БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА НЕФТЬ И ГАЗ

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. Бурение 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 бурение.

Во избежание ржавления буровые штанги делали деревянными стенки скважин закрепляли деревянными трубами. 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 бурения 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 бурении, 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 бурения в 19 в. открываются предложением немецкого инженера Эйгаузена 1834 применять так называемые ножницы сдвигавшаяся пара звеньев при штанговом Б Идея сбрасывать соединнное 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 бурения с промывкой проведн Фовелем в Перпиньяне Франция. В 1859 Г.Д. Романовский впервые механизировал работы, применив паровой двигатель для бурения скважины вблизи Подольска. На нефтяных промыслах Баку первые паровые машины появились в 1873, а через 10 лет почти повсеместно они заменили конную тягу. При бурении скважин на нефть на первом этапе получил развитие ударный способ бурение штанговое, канатное, быстроударное с промывкой забоя.

В конце 80-х гг. в Новом Орлеане в Луизиане США внедряется роторное бурение на нефть с применением лопастных долот и промывкой глинистым раствором. В России вращательное роторное бурение с промывкой впервые применили в г. Грозном для бурения 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 бурении. В 1907 пройдена скважина вращательным бурением сплошным забоем с промывкой глинистым раствором. Впервые автомат для регулирования подачи инструмента при роторном бурении был предложен в 1924 Хилдом США. В начале 20 в. в США разработан метод наклонного роторного бурения с долотами малого диаметра для забуривания с последующим расширением скважин.

Ещ 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 бурения 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 бурения в Сураханах. Этот турбобур был выполнен на базе одноступенчатой турбины и многоярусного планетарного редуктора. Турбобуры такой конструкции применялись при бурении 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 бурения стал основным в СССР. Совершенствование турбинного бурения осуществляется за счт создания секционных турбобуров с пониженной частотой вращения и увеличенным вращающим моментом.

III. ТУРБОБУР, ЭЛЕКТРОБУР Турбобур - забойный гидравлический двигатель для бурения глубоких скважин преимущественно на нефть и газ. Многоступенчатый турбобур - машина открытого типа, вал его вращается в радиальных и осевых резинометаллических подшипниках, смазкой и охлаждающей жидкостью для которых является циркулирующая промывочная жидкость - глинистый раствор.

Для получения максимальных значений кпд лопатки турбины профилируют так, чтобы безударный режим их обтекания совпадал с максимумом мощности турбины. Выполняют турбины цельнолитыми, общее число ступеней турбины достигает 120, рабочие диаметры турбобура для бурения глубоких и сверхглубоких скважин - 164, 172, 195, 215, 240, 280 мм, частота вращения вала турбины от 150 до 800-1000 обмин. Рабочий момент на валу турбобура зависит от его диаметра и составляет от 1 до 5-6 кнм 1 нм 0,1 кгсм. С 1950 для увеличения вращающего момента на валу применяют многосекционные турбобуры, в которых последовательно соединяются 2-3 секции турбин турбобура с общим числом ступеней 300-450. Это позволило наряду с увеличением вращающего момента снизить частоту вращения вала турбины до 300-400 обмин для более эффективной работы шарошечных долот. В таких турбобурах шаровая осевая опора вынесена в специальный шпиндель, присоединяемый к нижней секции турбобура.

В шпинделе имеются также радиальные опоры и сальник, позволяющий использовать гидромониторные долота.

С 1970 для дальнейшего снижения частоты вращения вала турбины в турбобуре применяют ступени гидродинамического торможения, позволившие бурить при 150- 250 обмин. С начала 70-х гг. внедряются турбобуры с независимой подвеской секции и с демпфирующими устройствами, которые обладают увеличенным сроком межремонтной работы и улучшают условия работы шарошечных долот за счт снижения вибрации бурильной колонны.

Для работы с гидромониторными долотами, без дополнительного нагружения буровых насосов, начато применение турбобуров с разделнным потоком на нижней секции, который отличается тем, что перепад давлений, срабатываемый в его нижней секции, равен перепаду давлений в штуцерах гидромониторного долота. При этом нижняя секция турбобура работает на части потока, подаваемого в скважину. В разведочном бурении для отбора керна в полом валу трубобора размещается съмная грунтоноска.

Для бурения в условиях борьбы с кривизной ствола скважины используют трубобор с вращающимся корпусом. В 1899 в России был запатентован электробур на канате. В 30-х гг. в США прошл 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 бурении 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 наджность, улучшен токопровод. Электробур - забойная буровая машина с погружным электродвигателем, предназначенная для бурения глубоких скважин, преимущественно на нефть и газ. Идея электробура для ударного бурения принадлежит русскому инженеру В.И.Дедову 1899. В 1938-40 в СССР А.П.Островским и Н.В.Александровым создан и применен первый в мире электробур для вращательного бурения, спускаемый в скважину на бурильных трубах.

Электробур состоит из маслонаполненного электродвигателя и шпинделя. Мощность трхфазного электродвигателя зависит от диаметра электробура и составляет 75-240 квт. Для увеличения вращающего момента электробура применяют редукторные вставки, монтируемые между двигателем и шпинделем и снижающие частоту вращения до 350, 220, 150, 70 обмин. Частота вращения безредукторного электробура 455-685 обмин. Длина электробура 12-16 м, наружный диаметр 164-290 мм. При бурении электробур, присоединнный к низу бурильной колонны, передат вращение буровому долоту.

Электроэнергия подводится к электробуру по кабелю, смонтированному отрезками в бурильных трубах. При свинчивании труб отрезки кабеля сращиваются специальными контактными соединениями. К кабелю электроэнергия подводится через токопримник, скользящие контакты которого позволяют проворачивать колонну бурильных труб. Для непрерывного контроля пространственного положения ствола скважины и технологических параметров бурения при проходке наклонно направленных и разветвлнно-горизонтальных скважин используется специальная погружная аппаратура в т. ч. телеметрическая. При бурении электробурная очистка забоя осуществляется буровым раствором, воздухом или газом.

В СССР с помощью электробура проходится свыше 300 тыс. м скважин свыше 2 общего объма бурения. Использование электробура, благодаря наличию линии связи с забоем, особенно ценно для исследования режимов бурения. IV. НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ Появление наклонного бурения относится к 1894, когда С.Г.Войслав провл 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 положила начало внедрению наклонного турбобурения, ставшего основным методом направленного бурения в СССР и получившего применение за рубежом. Этим методом при пересечнном рельефе местности и на морских месторождениях бурят кусты до 20 скважин с одного основания.

В 1938-41 в СССР разработаны основы теории непрерывного наклонного регулируемого турбинного бурения при неподвижной колонне бурильных труб. Этот метод стал основным при бурении наклонных скважин в СССР и за рубежом. Наклонно-направленное бурение - способ проведения скважины с отклонением от вертикали по заранее заданной кривой. Наклонно-направленное бурение впервые осуществлено в СССР на Грозненских нефтепромыслах 1934. В 1972 в СССР наклонно-направленное бурение сооружено около 25 общего метража скважин на нефть.

Наклонно-направленное бурение оказывается целесообразным при сложном рельефе местности например, при расположении залежи под дном крупного водома или под капитальными сооружениями геологических условиях залегания полезных ископаемых, не позволяющих вскрыть их вертикальными скважинами кустовом бурении или многозабойном бурении тушении горящих нефтяных и газовых фонтанов. При геологоразведочных работах наклонно-направленное бурение осуществляется шпиндельными буровыми станками, причм скважина забуривается наклонно непосредственно с земной поверхности при вскрытии нефтяных и газовых пластов.

Наклонно-направленное бурение производится турбобурами или роторным способом скважина с поверхности забуривается вертикально с последующим отклонением на заданной глубине в запроектированном направлении. Отклонение скважины от вертикали при наклонно-направленном бурении изменение зенитного угла и азимута бурения осуществляется отклоняющими устройствами, например турбинными отклонителями.

Бурение прямолинейно-наклонных участков производится с помощью бурильных устройств, включающих центрирующие и калибрующие элементы. Наибольшее отклонение от вертикали при наклонно-направленном бурение 3836 м получено в США в заливе Кука на остраве Сахалин отклонение составило 2453 м 1972. V. МНОГОЗАБОЙНОЕ БУРЕНИЕ В 1941 Н.С.Тимофеев предложил в устойчивых породах применять так называемое многозабойное бурение.

В 1897 в Тихом океане, в районе остров Сомерленд Калифорния, США, впервые было осуществлено бурение 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 бурение, при котором несколько скважин бурятся с общей площадки, а в 1935 там же сооружено первое морское металлическое основание для бурения в море. С 50-х гг. 20 в. применяется бурение 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 бурении 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 бурении и при бурении вертикальных скважин алмазными долотами.

В 60-е гг. в СССР заметно возросли скорости и глубина бурения 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. Работы по сверхглубокому бурению 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.

Основное направление совершенствования бурения на нефть и газ в СССР - создание конструкций турбобуров, обеспечивающих увеличение проходки скважины на рейс долота полное время работы долота в скважине до его подъма на поверхность.

В 1970 созданы безредукторные турбобуры, позволяющие осуществить оптимизацию режимов бурения шарошечными долотами в диапазоне наиболее эффективных оборотов от 150 до 400 в мин и использовать долота с перепадом давлений в насадках до 10 Мнм2100 атм вместо 1-1,5 Мнм210-15 атм. Создаются турбобуры с высокой частотой вращения 800-100 обмин для бурения алмазными долотами, обеспечивающими при глубоком бурении многократное увеличение проходки и механической скорости бурения 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 бурения.

Конструируются турбины с наклонной линией давления, которые позволяют получить информацию о режиме работы турбобура на забое скважины и автоматизировать процесс бурения. VI. ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТВРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Развитие разведочного бурения 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 бурения 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 бурения в России в конце 19 в. связано с именем Войслава, который в 1885 изобрл, а в 1897 получил патент на бур для ручного бурения 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 бурения и в том же году разработал новый способ вставки алмазов в коронку, позволивший применять мелкие алмазы.

В 1899 в Америке инженером Дейвисом предложено дробовое бурение. В период 1-й мировой войны для бурения начинают применять по предложению немецкого инженера Ломана тврдые сплавы так называемый воломит. Позднее эти сплавы применялись при бурении разведочных скважин в районе Курской магнитной аномалии 1923. Коренные изменения в технике бурения произошли в России после Великой Октябрьской революции.

С 1923 в СССР внедряется бурение с применением тврдых сплавов, а также дробовое бурение 1924-25 изготовление отечественных тврдых сплавов началось в 1929. В 1927 В.М Крейтером и Б.И.Воздвиженским при колонковом бурении 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 бурения.

В 1928-1929 развернулось производство буровых станков колонкового вращательного бурения на Ижорском заводе Ленинград, им. Воровского Свердловск и др. В то время для колонкового бурения 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 бурение скважин на глубине 300-2000 м создан ряд самоходных буровых установок разработаны средства автоматизации и механизации трудомких процессов и новые конструкции породо-разрушающего инструмента.

В 1935 советский инженер В.Н.Комаров предложил машину ударно-вращательного бурения, теоретические основы которого были разработаны впоследствии Е.Ф.Эпштейном.

В 1939 разрабатывается бурение погружными пневмоударниками, а с 1940 внедряется вращательное бурение с транспортировкой породы из скважины шнеками, которое получило распространение в породах невысокой крепости при геофизических работах, инженерно-геологических изысканиях, при бурении на воду и др. В СССР разработана технология безнасосного бурения, 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 бурении получили распространение синтетические алмазы. В совершенствовании технологии алмазного бурения сыграли большую роль советские учные Ф.А.Шамшев, И.А.Уткин, Б.И.Воздвиженский, С.А.Волков и др. Средняя месячная скорость бурения 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 бурение, которое осуществляется с помощью отклоняющих устройств, устанавливаемых в скважине на разных глубинах.

Разведочное бурение осуществляется в основном за счт вращательного способа, на который приходится 1970 около 80 метража пробуренных скважин 50 бурение твердосплавным инструментом, 20 - алмазным инструментом, 10 - дробью в ограниченных объмах применяются ударно-вращательное, шнековое, вибрационное бурение и др. Работы в области разведочного бурения направлены на обеспечение сохранности керна, извлекаемого с большой глубины разработку аппаратуры и наджных методов опробования горных пород.

Совершенствование техники и технологии разведочного бурения на тврдые полезные ископаемые направлено на замену дробового бурения алмазным внедрение гидроударного бурения, бескернового бурения с использованием боковых сверлящих грунтоносов дальнейшее улучшение технических средств и технологии бурения, разработку новых способов разрушения горных пород при бурении автоматизацию всех производственных процессов.

VII. БУРЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ ШПУРОВ И СКВАЖИН Машинное бурение 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 бурение.

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 для бурения 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. Бурение ведтся с удалением продуктов разрушения промывкой. Создаются лгкие и мощные электро пневмогидросврла и высококачественный буровой инструмент, обеспечивающие вращательное бурение шпуров в средней крепости породах.

В 1965 в Кузбассе и в 1968 в Киргизии применены бурильные агрегаты с электрогидроприводом для вращательного и вращательно-ударного бурения 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 бурения шпуров при взрывных работах.

В 1885 американский изобретатель Дж. Вестингауз повторил эту попытку. Впервые скважины, пробурнные тяжлыми 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 бурения скважин. В середине 30-х гг. внедряется метод штангового бурения взрывных скважин, применение которого способствовало технической революции в разработке рудных месторождений большой мощности.

В 1935 А.А. Миняйло сконструировал станок для вращательного бурения резцами диаметром до 150 мм в мягких породах. В конце 30-х гг. на шахтах Кривого Рога внедрено многоперфораторное бурение глубоких скважин. В 1938 А. К. Сидоренко предложено бурение 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 наджное пылеподавление при бурении. 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 скважин диаметром 85-100 мм и глубиной до 50 м, которыми в 50-60-х гг. выполнено свыше 50 объмов бурения при отбойке руд. С 60-х гг. этот способ внедряется в практику бурения разведочных и глубоких эксплуатационных скважин. С 1950 в СССР на подземных рудниках Алтая разрабатываются и внедряются станки для бурения скважин шарошечными долотами, один из которых БШ-145 выпускается серийно.

В 60-е гг. 20 в. для подземного бурения 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. Бурение скважин для взрывных работ на карьерах начало применяться в России на железорудных предприятиях Урала в 1908. В США в начале 20 в. для бурения 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 бурения для карьеров. С 1939 в СССР осваивается вращательное бурение скважин резцами с удалением буровой мелочи шнеками. В 1943 выпущен на Урале Богословский карьер первый станок вращательного бурения со шнеком, на гусеничном ходу. С 1956-57 начинаются работы по шарошечному бурению взрывных скважин на карьерах.

В 1958 предложен комбинированный ударно-шарошечный буровой инструмент, использование которого возможно на станках вращательного бурения с пневматической продувкой скважин. В 1959 начат выпуск станков СБО-1, СБО-2 огневого термического бурения для крепких кварцсодержащих пород. Разрушение породы при этом происходит за счт быстрого разогрева поверхности забоя газовыми струями, вылетающими из горелки с температурой 20000С и скоростью около 2000 мсек. В 60-е гг. разработан типовой ряд шарошечных станков 2СБШ-200, СБШ-250, СБШ-320 для бурения 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 бурения пневмоударное, термическое, ударно-канатное и др Значительно возросли скорости бурения 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 бурение бурильными молотками и электросврлами, рудных месторождений - бурильными молотками, погружными пневмоударниками, шарошечными станками.

Развитие горной промышленности требует увеличения производительности бурения в 2-4 раза. Для этого необходимо совершенствование механических способов бурения и изыскание новых.

Совершенствование бурильных машин осуществляется за счт увеличения параметров нагрузки на инструмент, механизации и автоматизации вспомогательных операций. Перспективно создание вибробуров. Разработано взрывное бурение, 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 бурение.

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 тврдых ВВ требуют для взрыва больших скоростей удара не менее 80 мсек. 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 бурения, особенно в крепких породах. Проводятся работы по конструированию аппаратов для создания импульсной струи, периодически выстреливаемой из сопла по забою скважины для так называемого гидроимпульсного бурения, а также электроимпульсных станков, в которых разрушение породы производится мощным электрическим разрядом.

Большой интерес представляет механизированное бурение вертикальных горных выработок больших поперечных сечений диаметром свыше 3,5 м - шахтных стволов. VIII.