БУРЕНИЕ, БУРОВАЯ ТЕХНИКА
В карьерах и шахтах, где добывают твердые полезные ископаемые (руды, уголь), в местах добычи природного газа и нефти, а также там, где ведут разведку, не обойтись без бурения скважин. В распоряжении горняков и геологов имеется самая разнообразная техника. Ведь в одном случае нужна скважина глубиной всего в несколько метров и диаметром 5—7 см (шпур), а в другом, например при глубинной разведке недр, скважина должна прорезать землю на несколько километров. Бурение скважин — одна из основных операций при добыче нефти и природного газа. При помощи скважин достигают месторождения. По скважинам природный газ или нефть поступает на поверхность земли. Внешне буровая установка нефтепромыслов и газопромыслов представляет собой ажурную че- тырехногую вышку из стали высотой иногда с 13—14-этажный дом. К ее вершине подвешена металлическая колонна, свинченная из отдельных труб, которую захватывает и вращает особое устройство — ротор. Такое бурение называют роторным. На нижнем конце колонны крепят приспособление, которое совершает основную работу, — бур, или, как принято называть его, буровое долото. Буровое долото может быть самых разных конструкций, но чаще всего используют шарошечное долото. Горные породы при ш а р о- шеч'ном бурении разрушаются стальными зубками шарошек, вращающихся на опорах бурового долота, которое в свою очередь вращается и прижимается с большим осевым усилием к забою. Зубки вращающихся шаро-шек перекатываются по забою и за счет больших напряжений, развивающихся в зоне контакта зубков с породой, разрушают ее путем раздавливания и скола. Разрушенная на забое скважины порода удаляется на поверхность промывкой или продувкой. В 1922 г. советские инженеры и ученые М. А. Капелюшников, С. М. Волох и И. А. Кор- неев предложили способ турбинного бурения. Сейчас этот способ значительно усовершенствован и получил большое распространение. Современный многоступенчатый турбобур — длинная, в несколько метров труба с турбиной в 100 и более ступеней и мощной осевой опорой. В карьерах бурят скважины и размещают взрывчатое вещество только для взрывания крепких горных пород, чтобы облегчить работу экскаваторов. Глубина скважин для закладки взрывчатых веществ обычно 20—30 м (см. Взрыв, взрывные работы). Бурят скважины самоходными буровыми установками, которые монтируются на гусеничном или колесном ходу. В качестве бурового инструмента обычно используют шарошечное долото. Буровой став (труба) с долотом приводится в движение электродвигателем, а частички породы удаляются сжатым воздухом. Нередко на карьерах используют установки термического бурения. В них подаются керосин и сжатый воздух, и вместо механического бура там работает огненная струя. Установку опускают по мере углубления скважины; на породу обрушивается с огромной скоростью раскаленная до 2000—3000° С струя газов. От резкого нагрева дно скважины растрескивается, разрушается на небольшие чешуйки. Отраженный поток газов выносит их на поверхность через кольцевую щель, образующуюся между стенкой скважины и ставом, по которому подают к горелке горючее. Одним из перспективных способов бурения является электробурение. Этот способ был разработан в СССР в 1938—1940 гг. А. П. Островским и Н. В. Александровым. Электробур — буровая машина с погруж-ным электродвигателем, предназначенная для бурения глубоких скважин, в основном на нефть и газ. К электробуру присоединяется бурильная колонна, передающая вращение буровому долоту. Созданы опытные установки, в которых бурить скважины помогают токи высокой частоты, ультразвук, вибрация, микровзрывы, лазерный луч. Возрастает роль морского бурения.
