Установки канатного бурения

Когда в Тайтусвилле (Пенсильвания) в 1859 г. была пробурена первая промышленная скважина, для этого использовалась установка канатного бурения. Такие установки применяли в течение сотен лет для добычи пресной воды или рассолов, которые затем выпаривали для получения соли.

Установка (станок) канатного бурения — устройство относительно простое (см. рис. 15.6). Она состоит из вышки на четырех опорах, которая называется дерриком и изначально была деревянной, и имеет высоту 72—87 фут. (22—27 м). Двигатель, первоначально паровой, заставляет деревянный балансир поворачиваться на стойке. Буровое долото представляло собой твердый стальной прут длиной около 4 фут. (1,3 м), снабженный резцом, который опускали в скважину с противоположной стороны стойки с помощью веревки или кабеля. При повороте балансира долото вместе со шнуром начинало подниматься и опускаться. Таким образом, скважина бурится, когда долото измельчает горную породу. Канат (ранее веревку) наматывают на барабан, называемый главным (инструментальным) барабаном. Далее она поднимается вверх, проходя через колесо (кронблок) в верхней части установки, затем через уравнительный винт на балансире и опускается в скважину. Чем глубже становится скважина, тем больше веревки высвобождается при повороте уравнительного винта на конце балансира.

После того как скважина пробурена на глубину 3—8 фут. (1—2,5 м), ее дно оказывается покрытым обломками горных пород (буровым шламом). Тогда буровое долото поднимают и для удаления бурового шлама в скважину на желоночном канате опускают желонку. Ее поднимают и опорожняют, а долото возвращают в скважину.

Тяжелую обсадную колонну опускают с помощью металлического провода, намотанного на талевый барабан. Провод проходит через многочисленные катушки кронблока на самой вершине. Тяжелая обсадная колонна (труба большого диаметра) применяется для того, чтобы предотвратить попадание воды в скважину и избежать оседания. Более легкое оборудование, типа желонки, опускают в скважину с помощью специального желоночного каната, обмотанного вокруг тартального (желоночного) барабана.

Скорость канатного бурения очень невелика — в среднем около 25 фут. (7,5 м) в день. Хороший результат — 60 фут. (20 м). Оно не очень эффективно для управления подповерхностным давлением, и в такой ситуации нередки выбросы газа. Однако все месторождения, обнаруженные в XIX в., были разработаны именно с использованием канатного бурения. В 1953 г. в Нью-Йорке с помощью канатного бурения была пробурена скважина глубиной 11 145 фут. (3397 м).

В период 1895—1930 годов в различных уголках земли на смену канатному бурению пришел метод роторного бурения, главным преимуществом которого является заметное увеличение скорости (от нескольких метров до сотен метров в день). Однако при использовании роторных буровых установок первоначально возникли проблемы, поэтому они не были сразу приняты повсеместно. В 1950 г. в США процент используемых станков канатного бурения и роторных установок был приблизительно одинаков, в настоящее время применяют практически только последние.