâàÿ ìàøèíà, ïðèâîäèìàÿ â äåéñòâèå ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèåé è ñîîáùàþùàÿ âðàùàòåëüíîå äâèæåíèå ïîðîäîðàçðóøàþùåìó èíñòðóìåíòó.
Öåìåíòèðîâàíèå (òàìïîíèðîâàíèå) ñêâàæèíû — çàêà÷êà öåìåíòíîãî ðàñòâîðà â êîëüöåâîå ïðîñòðàíñòâî ìåæäó ñòåíêàìè ñêâàæèíû
è îáñàäíîé êîëîííû.
Áóðèëüíàÿ êîëîííà — ñòóïåí÷àòûé ïîëûé âàë, ñîåäèíÿþùèé
áóðîâîå äîëîòî (ïîðîäîðàçðóøàþùèé èíñòðóìåíò) ñ íàçåìíûì
îáîðóäîâàíèåì (áóðîâîé óñòàíîâêîé) ïðè áóðåíèè ñêâàæèíû.
Áóðèëüíàÿ ñâå÷à — ÷àñòü áóðèëüíîé êîëîííû, íåðàçúåìíàÿ âî
âðåìÿ ñïóñêîïîäúåìíûõ îïåðàöèé; ñîñòîèò èç äâóõ, òðåõ èëè ÷åòûðåõ áóðèëüíûõ òðóá, ñâèí÷åííûõ ìåæäó ñîáîé.
Áóðîâàÿ óñòàíîâêà — êîìïëåêñ ìàøèí è ìåõàíèçìîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ áóðåíèÿ è êðåïëåíèÿ ñêâàæèí.
Áóðîâàÿ âûøêà — ñîîðóæåíèå, óñòàíàâëèâàåìîå íàä áóðîâîé
ñêâàæèíîé äëÿ ñïóñêà è ïîäúåìà áóðîâîãî èíñòðóìåíòà, çàáîéíûõ
äâèãàòåëåé, îáñàäíûõ òðóá.
Áóðîâàÿ ëåáåäêà — ìåõàíèçì, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ñïóñêà è
ïîäúåìà êîëîííû áóðèëüíûõ òðóá, ïîäà÷è áóðîâîãî äîëîòà íà çàáîé
ñêâàæèíû, ñïóñêà îáñàäíûõ òðóá, ïåðåäà÷è ìîùíîñòè íà ðîòîð.
9
Òàëåâàÿ (ïîëèñïàñòîâàÿ) ñèñòåìà áóðîâûõ óñòàíîâîê — ðÿä ìåõàíèçìîâ (êðîíáëîê, òàëåâûé áëîê, êðþê èëè êðþêîáëîê), ïðåîáðàçóþùèõ âðàùàòåëüíîå äâèæåíèå áàðàáàíà ëåáåäêè â ïîñòóïàòåëüíîå (âåðòèêàëüíîå) ïåðåìåùåíèå êðþêà.
Ðîòîð — ìåõàíèçì, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïåðåäà÷è âðàùåíèÿ
êîëîííå áóðèëüíûõ òðóá â ïðîöåññå áóðåíèÿ, ïîääåðæàíèÿ åå íà
âåñó ïðè ñïóñêîïîäúåìíûõ îïåðàöèÿõ è âñïîìîãàòåëüíûõ ðàáîòàõ.
Âåðòëþ㠗 ìåõàíèçì, îáåñïå÷èâàþùèé âðàùåíèå áóðèëüíîé
êîëîííû, ïîäâåøåííîé íà êðþêå, è ïîäà÷ó ÷åðåç íåå ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè.
Áóðîâîé íàñîñ — ãèäðàâëè÷åñêàÿ ìàøèíà äëÿ íàãíåòàíèÿ ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè â áóðîâóþ ñêâàæèíó.
Áóðîâàÿ ïëàòôîðìà — óñòàíîâêà äëÿ áóðåíèÿ íà àêâàòîðèÿõ ñ öåëüþ ðàçâåäêè èëè ýêñïëóàòàöèè ìèíåðàëüíûõ ðåñóðñîâ ïîä äíîì ìîðÿ.
Ñèëîâîé ïðèâîä áóðåíèÿ óñòàíîâêè — êîìïëåêñ ìàøèí è ìåõàíèçìîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè èëè ýíåðãèè òîïëèâà â ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ.
Âèáðàöèîííîå ñèòî (âèáðîñèòî) — ìåõàíèçì äëÿ î÷èñòêè áóðîâîãî ðàñòâîðà (ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè) îò âûáóðåííîé ïîðîäû
è äðóãèõ ìåõàíè÷åñêèõ ïðèìåñåé.
Õèìè÷åñêèå ðåàãåíòû — ðàçëè÷íûå õèìè÷åñêèå âåùåñòâà, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ðåãóëèðîâàíèÿ ñâîéñòâ áóðîâûõ ðàñòâîðîâ (ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè).
Âåäóùàÿ áóðèëüíàÿ òðóáà — òðóáà îáû÷íî êâàäðàòíîãî ñå÷åíèÿ,
êîòîðàÿ óñòàíàâëèâàåòñÿ íàâåðõó áóðèëüíîé êîëîííû è ïåðåäàåò
åé âðàùåíèå îò ðîòîðà.
Øóðô äëÿ âåäóùåé òðóáû — íåãëóáîêàÿ ñêâàæèíà, ñîîðóæàåìàÿ
ðÿäîì ñ ðîòîðîì è ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ îïóñêàíèÿ âåäóùåé òðóáû
âî âðåìÿ íàðàùèâàíèÿ áóðèëüíûõ òðóá â ïåðèîäû, êîãäà íå áóðÿò.
Øàðîøå÷íîå áóðîâîå äîëîòî — ìåõàíèçì, ñîñòîÿùèé èç ñôåðè÷åñêèõ èëè öèëèíäðè÷åñêèõ øàðîøåê, ñìîíòèðîâàííûõ íà ïîäøèïíèêàõ êà÷åíèÿ èëè ñêîëüæåíèÿ (èëè èõ êîìáèíàöèè) íà öàïôàõ ñåêöèé áóðîâîãî äîëîòà.
Ëîïàñòíîå áóðîâîå äîëîòî — êîðïóñ ñ ïðèñîåäèíèòåëüíîé ðåçüáîé, ê êîòîðîìó ïðèâàðèâàþòñÿ òðè è áîëåå ëîïàñòåé.
Áóðèëüíûå òðóáû — îñíîâíàÿ ÷àñòü áóðèëüíîé êîëîííû. Áóðèëüíûå òðóáû èçãîòàâëèâàþò áåñøîâíûìè, èç óãëåðîäèñòûõ èëè ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé.
Áóðèëüíûå çàìêè (çàìêè äëÿ áóðèëüíûõ òðóá ) — ñîåäèíèòåëüíûé
ýëåìåíò áóðèëüíûõ òðóá äëÿ ñâèí÷èâàíèÿ èõ â êîëîííó. Áóðèëüíûé çàìîê ñîñòîèò èç íèïïåëÿ è ìóôòû, çàêðåïëÿåìûõ íà êîíöàõ
áóðèëüíîé òðóáû.
Óòÿæåëåííûå áóðèëüíûå òðóáû (ÓÁÒ ) — òðóáû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ñîçäàíèÿ íàãðóçêè íà ïîðîäîðàçðóøàþùèé èíñòðóìåíò è
óâåëè÷åíèÿ æåñòêîñòè íèæíåé ÷àñòè áóðèëüíîé êîëîííû.
10
Èíäèêàòîð ìàññû (âåñà) — ïðèáîð, ïðè ïîìîùè êîòîðîãî â
ïðîöåññå áóðåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ îñåâàÿ íàãðóçêà íà äîëîòî. Ýòèì
ïðèáîðîì îïðåäåëÿåòñÿ òàêæå íàãðóçêà, äåéñòâóþùàÿ íà êðþê òàëåâîé ñèñòåìû.
Âûøå ïðèâåäåíû òîëüêî îñíîâíûå òåðìèíû, øèðîêî èñïîëüçóåìûå ïðè áóðåíèè íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí. Ñïåöèàëèñò
ëþáîãî óðîâíÿ, çàíèìàþùèéñÿ áóðåíèåì íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí, äîëæåí ñâîáîäíî âëàäåòü ýòîé òåðìèíîëîãèåé.
11
ÃËÀÂÀ 1
ÊÐÀÒÊÈÅ ÑÂÅÄÅÍÈß ÈÇ ÎÁÙÅÉ
È ÍÅÔÒÅÏÐÎÌÛÑËÎÂÎÉ ÃÅÎËÎÃÈÈ
1.1. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ î ñòðîåíèè è ñîñòàâå çåìíîé êîðû
Çåìëÿ ñîñòîèò èç êîíöåíòðè÷åñêèõ îáîëî÷åê (ãåîñôåðû): íàðóæíîé, èëè çåìíîé êîðû, ïðîìåæóòî÷íîé, èëè ìàíòèè, è ÿäðà.
Ãðàíèöåé ðàçäåëà çåìíîé êîðû è ìàíòèè ÿâëÿåòñÿ ïîâåðõíîñòü
Ìîõîðîâè÷è÷à, çàëåãàþùàÿ íà ãëóáèíå 30 ¾ 70 êì íà êîíòèíåíòå
è 5 ¾ 10 êì ïîä äíîì îêåàíà. Ãðàíèöà ìåæäó ìàíòèåé è ÿäðîì ðàñïîëîæåíà íà ãëóáèíå 2900 êì. ßäðî, ðàäèóñîì 3400 êì, íàõîäèòñÿ
â öåíòðå Çåìëè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ÿäðî ñîñòîèò ãëàâíûì îáðàçîì èç æåëåçà è íèêåëÿ. Ïëîòíîñòü âåùåñòâà â íåì ñîñòàâëÿåò
6 ¾ 11 ã/ñì3, à äàâëåíèå â ñàìîì öåíòðå Çåìëè — 4 263 000 êã/ñì2.
Çåìíàÿ êîðà èçó÷åíà äàëåêî íå ïîëíîñòüþ. Íèæíèì åå ÿðóñîì, êàê ïîëàãàþò, ÿâëÿåòñÿ áàçàëüòîâûé ñëîé. Òîëñòûé áàçàëüòîâûé êîâåð — ýòî ïîäñòèëêà, íà êîòîðîé ïîêîèòñÿ ãðàíèòíûé
ñëîé, ïîêðûòûé ÷åõëîì îñàäî÷íûõ ïîðîä. Îäíàêî çåìíàÿ êîðà íå
âåçäå èìååò òðåõúÿðóñíîå ñòðîåíèå. Íàïðèìåð, îêåàíñêîå ëîæå
ñîñòîèò èç áàçàëüòîâîé ïîäñòèëêè è î÷åíü òîíêîãî ñëîÿ îñàäî÷íûõ ïîðîä. À ãðàíèòû â íåêîòîðûõ ìåñòàõ âûõîäÿò ïðÿìî íà ïîâåðõíîñòü.
Çåìíàÿ êîðà ñëîæåíà ðàçíîîáðàçíûìè ãîðíûìè ïîðîäàìè, ñîñòîÿùèìè èç ìèíåðàëîâ. Ïî ïðîèñõîæäåíèþ ãîðíûå ïîðîäû äåëÿòñÿ íà òðè îñíîâíûå ãðóïïû: ìàãìàòè÷åñêèå, îñàäî÷íûå è ìåòàìîðôè÷åñêèå.
Ì à ã ì à ò è ÷ å ñ ê è å ï î ð î ä û îáðàçóþòñÿ èç ìàãìû* ïðè çàñòûâàíèè åå íà íåêîòîðîé ãëóáèíå (ïîðîäû ãëóáèííûå, èëè èíòðóçèâíûå) èëè æå ïðè èçëèÿíèè åå íà ïîâåðõíîñòü â âèäå ëàâû
(ïîðîäû èçëèâøèåñÿ, èëè ýôôóçèâíûå). Áîëüøèíñòâî ýòèõ ïîðîä
èìååò êðèñòàëëè÷åñêîå ñòðîåíèå; çàëåãàþò îíè â çåìíîé êîðå, êàê
ïðàâèëî, íå ñëîÿìè, à â âèäå òåë íåïðàâèëüíîé ôîðìû.
Î ñ à ä î ÷ í û å ï î ð î ä û îáðàçóþòñÿ èç ïðîäóêòîâ ðàçðóøåíèÿ ðàíåå ñóùåñòâîâàâøèõ ãîðíûõ ïîðîä, îòëîæèâøèõñÿ â âîäíûõ
áàññåéíàõ èëè íà ïîâåðõíîñòè ñóøè â âèäå ìåõàíè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ îñàäêîâ; â ýòó æå ãðóïïó âõîäÿò îñàäî÷íûå ïîðîäû, îáðàçîâàâøèåñÿ èç ïðîäóêòîâ æèçíåäåÿòåëüíîñòè îðãàíèçìîâ (îðãàíè* Ìàãìà — âåùåñòâî Çåìëè, íàõîäÿùååñÿ â ðàñïëàâëåííîì ñîñòîÿíèè.
12
÷åñêèå îñàäêè). Îñàäî÷íûå ïîðîäû, êàê ïðàâèëî, çàëåãàþò â çåìíîé êîðå â âèäå ñëîåâ.
Ì å ò à ì î ð ô è ÷ å ñ ê è å ï î ð î ä û îáðàçóþòñÿ èç ìàãìàòè÷åñêèõ èëè îñàäî÷íûõ ïîðîä, ïîäâåðãøèõñÿ â íåäðàõ çåìíîé êîðû
äåéñòâèþ âûñîêèõ äàâëåíèé è òåìïåðàòóð. Ýòè ïîðîäû â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ îòëè÷àþòñÿ ñëîèñòîñòüþ è êðèñòàëëè÷åñêèì
ñòðîåíèåì.
 çåìíîé êîðå ìàãìàòè÷åñêèå ïîðîäû çàíèìàþò 95 %. Íà âñå
îñàäî÷íûå è ìåòàìîðôè÷åñêèå ïîðîäû ïðèõîäèòñÿ òîëüêî 5 %.
Îäíàêî íàñ èíòåðåñóþò îñàäî÷íûå ãîðíûå ïîðîäû, òàê êàê ê
ïîñëåäíèì ïðèóðî÷åíû çàëåæè íåôòè è ãàçà.
1.2. Ñêëàäêîîáðàçîâàíèå è òèïû ñêëàäîê
Ïåðâîíà÷àëüíî îñàäî÷íûå ïîðîäû îòëàãàëèñü â âèäå ãîðèçîíòàëüíûõ ñëîåâ, íàçûâàåìûõ ïëàñòàìè.  äàëüíåéøåì, â ðåçóëüòàòå ãîðîîáðàçîâàíèÿ, ò. å. ïîä äàâëåíèåì áîêîâûõ è âåðòèêàëüíûõ ñèë, ñìèíàþùèõ ãîðèçîíòàëüíûå ïëàñòû, îáðàçîâàëèñü
ñêëàäêè. Èíîãäà ïðîèñõîäèëè ðàçðûâû ïëàñòîâ, ïðè÷åì áîëåå
äðåâíèå íàäâèãàëèñü íà áîëåå ìîëîäûå è äàæå âûõîäèëè íà ïîâåðõíîñòü. Îáðàçîâàíèå ñêëàäîê, ðàçðûâîâ è ïðî÷èõ íåðîâíîñòåé ðåëüåôà, âóëêàíè÷åñêèå ÿâëåíèÿ, çåìëåòðÿñåíèÿ è äðóãèå
ïðîÿâëåíèÿ âíóòðåííåé æèçíè Çåìëè íàçûâàþòñÿ òåêòîíè÷åñêèìè äâèæåíèÿìè.
Ñóùåñòâóåò î÷åíü ìíîãî ôèçè÷åñêèõ ÿâëåíèé, êîòîðûå ìîãëè
áû âûçâàòü òåêòîíè÷åñêîå äâèæåíèå. Ñëåäóåò ñ÷èòàòü óñòàíîâëåííûì ôàêòîì èçâåñòíóþ ïîäâèæíîñòü âåùåñòâ â íåäðàõ Çåìëè ïðèìåðíî äî ãëóáèíû 800 ¾ 1000 êì. Ïðè÷èíàìè ýòîãî ñëóæàò ðàçíîîáðàçíûå ôèçè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå â Çåìëå. Ýòè ïðîöåññû ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü âî âçàèìîñâÿçè, ó÷èòûâàÿ
èõ èñòîðè÷åñêîå ðàçâèòèå.
Ðàññìîòðèì íåñêîëüêî ôîðì ñêëàäîê çåìíîé êîðû. Ñêëàäêè,
îáðàùåííûå âûïóêëîñòüþ ââåðõ, íàçûâàþòñÿ àíòèêëèíàëÿìè,
à îáðàùåííûå âûïóêëîñòüþ âíèç — ñèíêëèíàëÿìè. Ñàìàÿ âîçâûøåííàÿ ÷àñòü àíòèêëèíàëè íàçûâàåòñÿ ñâîäîì, áîêîâûå ÷àñòè —
êðûëüÿìè (ðèñ. 1.1, à).
Åñëè ïðîèñõîäèò ðàçëîì ñ îáðàçîâàíèåì òðåùèíû, ïî êîòîðîé
ïëàñòû â âåðòèêàëüíîì è íàêëîííîì íàïðàâëåíèÿõ ïåðåìåùàþòñÿ
îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà (ðèñ. 1.1, á ), è ïðè ýòîì îäíà ÷àñòü ñêëàäêè îïóñêàåòñÿ, à äðóãàÿ îñòàåòñÿ íà ïðåæíåì ìåñòå, òî îáðàçóåòñÿ
ñáðîñ. Åñëè æå îäíà ÷àñòü ñêëàäêè ïîäíèìåòñÿ è íåñêîëüêî ïåðåêðîåò äðóãóþ, òî îáðàçóåòñÿ âçáðîñ.
Îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè, õàðàêòåðèçóþùèìè çàëåãàíèå ïëàñòîâ, ÿâëÿþòñÿ ïàäåíèå ïëàñòîâ, óãîë íàêëîíà, óãîë ïàäåíèÿ è
ïðîñòèðàíèå.
13
Ðèñ. 1.1. Ñêëàäêè çåìíîé êîðû:
à — àíòèêëèíàëü è ñèíêëèíàëü;
á — ñáðîñ è âçáðîñ; ⠗ ýëåìåíòû
çàëåãàíèÿ ïëàñòîâ; 1 — êðîâëÿ ïëàñòà;
2 — ïîäîøâà ïëàñòà
Ïàäåíèå ïëàñòî⠗ ýòî íàêëîí ñëîåâ çåìíîé êîðû ê ãîðèçîíòó.
Íàèáîëüøèé óãîë (a), îáðàçóåìûé ïîâåðõíîñòüþ ïëàñòà ñ ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòüþ, íàçûâàåòñÿ óãëîì ïàäåíèÿ ïëàñòà (ðèñ. 1.1, â).
Ëèíèÿ, ëåæàùàÿ â ïëîñêîñòè ïëàñòà è ïåðïåíäèêóëÿðíàÿ ê íàïðàâëåíèþ åãî ïàäåíèÿ, íàçûâàåòñÿ ïðîñòèðàíèåì ïëàñòà.
Âåðõíÿÿ ïîâåðõíîñòü ïëàñòà (ãðàíèöà ñ âûøåëåæàùèì ïëàñòîì) íàçûâàåòñÿ êðîâëåé, íèæíÿÿ — ïîäîøâîé. Ðàññòîÿíèå ìåæäó
êðîâëåé è ïîäîøâîé íàçûâàåòñÿ òîëùèíîé ïëàñòà.
1.3. Îñíîâíûå ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ãîðíûõ
ïîðîä, âëèÿþùèå íà ïðîöåññ èõ ðàçðóøåíèÿ
ïðè ñòðîèòåëüñòâå ñêâàæèí
Îñíîâíûìè ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ãîðíûõ ïîðîä,
âëèÿþùèìè íà ïðîöåññ èõ ðàçðóøåíèÿ ïðè ñòðîèòåëüñòâå ñêâàæèí, ÿâëÿþòñÿ óïðóãîñòü è ïëàñòè÷íîñòü, òâåðäîñòü, àáðàçèâíîñòü
è ñïëîøíîñòü.
14
Óïðóãèå ñâîéñòâà ãîðíûõ ïîðîä. Âñå ãîðíûå ïîðîäû ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíèõ íàãðóçîê ïðåòåðïåâàþò äåôîðìàöèè, èñ÷åçàþùèå ïîñëå óäàëåíèÿ íàãðóçêè èëè îñòàþùèåñÿ. Ïåðâûå èç
íèõ íàçûâàþòñÿ óïðóãèìè äåôîðìàöèÿìè, à âòîðûå — ïëàñòè÷åñêèìè. Áîëüøèíñòâî ïîðîäîîáðàçóþùèõ ìèíåðàëîâ ÿâëÿþòñÿ
òåëàìè óïðóãî-õðóïêèìè, ò. å. îíè ïîä÷èíÿþòñÿ çàêîíó Ãóêà è ðàçðóøàþòñÿ, êîãäà íàïðÿæåíèÿ äîñòèãàþò ïðåäåëà óïðóãîñòè. Ïðè
ïðîñòîì ðàñòÿãèâàíèè èëè ñæàòèè óïðóãîãî òåëà îòíîñèòåëüíîå
óäëèíåíèå èëè ñæàòèå ïðîïîðöèîíàëüíû íîðìàëüíîìó íàïðÿæåíèþ:
δ = Å ε,
ãäå Å — ìîäóëü Þíãà; ε — äåôîðìàöèÿ.
Ãîðíûå ïîðîäû îòíîñÿòñÿ ê óïðóãî-õðóïêèì òåëàì è ïîä÷èíÿþòñÿ çàêîíó Ãóêà òîëüêî ïðè äèíàìè÷åñêîì ïðèëîæåíèè íàãðóçêè.
Óïðóãèå ñâîéñòâà ãîðíûõ ïîðîä õàðàêòåðèçóþòñÿ ìîäóëåì óïðóãîñòè (ìîäóëü Þíãà) Å è êîýôôèöèåíòîì Ïóàññîíà µ (µ = εx/εy,
ãäå εx — ïîïåðå÷íàÿ äåôîðìàöèÿ; εy — ïðîäîëüíàÿ äåôîðìàöèÿ).
Ìîäóëü óïðóãîñòè ãîðíûõ ïîðîä çàâèñèò îò èõ ìèíåðàëîãè÷åñêîãî
ñîñòàâà, âèäà íàãðóæåíèÿ è âåëè÷èíû ïðèëîæåííîé íàãðóçêè,
ñòðóêòóðû, òåêñòóðû è ãëóáèíû çàëåãàíèÿ ïîðîä, ñîñòàâà è ñòðîåíèÿ öåìåíòèðóþùåãî âåùåñòâà ó îáëîìî÷íûõ ïîðîä, ñòåïåíè âëàæíîñòè, ïåñ÷àíèñòîñòè è êàðáîíàòíîñòè ïîðîä.
Êîýôôèöèåíò Ïóàññîíà äëÿ áîëüøèíñòâà ïîðîä è ìèíåðàëîâ
íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 0,2 ¾ 0,4, è òîëüêî ó êâàðöà îí àíîìàëüíî
íèçîê — ïðèìåðíî 0,07, ÷òî îáóñëîâëåíî îñîáåííîñòÿìè ñòðîåíèÿ åãî êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè.
Ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà ãîðíûõ ïîðîä (ïëàñòè÷íîñòü). Ðàçðóøåíèþ íåêîòîðûõ ãîðíûõ ïîðîä ïðåäøåñòâóåò ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ, êîòîðàÿ íà÷èíàåòñÿ ïðè ïðåâûøåíèè íàïðÿæåíèÿ â ïîðîäå ïðåäåëà óïðóãîñòè. Ïëàñòè÷íîñòü çàâèñèò îò ìèíåðàëîãè÷åñêîãî ñîñòàâà ãîðíûõ ïîðîä è óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ êâàðöà, ïîëåâîãî øïàòà è íåêîòîðûõ äðóãèõ ìèíåðàëîâ.
Âûñîêèìè ïëàñòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè îáëàäàþò ãëèíû è ïîðîäû, ñîäåðæàùèå ñîëè. Ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ íåêîòîðûå
ãîðíûå ïîðîäû ïîäâåðæåíû ïîëçó÷åñòè. Ïîëçó÷åñòü ïðîÿâëÿåòñÿ
â ïîñòîÿííîì ðîñòå äåôîðìàöèè ïðè íåèçìåííîì íàïðÿæåíèè.
Çíà÷èòåëüíîé ïîëçó÷åñòüþ õàðàêòåðèçóþòñÿ ãëèíû, ãëèíèñòûå
ñëàíöû, ñîëÿíûå ïîðîäû, àðãèëëèòû, íåêîòîðûå ðàçíîâèäíîñòè
èçâåñòíÿêîâ.
Òâåðäîñòü ãîðíûõ ïîðîä. Ïîä òâåðäîñòüþ ãîðíîé ïîðîäû ïîíèìàåòñÿ åå ñïîñîáíîñòü îêàçûâàòü ñîïðîòèâëåíèå ïðîíèêíîâåíèþ
â íåå (âíåäðåíèþ) ïîðîäîðàçðóøàþùåãî èíñòðóìåíòà.
 ãåîëîãèè áîëüøîå ðàñïðîñòðàíåíèå èìååò øêàëà òâåðäîñòè
ìèíåðàëîâ Ìîîñà, ïî êîòîðîé óñëîâíóþ òâåðäîñòü ìèíåðàëîâ îïðåäåëÿþò ìåòîäîì öàðàïàíèÿ. Â îñíîâó ýòîé øêàëû âçÿòû òâåðäî15
ñòè íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþùèõñÿ â ïîðîäå ìèíåðàëîâ, ïðè÷åì
ìåíåå òâåðäûì èç íèõ ïðèñâàèâàþòñÿ ìåíüøèå íîìåðà:
1 — òàëüê;
2 — ãèïñ èëè êàìåííàÿ ñîëü;
3 — èçâåñòêîâûé øïàò èëè êàëüöèò;
4 — ïëàâèêîâûé øïàò;
5 — àïàòèò;
6 — ïîëåâîé øïàò;
7 — êâàðö;
8 — òîïàç;
9 — êîðóíä;
10 — àëìàç.
Íà îñíîâàíèè ìíîãî÷èñëåííûõ èññëåäîâàíèé Ë. À. Øðåéíåð
ïðåäëîæèë êëàññèôèêàöèþ ãîðíûõ ïîðîä, îòëè÷àþùóþñÿ îò øêàëû
òâåðäîñòè Ìîîñà òåì, ÷òî îíà íàèáîëåå ïîëíî ó÷èòûâàåò îñíîâíûå ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ãîðíûõ ïîðîä, êîòîðûå âëèÿþò íà ïðîöåññ áóðåíèÿ (òàáë. 1.1).
Ê I ãðóïïå îòíîñÿòñÿ ïîðîäû, íå äàþùèå îáùåãî õðóïêîãî
ðàçðóøåíèÿ (ñëàáî ñöåìåíòèðîâàííûå ïåñêè, ñóãëèíêè, èçâåñòíÿê-ðàêóøå÷íèê, ìåðãåëè, ãëèíû ñ ÷àñòûìè ïðîñëîÿìè ïåñ÷àíèêîâ, ìåðãåëåé è ò. ï.). Êî II ãðóïïå îòíîñÿòñÿ óïðóãîïëàñòè÷íûå ïîðîäû (ñëàíöû, äîëîìèòèçèðîâàííûå èçâåñòíÿêè, êðåïêèå
àíãèäðèòû, äîëîìèòû, êîíãëîìåðàòû íà êðåìíèñòîì öåìåíòå,
êâàðöåâî-êàðáîíàòíûå ïîðîäû è ò. ï.). Ê III ãðóïïå îòíîñÿòñÿ
óïðóãîõðóïêèå, â îñíîâíîì èçâåðæåííûå, è ìåòàìîðôè÷åñêèå
ïîðîäû.
Êàê ïðàâèëî, ïî òâåðäîñòè ïîðîäû, ó÷àñòâóþùèå â ñëîæåíèè
íåôòÿíûõ çàëåæåé, îòíîñÿòñÿ ê ïåðâûì âîñüìè êàòåãîðèÿì.
Ò à á ë è ö à 1.1
Êëàññèôèêàöèÿ ãîðíûõ ïîðîä ïî Øðåéíåðó
16
Ãðóïïà
Kàòåãîðèÿ
Òâåðäîñòü, ÌÏà
I
1
2
3
4
5
6
0,5 ¾ 1,0
1,0 ¾ 2,5
2,5 ¾ 5,0
0 5 ¾ 10
10 ¾ 15
15 ¾ 20
II
7
8
9
10
20 ¾ 30
30 ¾ 40
40 ¾ 50
50 ¾ 60
III
11
12
60 ¾ 70
áîëåå 70
Àáðàçèâíîñòü ãîðíûõ ïîðîä. Ïîä àáðàçèâíîñòüþ ãîðíîé ïîðîäû
ïîíèìàåòñÿ åå ñïîñîáíîñòü èçíàøèâàòü êîíòàêòèðóþùèé ñ íåé
ïîðîäîðàçðóøàþùèé èíñòðóìåíò â ïðîöåññå èõ âçàèìîäåéñòâèÿ.
Àáðàçèâíîñòü ïîðîä ïðîÿâëÿåòñÿ â ïðîöåññå àáðàçèâíîãî (ïðåèìóùåñòâåííî ìåõàíè÷åñêîãî) èçíàøèâàíèÿ è ÿâëÿåòñÿ åãî õàðàêòåðèñòèêîé. Ïîýòîìó ïîêàçàòåëè àáðàçèâíîñòè ìîæíî ðàññìàòðèâàòü
êàê ïîêàçàòåëè ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ãîðíûõ ïîðîä.
Àáðàçèâíîñòü ãîðíîé ïîðîäû, êàê è ëþáîé äðóãîé ïîêàçàòåëü
ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ, îòðàæàåò åå ïîâåäåíèå â êîíêðåòíûõ óñëîâèÿõ èñïûòàíèÿ èëè ðàáîòû. Ïîíÿòèå îá àáðàçèâíîé ñïîñîáíîñòè
òåñíî ñâÿçàíî ñ ïîíÿòèåì î âíåøíåì òðåíèè è èçíîñå. Àáðàçèâíûå
ñâîéñòâà ãîðíûõ ïîðîä èçó÷åíû íåäîñòàòî÷íî. Íà òðåíèå ñóùåñòâåííî âëèÿåò ñðåäà. Êîýôôèöèåíò òðåíèÿ î ïîðîäó, ïîâåðõíîñòü êîòîðîé ñìî÷åíà ãëèíèñòûì ðàñòâîðîì, ìåíüøå, ÷åì òîò æå êîýôôèöèåíò ïðè òðåíèè î ïîðîäó, ñìî÷åííóþ âîäîé, è çíà÷èòåëüíî
íèæå, ÷åì êîýôôèöèåíò òðåíèÿ î ñóõóþ ïîðîäó.
Ñðåäè ãîðíûõ ïîðîä íàèáîëüøåé àáðàçèâíîñòüþ îáëàäàþò êâàðöåâûå è ïîëåâîøïàòîâûå ïåñ÷àíèêè è àëåâðîëèòû (ñöåìåíòèðîâàííûå
ïîðîäû ñ îáëîìî÷íûìè çåðíàìè ðàçìåðîì îò 0,01 äî 0,1 ìì). Ðàçðàáîòàíî íåñêîëüêî êëàññèôèêàöèé ïî àáðàçèâíîñòè ãîðíûõ ïîðîä.
Ñïëîøíîñòü ãîðíûõ ïîðîä. Äàííîå ïîíÿòèå ïðåäëîæåíî äëÿ
îöåíêè ñòðóêòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ ãîðíûõ ïîðîä è èõ ñïîñîáíîñòè
ïåðåäà÷è âíóòðè ïîðîäû âîçäåéñòâèÿ, íàïðèìåð äàâëåíèÿ âíåøíåé æèäêîñòíîé èëè ãàçîâîé ñðåäû. Ñòåïåíü ïðèãîäíîñòè äëÿ
òàêîãî âîçäåéñòâèÿ îïðåäåëÿåòñÿ âíóòðèñòðóêòóðíûìè íàðóøåíèÿìè â ïîðîäå (òðåùèíû, ïîðû, ïîâåðõíîñòè ðûõëîãî êîíòàêòà çåðåí è ò. ä.).
1.4. Îáðàçîâàíèå íåôòè è íåôòÿíîé çàëåæè
Òåîðèÿ ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå, òàê êàê
ïîçâîëÿåò îáîñíîâàííî ïðîèçâîäèòü ïîèñêè íåôòåãàçîâûõ ìåñòîðîæäåíèé.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóþò äâå òåîðèè: îðãàíè÷åñêàÿ è íåîðãàíè÷åñêàÿ.
Òåîðèÿ î ð ã à í è ÷ å ñ ê î ã î ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè îñíîâûâàåòñÿ íà ñëåäóþùåì.
Ïîñëå ãèáåëè æèâîòíîãî èëè ðàñòèòåëüíîãî îðãàíèçìà íà÷èíàåòñÿ ïðîöåññ åãî ðàçëîæåíèÿ. Åñëè îí ïðîèñõîäèò ïðè ñâîáîäíîì
äîñòóïå êèñëîðîäà, òî ïîäàâëÿþùàÿ ÷àñòü óãëåðîäà ðàñòèòåëüíûõ
è æèâîòíûõ îðãàíèçìîâ âîçâðàùàåòñÿ â àòìîñôåðó â âèäå óãëåêèñëîãî ãàçà, à â íåôòè ñîäåðæèòñÿ 86 % óãëåðîäà.  ýòîì ñëó÷àå ëèøü
íåáîëüøàÿ ÷àñòü îðãàíè÷åñêèõ îñòàòêîâ ïîïàäàåò â áëàãîïðèÿòíûå
äëÿ èõ ñîõðàíåíèÿ óñëîâèÿ.
Åñëè êèñëîðîä îòñóòñòâóåò, ðàçëîæåíèå ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò
æèçíåäåÿòåëüíîñòè áàêòåðèé — ìèêðîîðãàíèçìîâ, êîòîðûå ìîãóò
æèòü áåç äîñòóïà êèñëîðîäà. Ðîëü ýòèõ áàêòåðèé ñâîäèòñÿ ê èçâëå17
÷åíèþ êèñëîðîäà è îáðàçîâàíèþ óñòîé÷èâûõ ñîåäèíåíèé îðãàíè÷åñêîãî õàðàêòåðà (èñõîäíîãî ìàòåðèàëà äëÿ îáðàçîâàíèÿ íåôòè).
Íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûìè ó÷àñòêàìè äëÿ íàêîïëåíèÿ èñõîäíîãî äëÿ íåôòè îðãàíè÷åñêîãî ìàòåðèàëà ÿâëÿþòñÿ ëèìàíû (áóõòû), ëàãóíû (îçåðà, ñîåäèíÿþùèåñÿ ñ ìîðåì óçêèì ïðîëèâîì),
ýñòóàðèè (âîðîíêîîáðàçíûå ãëóáîêèå óñòüÿ ðåê, âïàäàþùèõ â ìîðÿ).
Òåîðèÿ í å î ð ã à í è ÷ å ñ ê î ã î ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì.
Íåôòü ïîñòóïàåò èç ìàíòèè Çåìëè, êóäà îíà ïîïàëà âìåñòå ñ
äðóãèìè êîìïîíåíòàìè ïðè ôîðìèðîâàíèè ïëàíåòû èç îáëàêà ãàçîïûëåâîé è îáëîìî÷íîé ìàòåðèè. Âûäåëåíèå è ïåðâîíà÷àëüíîå
íàêîïëåíèå íåôòÿíûõ óãëåâîäîðîäîâ ñâÿçàíî ñ ïðîöåññàìè â âåðõíåé ÷àñòè ìàíòèè Çåìëè, ÿâëÿþùèìèñÿ ïðè÷èíîé òåêòîíè÷åñêèõ
äâèæåíèé. Ïåðåìåùåíèå íåôòè èç çîí åå íàêîïëåíèÿ â ïîäêîðêîâîé îáëàñòè â ëîâóøêè — ìåñòîðîæäåíèÿ, ðàçìåùåííûå â âåðõíèõ
ãîðèçîíòàõ çåìíîé êîðû, ïðîèñõîäèò ïî ïîëîñòÿì âåðõíèõ ÷àñòåé
ãëóáèííûõ ðàçëîìîâ, êîòîðûìè ðàññåêàþòñÿ áàçàëüòîâûé, ãðàíèòíûé è îñàäî÷íûé ñëîè çåìíîé êîðû.
Ñóùåñòâóþùèå òåîðèè ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè îñíîâàíû íà ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî íåôòü èç ìàòåðèíñêîé òîëùè âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ ãîðíîãî äàâëåíèÿ ìèãðèðóåò (âûæèìàåòñÿ) â ðàñïîëîæåííûå
âáëèçè îòëîæåíèÿ ãîðíûõ ïîðîä ñ áîëåå âûñîêîé ïðîíèöàåìîñòüþ
è çàïîëíåííûå âîäîé. Ïðè ýòîì íåôòü è ãàç îòòåñíÿþò âîäó è ñîáèðàþòñÿ â íàèáîëåå ïîâûøåííîé ÷àñòè ñòðóêòóðû èëè íà ó÷àñòêàõ,
çàêðûòûõ íåïðîíèöàåìûìè îòëîæåíèÿìè, êîòîðûå è îñòàíàâëèâàþò äàëüíåéøåå ïðîäâèæåíèå æèäêîñòè, îáðàçóÿ íåôòÿíóþ çàëåæü.
Íåôòÿíàÿ çàëåæü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïëàñò, ñëîæåííûé ïîðîäàìè ñ äîñòàòî÷íîé ïðîíèöàåìîñòüþ è çàïîëíåííûé íåôòüþ.
Íåôòü, ãàç è âîäà íàõîäÿòñÿ â ïëàñòàõ ïîä áîëüøèì äàâëåíèåì.
Ïîðîäû, ëåæàùèå âûøå ïðîäóêòèâíîãî ãîðèçîíòà, ñâîåé ìàññîé
äàâÿò íà ýòîò ïëàñò. Äî âñêðûòèÿ ïðîäóêòèâíîãî ãîðèçîíòà äàâëåíèå â íåì ïî âñåé ïëîùàäè îäíîîáðàçíî, â ìîìåíò åãî âñêðûòèÿ
ýòî ðàâíîâåñèå íàðóøàåòñÿ è, åñëè äàâëåíèå íà ïëàñò îò âûøåëåæàùèõ ïëàñòîâ ïðåâîñõîäèò äàâëåíèå îò ñòîëáà æèäêîñòè, çàïîëíÿþùåé ñêâàæèíó, íà÷èíàåòñÿ ôîíòàíèðîâàíèå.
Óðîâíè æèäêîñòè â ñêâàæèíàõ ìîãóò áûòü ñòàòè÷åñêèå è äèíàìè÷åñêèå. Ñòàòè÷åñêèé óðîâåíü õàðàêòåðèçóåò ñîáîé ïëàñòîâîå äàâëåíèå. Äèíàìè÷åñêèì ÿâëÿåòñÿ óðîâåíü æèäêîñòè, êîòîðûé óñòàíàâëèâàåòñÿ â ñêâàæèíå ïðè ïîäëèâå æèäêîñòè â íåå èëè îòêà÷êå. Ýòîò
óðîâåíü õàðàêòåðèçóåò çàáîéíîå äàâëåíèå â ñêâàæèíå â ïðîöåññå åå
ðàáîòû.  ïðîöåññå áóðåíèÿ ñêâàæèíû äàâëåíèå ñòîëáà áóðîâîãî ðàñòâîðà íà ïëàñò Ðñêâ áîëüøå, ÷åì ïëàñòîâîå äàâëåíèå Ðïë. Ðàçíèöà
ìåæäó ýòèìè âåëè÷èíàìè DÐá íàçûâàåòñÿ ðåïðåññèåé, èëè äèôôåðåíöèàëüíûì äàâëåíèåì â ñèñòåìå ñêâàæèíà— ïëàñò.  ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ñêâàæèíû (äîáû÷è íåôòè, ãàçà) äàâëåíèå â ïëàñòå áîëüøå, ÷åì äàâëåíèå â ñêâàæèíå. Ðàçíèöà ìåæäó ýòèìè âåëè÷èíàìè
íàçûâàåòñÿ äåïðåññèåé.
18
1.5. Ïîèñêè, ðàçâåäêà è ðàçðàáîòêà ìåñòîðîæäåíèé
Ïîèñêè è ðàçâåäêà — ýòî ñîâîêóïíîñòü ðàáîò ïî îòêðûòèþ ìåñòîðîæäåíèé ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ è îöåíêå ïðèãîäíîñòè èõ äëÿ
ïðîìûøëåííîé ðàçðàáîòêè.
Îñíîâíûìè âîïðîñàìè ïðè ðàçâåäêàõ ìåñòîðîæäåíèé ïîëåçíûõ
èñêîïàåìûõ ÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå:
îïðåäåëåíèå ôîðìû è îáúåìà ïðîìûøëåííîé ÷àñòè ìåñòîðîæäåíèÿ.  çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðîâ èçó÷åííîé ÷àñòè ìåñòîðîæäåíèÿ
ïîäñ÷èòûâàþòñÿ òå èëè èíûå çàïàñû ïîëåçíîãî èñêîïàåìîãî;
óñòàíîâëåíèå êà÷åñòâåííîé õàðàêòåðèñòèêè ïîëåçíîãî èñêîïàåìîãî â òåñíîé ñâÿçè ñ òåõíè÷åñêèìè òðåáîâàíèÿìè ê ñûðüþ;
âûÿâëåíèå ïðèðîäíûõ ôàêòîðîâ, îïðåäåëÿþùèõ óñëîâèÿ ýêñïëóàòàöèè (ñîñòàâ è âçàèìîîòíîøåíèå ïîðîä, âìåùàþùèõ ìåñòîðîæäåíèå, óãëû ïàäåíèÿ ïîðîä, îáâîäíåííîñòü ìåñòîðîæäåíèÿ,
òâåðäîñòü è òðåùèíîâàòîñòü ïîðîä è äð.).
Ïîä ðàçðàáîòêîé íåôòÿíîé çàëåæè ïîäðàçóìåâàåòñÿ óïðàâëåíèå ïðîöåññîì äâèæåíèÿ æèäêîñòè èëè ãàçà â ïëàñòå ê çàáîÿì
ýêñïëóàòàöèîííûõ ñêâàæèí. Ðàöèîíàëüíîé ñèñòåìîé ðàçðàáîòêè
íåôòÿíîãî ìåñòîðîæäåíèÿ ñ÷èòàåòñÿ òàêàÿ, ïðè êîòîðîé îíî ðàçáóðèâàåòñÿ ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûì ÷èñëîì ñêâàæèí, îáåñïå÷èâàþùèì âûñîêèå òåìïû îòáîðà íåôòè èç ïëàñòà, âûñîêóþ êîíå÷íóþ íåôòåîòäà÷ó, ìèíèìàëüíûå êàïèòàëüíûå âëîæåíèÿ íà êàæäóþ òîííó èçâëåêàåìûõ çàïàñîâ è ìèíèìàëüíóþ ñåáåñòîèìîñòü
íåôòè.
Ìîùíîñòü ïðîäóêòèâíîé òîëùè íåôòÿíûõ ìåñòîðîæäåíèé ìîæåò èçìåíÿòüñÿ îò íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ äî ñîòåí è òûñÿ÷ ìåòðîâ.
Ìíîãîïëàñòîâûå ìåñòîðîæäåíèÿ ðàçðàáàòûâàþòñÿ ïî ñèñòåìå ñíèçó — ââåðõ, êîãäà ïëàñòû ââîäÿòñÿ â ýêñïëóàòàöèþ ïîñëåäîâàòåëüíî, íà÷èíàÿ ñ íèæíåãî ãîðèçîíòà äî âåðõíåãî. Ãîðèçîíò, ñ êîòîðîãî íà÷èíàåòñÿ ðàçðàáîòêà, íàçûâàåòñÿ îïîðíûì, èëè áàçèñíûì. Òàêàÿ
ñèñòåìà ïîçâîëÿåò âî âðåìÿ áóðåíèÿ íà áàçèñíûé ãîðèçîíò ïóòåì
îòáîðà ãðóíòîâ è ïðèìåíåíèÿ ãåîôèçè÷åñêèõ ìåòîäîâ èçó÷èòü âñå
âûøåëåæàùèå íåôòåíîñíûå ïëàñòû è îäíîâðåìåííî îñóùåñòâëÿòü
ïîäãîòîâêó èõ ê ðàçðàáîòêå. Îíà ñïîñîáñòâóåò ñîêðàùåíèþ ÷èñëà
ðàçâåäî÷íûõ ñêâàæèí íà ìåñòîðîæäåíèè è óìåíüøåíèþ ïðîöåíòà
íåóäà÷íûõ ýêñïëóàòàöèîííûõ ñêâàæèí, òàê êàê ñêâàæèíû, â êîòîðûõ íåôòü íå áûëà ïîëó÷åíà íà áàçèñíîì ãîðèçîíòå, ìîãóò áûòü
âîçâðàùåíû íà âûøåëåæàùèå ïëàñòû. Âñå ýòî ñîêðàùàåò îáúåì
êàïèòàëüíûõ çàòðàò íà áóðåíèå ýêñïëóàòàöèîííûõ è îñîáåííî ðàçâåäî÷íûõ ñêâàæèí.
Âûøåëåæàùèå ïëàñòû ââîäÿòñÿ â ýêñïëóàòàöèþ ïîñëå ïîëíîãî
èñòîùåíèÿ îïîðíîãî ãîðèçîíòà. Äëÿ ñîêðàùåíèÿ òàêîãî ðàçðûâà
è, ñîîòâåòñòâåííî, îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîé äîáû÷è íåôòè â
êîðîòêèé ñðîê ïðîâîäÿòñÿ ðàáîòû ïî îñóùåñòâëåíèþ ýêñïëóàòàöèè íåñêîëüêèõ ãîðèçîíòîâ îäíîâðåìåííî. Áîëüøóþ ðîëü â ïîâû19
øåíèè ýôôåêòèâíîñòè ðàçðàáîòêè íåôòÿíûõ ìåñòîðîæäåíèé ñûãðàëî øèðîêîå ïðèìåíåíèå èñêóññòâåííîãî âîçäåéñòâèÿ íà ïëàñòû
ñ öåëüþ ïîääåðæàíèÿ èëè âîññòàíîâëåíèÿ ïëàñòîâîé ýíåðãèè. Äëÿ
ýòîãî çàêà÷èâàþò ãàç (âîçäóõ) â ïîâûøåííûå ÷àñòè ïëàñòà ïðè
ãàçîíàïîðíîì è ãàçîâîì ðåæèìàõ çàëåæè èëè âîäó â çàêîíòóðíûå
çîíû ïðè âîäîíàïîðíîì ðåæèìå.
Îñòàíîâèìñÿ íà ñïîñîáàõ ýêñïëóàòàöèè íåôòÿíûõ ñêâàæèí.
Ïðîöåññ ïîäúåìà íåôòè èëè ãàçà îò çàáîÿ ñêâàæèíû íà äíåâíóþ ïîâåðõíîñòü ìîæåò ïðîèñõîäèòü êàê çà ñ÷åò ïðèðîäíîé ýíåðãèè æèäêîñòè è ãàçà, ïîñòóïàþùèõ ê çàáîþ, òàê è çà ñ÷åò ýíåðãèè,
ââîäèìîé â ñêâàæèíó ñ äíåâíîé ïîâåðõíîñòè. Åñëè íåôòü è ãàç íà
äíåâíóþ ïîâåðõíîñòü ïîäàþòñÿ çà ñ÷åò ïðèðîäíîé ýíåðãèè èëè
çàâîäíåíèÿ, òî ýêñïëóàòàöèÿ íàçûâàåòñÿ ôîíòàííîé. Åñëè æå ñêâàæèíà ñîâñåì íå ôîíòàíèðóåò èëè äåáèò åå íåäîñòàòî÷íûé, ïðèìåíÿþò ìåõàíè÷åñêóþ îòêà÷êó íåôòè èç ñêâàæèíû. Ýòî îñóùåñòâëÿåòñÿ êîìïðåññîðíûì èëè íàñîñíûì ñïîñîáîì ýêñïëóàòàöèè.
Ïðè êîìïðåññîðíîé ýêñïëóàòàöèè â ñêâàæèíó íàãíåòàþò ñæàòûé
ãàç èëè âîçäóõ, êîòîðûé ïîñòóïàåò ê áàøìàêó ñïóùåííûõ â ñêâàæèíó íàñîñíî-êîìïðåññîðíûõ òðóá (ÍÊÒ), ñìåøèâàåòñÿ ñ íåôòüþ
è âûíîñèò ýòó ñìåñü íà ïîâåðõíîñòü. Íàñîñíàÿ ýêñïëóàòàöèÿ ïðèìåíÿåòñÿ îáû÷íî â ñêâàæèíàõ ñ íåáîëüøèì äåáèòîì.
Êîíòðîëüíûå âîïðîñû
1. Èç êàêèõ îñíîâíûõ ïîðîä ñîñòîèò çåìíàÿ êîðà?
2. Êàêèå ïîðîäû íàçûâàþòñÿ îñàäî÷íûìè?
3. Ïåðå÷èñëèòå îñíîâíûå ôîðìû ñêëàäîê çåìíîé êîðû.
4. ×òî òàêîå òâåðäîñòü è àáðàçèâíîñòü ïîðîä?
5.  ÷åì ñóùíîñòü òåîðèé îðãàíè÷åñêîãî è íåîðãàíè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè?
6. Êàêèå ñèëû çàñòàâëÿþò íåôòü ïðîäâèãàòüñÿ èç ïëàñòà ê ñêâàæèíàì?
7. Êàêèå îñíîâíûå âîïðîñû ñòàâÿòñÿ ïðè ðàçâåäî÷íûõ ðàáîòàõ?
8. Êàêàÿ ñèñòåìà ðàçðàáîòêè íàçûâàåòñÿ ðàöèîíàëüíîé?
9. Îïèøèòå ñïîñîáû ýêñïëóàòàöèè íåôòÿíûõ ñêâàæèí.
20