Бурим буром: Недопустимое название — Викисловарь

Как работать бензобуром – На какую глубину бурит мотобур?

При монтаже опор линий электропередач, устройстве свайных фундаментов, ограждений, а также при работе на дачном участке возникает необходимость в создании отверстий цилиндрической формы. Для этого используется специальный инструмент с бензиновым двигателем. Чтобы эксплуатация инструмента была безопасной и производительной, рассмотрим, как правильно работать бензобуром и что необходимо сделать до начала работ.

Производитель предлагает большой выбор оборудования. Эксплуатация некоторых профессиональных моделей требует участия двух операторов. Мотобур для использования в домашних условиях имеет небольшой вес и габариты. В любом случае, необходимо знать, как заводить инструмент, начинать и заканчивать бурение, чтобы не пораниться и не вывести технику из строя.

Как бурить землю бензобуром?

Перед тем, как бурить грунт, необходимо тщательно изучить местность. В данном случае опасность представляют скрытые под землей инженерные коммуникации. Если нет точных данных, то стоит связаться со службами, которые предоставят необходимую информацию. После уточнения данных можно проводить разметку и готовиться к проведению работ.

Предварительно проводится визуальный осмотр ямобура. На нем не должно быть внешних признаков неисправностей, протечки топлива, отсоединившихся элементов. Оператор должен использовать специальную одежду и средства индивидуальной защиты.

Необходимо соблюдать следующие правила:

• нельзя использовать широкую одежду и обувь с длинными шнурками, которые могут случайно попасть в шнек;
• даже при большом опыте работы рекомендуется изучить инструкцию, поскольку новая модель может иметь особенности;
• необходимо запустить оборудование и проверить его работоспособность;
• проверить фиксацию ножей, при необходимости подтянуть крепление;
• до начала работ проверяется уровень масла и бензина.

Когда все подготовительные мероприятия будут проведены, можно приступать к работе, следуя рекомендациям:

• при запуске ямобура в радиусе трех метров от него не должны находиться посторонние люди;
• после этого шнек необходимо установить строго в перпендикулярном направлении к поверхности почвы;
• силу давления следует снижать на мягкой почве, на каменистом грунте – увеличивать;
• вся нагрузка при работе с оборудованием должна приходиться не на спину, а на ноги;
• при достижении необходимой глубины необходимо выключить двигатель, дождаться полной остановки бура и только после этого извлекать его из отверстия;
• если инструмент заблокировался в грунте, следует заглушить мотор, отсоединить шнек и вращать его против часовой стрелки.

Опытные мастера рекомендуют новичкам работать на невысокой скорости. Так можно пробурить глину, чернозем или каменистую почву, освоив особенности работы с разным материалом.

На какую глубину бурит бензобур?

При эксплуатации инструмента шнек способен углубиться в почву на 80 – 100 см. Для бурения более глубоких отверстий используются специальные удлинители. Но такое приспособление не имеет витков, поэтому в процессе бурения необходимо будет периодически останавливаться, чтобы освободить шнек от почвы.

При бурении на глубину свыше двух метров специалисты рекомендуют использовать треножник и качественные удлинители шнекового типа, которые способны поднимать на поверхность выработанную почву.

Последний совет. Если инструмент нужен для выполнения разовых работ на дачном участке, то целесообразно не приобретать его, а оформить аренду, что позволит решить задачу с минимальными затратами средств.

Насколько глубоки могут быть сверхглубокие скважины и что искали внутри Земли СССР и США?

• Марк Пайзинг
• BBC Future

12 мая 2019

Автор фото, Getty Images

В годы холодной войны СССР и США соревновались во многих областях – в том числе и в том, кто пробурит самую глубокую скважину. Зачем они это делали и чего достигли?

Леса и озера, снег и мгла Кольского полуострова, лежащего за Полярным кругом, делают этот не самый приветливый уголок России подходящим местом для сказки. Страшной сказки.

Про это невольно думаешь, когда среди великолепной природы наталкиваешься на развалины заброшенного советского научно-исследовательского центра.

Внутри руин постепенно разваливающегося здания обнаруживается тяжеленная на вид, ржавая металлическая крышка, словно вросшая в бетонный пол и для надежности закрепленная толстыми и такими же заржавевшими болтами.

Некоторые считают, что под ней – вход в ад.

Но на самом деле это Кольская сверхглубокая скважина – согласно Книге рекордов Гиннесса, самое глубокое вторжение человека в земную кору, самая глубокая горная выработка в мире, самая глубокая дырка, которую пробурил в своей планете человек. В данном случае – советский человек.

Ее бурили долго, на протяжении 20 лет. Начали 24 мая 1970 года, и к 1990 году глубина скважины достигла 12 262 метров.

Это действительно очень глубоко. Так глубоко, что ходит легенда: если опустить в скважину микрофон (такой, чтобы выдержал температуру в 200 градусов по Цельсию), то можно услышать стоны и крики грешников в аду.

С другой стороны, для нашей планеты это совсем не глубоко – буровая установка за 20 лет преодолела земную кору лишь на треть. До мантии было еще очень далеко, когда все работы были свернуты из-за хаоса эпохи распада Советского Союза.

Но СССР был не одинок в попытке досверлиться как можно глубже, а если получится – и до мантии. В годы холодной войны сверхдержавы (Советский Союз и США) соперничали и в этом.

А теперь пришла очередь Японии.

“Бурение началось в годы существования железного занавеса”, – говорит Ули Хармс из Международной программы континентального научного бурения, который в то время был молодым ученым, работавшим в немецком проекте, конкуренте Кольской скважины.

“И, конечно, мы соревновались друг с другом. Нас мотивировало и то, что русские не делились ни с кем своими данными”.

“Когда они начали бурение, они утверждали, что нашли свободную воду – но большинство ученых им тогда не поверило. Среди ученых Запада существовало общее мнение, что кора на глубине 5 км настолько плотная, что вода не может проникнуть сквозь нее”.

А что говорят сейчас японцы? “Главная цель нового проекта – получить реальные образцы мантии, ее современного состояния”, – говорит Шон Токзко, программный менеджер Японского агентства мореземлеведческой науки и техники.

“В таких странах, как Оман, мантия лежит ближе к поверхности, но там это мантия, которой миллионы лет. Есть же разница между живым динозавром и костями динозавра, превратившимися в окаменелости, правда?”

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Кольская сверхглубокая скважина расположена в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярный

Если представить себе Землю в виде луковицы, то ее внешняя твердая оболочка, земная кора – как тонкая луковичная шелуха, ее толщина всего лишь 40 км.

За ней лежит (в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности) мантия, занимающая около 80% объема Земли. И в самом центре планеты находится ядро.

Как и космическая гонка, соревнование за то, кто глубже проникнет в земную толщу, демонстрировало инженерную мощь, обладание продвинутыми технологиями и вообще “всё наилучшее”.

Ученые стремились проникнуть туда, где до них никто никогда не был. Этот научный эксперимент позволял рассчитывать на результаты, которые могли перевернуть наши представления о Земле.

Образцы породы, которые вытаскивали на поверхность из этих сверхглубоких скважин, потенциально были столь же важны, как и то, что астронавты НАСА привезли с Луны.

Разница лишь в том, что здесь победителями были не американцы. В общем, сказать по правде, не победил никто.

США начали бурить первыми. В конце 1950-х организация с чудесным названием American Miscellaneous Society (“Американское общество всякого-разного”) выступила с первым серьезным планом добраться до мантии.

“Общество” было сформировано на базе неформальной группы джентльменов, собиравшихся для того, чтобы выпить вместе. Кроме того, эти джентльмены были ведущими американскими учеными.

Их план по бурению земной коры вплоть до самой мантии получил название “Проект Мохол” (Project Mohole) в честь хорватского ученого Андрии Мохоровичича, который ввел в оборот термин “разрыв Мохоровичича” (в разных источниках – “поверхность Мохоровичича”, “граница Мохо”, граница земной коры и мантии).

(Слово “Мохол” составное: первая его часть “мо” – это дань Мохоровичичу, вторая, “hole”, – “дыра”, “скважина” по-английски. – Прим. переводчика).

Вместо того, чтобы бурить глубокую-глубокую скважину, американская экспедиция (за работой которой наблюдал и писал репортажи знаменитый писатель Джон Стейнбек) решила произвести бурение дна Тихого океана в районе острова Гуадалупе (Мексика), где глубина составляла около 3,5 км.

Объяснение простое: земная кора на океанском дне тоньше. Проблема только в том, что участки с самой тонкой корой расположены там, где океан самый глубокий.

Автор фото, Rakot13/CC BY-SA 3.0

Подпись к фото,

Дыра от бурения Кольской сверхглубокой скважины и поныне существует, но она надежно закрыта, закручена на совесть

Советский Союз начал бурение за Полярным кругом в 1970-м (начало работ было приурочено к 100-летию со дня рождения Ленина. – Прим. переводчика).

А в 1990-м в Баварии заработал немецкий проект – “Немецкая программа континентального глубокого бурения” (KTB). Немцы добрались до глубины 9 км.

Так же, как и с полетами на Луну, проблема состояла в том, что такого раньше просто не делали – всю технологию приходилось выстраивать с нуля.

Когда в 1961 году в рамках “Проекта Мохол” началось глубоководное бурение океанского дна, до подобной добычи нефти и газа еще было очень далеко – технологии, которые сегодня лежат в основе этого процесса, еще просто не были изобретены (например, динамическое позиционирование, позволяющее судну оставаться все время на месте – прямо над скважиной).

Инженерам “Проекта Мохол” тогда приходилось много импровизировать. Они придумали и установили систему гребных винтов вдоль бортов бурового судна, чтобы удерживать его в нужной позиции.

Что касается наибольших трудностей, с которыми пришлось столкнуться немецким инженерам, то это была необходимость бурить скважину настолько вертикально, насколько это возможно.

То решение, к которому они пришли, теперь считается стандартной технологией в нефтяной и газовой промышленности по всему миру.

“Из опыта русских было понятно, что вы должны бурить как можно более вертикально, потому что иначе вы обречены на неполадки буровой установки”, – говорит Ули Хармс.

Было решено разработать системы вертикального бурения. Сейчас они считаются промышленным стандартом, но изначально были придуманы KTB – и работали вплоть до глубины в 7,5 км.

Затем, на протяжении последних полутора-двух километров, скважина отклонилась от вертикальной линии почти на 200 м.

Автор фото, Alexander Tumanov/TASS/Getty Images

Подпись к фото,

Октябрь 1986 года. На бурении Кольской сверхглубокой

“Мы попробовали использовать некоторые русские технологии в конце 80-х – начале 90-х, когда Россия стала более открытой страной и хотела сотрудничать с Западом, – добавляет Хармс. – К сожалению, тогда было невозможно вовремя получить необходимое оборудование”.

Все эти экспедиции закончились до той или иной степени разочарованиями, фальстартами и закупорками.

Потом были высокие температуры, с которыми оборудование не справлялось на большой глубине, потом были расходы, потом была политика – всё это сказывалось на осуществлении мечты ученых бурить все глубже и глубже, чтобы побить рекорд глубины скважины.

За два года до того, как Нил Армстронг ступил на поверхность Луны, американский Конгресс отменил финансирование “Проекта Мохоул”, поскольку расходы на бурение вышли из-под контроля.

Те образцы базальта, которые “Проект” сумел поднять на поверхность, обошлись бюджету примерно в 40 млн долларов в переводе на деньги сегодняшнего дня.

Но и кольское бурение продлилось ненамного дольше. Оно было окончательно остановлено в 1992 году, когда бур достиг слоев с температурой 180 градусов по Цельсию. Это было вдвое выше, чем ожидалось найти на этой глубине. Дальнейшее бурение не представлялось возможным.

Учитывая то, что к тому времени СССР уже развалился, деньги на подобные проекты найти было невозможно.

Еще через три года научно-исследовательский центр был закрыт навсегда. Теперь его посещают только особо любопытные туристы и искатели приключений – вид у него, мягко говоря, заброшенный.

И немецкая скважина разделила судьбу остальных проектов сверхглубокого бурения. Огромная установка еще стоит – на потеху туристам. Объект превращен в нечто вроде колеса обозрения или художественной галереи.

Когда голландский художник Лотте Хиван спустила микрофон, защищенный тепловым экраном, в немецкую скважину, он донес на поверхность какой-то далекий грохот – звуки, которые даже ученые не в состоянии объяснить.

Эти звуки, как говорит Лотте, заставили ее почувствовать себя очень маленькой: “этот огромный шар, на котором мы живем, впервые в жизни показал мне, что он тоже живой, и звук этот невозможно забыть”.

“Некоторые считают, что такие звуки могут доноситься из ада. Другие говорят, что это дышит планета”, – добавляет она.

“У нас был план пробурить скважину глубже, чем советская, – рассказывает Хармс. – Но нам не удалось достигнуть глубины в 10 км за время, для этого отведенное”.

К тому же в том месте, где мы бурили, [под землей] было гораздо жарче, чем там, где это делали русские. И стало ясно, что если мы пойдем еще глубже, для нас это будет куда трудней”.

“К тому времени это тоже было начало 90-х, начало процесса унификации Германии, на который требовались большие деньги. Поэтому расходы на наш проект просто нельзя было оправдать”.

Невозможно отделаться от ощущения, что подземная гонка “Кто первым доберется до мантии” – своего рода новая версия знаменитого романа Жюля Верна “Путешествие к центру Земли”. Хотя ученые и не рассчитывали найти спрятанные под землей пещеры с динозаврами, они все равно говорили о своих проектах как об “экспедициях”.

“Мы смотрели на это как на экспедицию, потому что для подготовки и осуществления проекта требовалось время, – рассказывает Хармс. – Ну и потому что вы действительно отправлялись в неизведанный мир, где никто никогда раньше не был. Для современного человека это очень необычно”.

“Там, на глубине, вы все время находите что-то, что удивляет вас – особенно если добуриться до действительно очень глубоких слоев земной коры”.

“Говоря о KTB или о Кольской сверхглубокой скважине, надо признать, что теории, стоящей за целями проекта, уже исполнилось 30-40 лет к тому времени, как началось бурение”.

“Эти проекты можно сравнить с полетами на другие планеты, – говорит Деймон Тигл, профессор геохимии Национального океанографического центра в Саутгемптонском университете, принимающий участие в современном японском проекте. – Они – чисто научные инициативы, и вы никогда до конца не знаете, что в итоге найдете”.

“При работе над скважиной №1256 [пробуренной в рамках проектов Deep Sea Drilling Project (DSDP, “Проект глубоководного морского бурения”) и Ocean Drilling Program (ODP, “Программа океанского бурения”)], мы были первыми, кто увидел нетронутую океанскую кору. Это было захватывающе. Всегда сталкиваешься с чем-то неожиданным”.

Автор фото, Rakot13/CC BY-SA 3.0

Подпись к фото,

Начиная с 1990-х, научно-исследовательский комплекс Кольской сверхглубокой постепенно приходил в упадок и теперь просто заброшен и разрушается

Сегодня одним из наиболее важных проектов Международной программы океанографических открытий (IODP) можно назвать “M2M-MoHole to Mantle” (“M2M – “Мохол к мантии”). Как и в старом “Проекте Мохол”, ученые планируют пробурить океанское дно, где земная кора толщиной всего около 6 км.

Цель проекта ультраглубокого бурения, на который выделен 1 млрд долларов, – впервые в истории человечества достичь мантии и достать ее образцы.

Полученные данные могут изменить представления об устройстве нашей планеты, позволить по-новому взглянуть на сложные процессы, которые происходят в глубине Земли (Японии, постоянно страдающей от разрушительных стихийных бедствий, это особенно важно, так как поможет более точно прогнозировать приближающиеся землетрясения, цунами и вулканические извержения. – Прим. переводчика).

“Чтобы сделать это, потребуется полная поддержка со стороны японского государства”, – подчеркивает Тигл, участвующий в проекте.

Имея в виду этот будущий проект, еще в 2005 году японцы построили специальный исследовательский корабль “Тикю” (“Земля”), буровое судно четвертого поколения.

“Тикю” с тех пор принял участие во множестве самых разных исследований. Он использует систему GPS и шесть управляемых компьютером сопел, которые могут менять позицию огромного судна с шагом всего лишь 50 см.

“Сверхглубокие скважины помогли нам узнать много нового о толстой континентальной земной коре, – говорит программный менеджер Японского агентства мореземлеведческой науки и техники Шон Токзко. – Теперь мы пытаемся побольше узнать о границе между корой и мантией”.

“На данном этапе необходимо сделать правильный выбор – где бурить. Есть три района-кандидата – у берегов Коста-Рики, Гавайев или Бахи (Мексика)”.

В каждом из трех случаев это определенный компромисс между глубиной океана, расстоянием до места бурения и необходимостью иметь базу на берегу, которая будет поддерживать эту круглосуточную морскую операцию стоимостью в миллиард долларов.

“Инфраструктуру можно построить, но на это требуются и время, и деньги”, – добавляет Токзко.

“По большому счету главная проблема – в расходах, – говорит Хармс. – Такие экспедиции невероятно дорогостоящи, и поэтому их трудно повторить”.

“Они могут обходиться в сотни миллионов евро – и из этой суммы только очень малый процент идет на научные исследования как таковые. Остальное – на развитие технологий и на сами операции. Нам нужны заинтересованные политики, которые смогут разъяснять ценность этих экспедиций”.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

бурим землю рыболовным буром – Profile – Teknophiles Forum

Для просмотра нажмите на картинку
 
 

 
 
Читать далее
 
 
Смотреть видео
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
35 столбов фундамента. Как быстрее и дешевле пробурить и залить?
Топ-10 ледобуров для зимней рыбалки — рейтинг 2020
Можно Ли Бурить Землю Ледобуром
Скважина 30 метров ручным буром
Ледобур в земле ?
Рыбацкий бур как лучшая альтернатива для бурения земельных ям под столбы
Как я бурил скважину на воду ручным буром. Скважина своими руками

2х тактный лодочный мотор до 5 л с

Для уменьшения физических затрат при выполнении этих действий применяют специальный бур для земли. Получается накладно в финансовом плане (затраты на покупку), да и не очень выгодно в физическом . Самым оптимальным решением этого вопроса станет использование проверенного годами рыболовного бура. Во-первых, он по диаметру где-то мм. Соответственно большие отверстия в земле делать не придется. А это уменьшит объем работ. Во-вторых, потребуется меньше количества.
Как и чем можно легко пробурить ямку под столбик забора,виноградника,воротины и . Бурим даже мерзлую землю , клевое приспособление для бура.

Я этим летом бурил рыбацким буром ямки для столбиков забора. Грунт: 50 см песок с глиной, дальше плотная глина. Песок с глиной бурится очень хорошо без особых усилий, а вот в чистую глину плохо. В глине удавалось провернуть бур на оборота и все, вынимаешь бур, откавыриваешь с ножей глину. Глубже см рыбацким буром пробурить не удавалось. Но все равно бустрее чем лопатой копать.
Можно ли бурить землю ледобуром. Самый первый шаг, который предстоит сделать при возведении забора из профнастила — это пробурить ямы под столбы. И нюансов тут немало, нельзя вот так вот просто взять и пробурить лунки без предварительной оценки. А оценка состоит в том, что вопросов у вас масса — чем бурить (вручную или бензобуром), какой диаметр лунок лучше всего делать, на какую глубину бурить и вообще, сколько все это дело стоит.
Использовал ледобур при строительстве забора. Нужно было под столбы сделать отверстия в земле глубиной метр, сначала попробовал буры на , а потом и мм.
Для земли есть специальные буры с широкими плоскими режущими лопастями. Он стоит совсем недорого. Его можно крутить руками, а можно зажимать в мощную дрель. Рыболовный не годится. И земля будет просыпаться, и бур убьёте однозначно! А где такой бур можно приобрести? Алекс Высший разум () Я даже и не знаю, где его отец приобретал. Простецкая штка: 3/4 дюйма водопроводная оцинкованная труба, на концах резьба, две гайки, между ними вставляется режущая лопасть из листового железа. С другой стороны навинчивается пер.
Буры для лунок для установки столбов забора. Нет смысла говорить о зимней рыбалке, если нет такого инструмента, как ледобур. Как правило, он постоянно задействован, поскольку приходится постоянно бурить лунки в поисках рыбы. Пробивается, как минимум 10 лунок в начале рыбалки. Недостатков у буров как у категории рыболовного снаряжения практически нет, они встречаются лишь у каких-то отдельных моделей. Ну и, разумеется, для проделывания прорубей большого размера буры не предназначены, для этих целей используются пешни и бензопилы.
Таким буром можно без усилий бурить лед см, как говорится не напрягаясь. Ножи и прочие запчасти, типа барашков ручек, вполне доступны. К минусам данного бура можно отнести, что очень быстро при обстукивании льда, краска отлетает вместе со льдом, ну и в целом характерная проблема для многих отечественных изделий- качество соединений, раскручивается, люфтит и прочее. Шугу такой ледобур при бурении сам не выкидывает, надо дополнительно вычерпывать по мере бурения лунки. А уж толстый лед таким бурить редкостное “удовольствие”.
Бурил и глину, нормально. Когда земля после большого бура забивает маленькую – опять ледобур и землю им вынимать. Вчера бурил тестировал грунт под слив. Супесь так вообще 5 мин 2м. Середина не бурит в них. Там в принципе нет того коловорота. Им на даче одну дырку пробурить.
Переоборудовал ледобур и получился садовый бур. Столбы мне надо ставить Ф30см примерно, поэтому стандартых ножей ледовых не хватает(Ф18см), удлинил дополнительными ножами от мелкого ледобура. Ручку коловорота снял и вместо нее подобрал стальной кругляк, который догнал до нужного диаметра болгаркой. 12 правил: новая редакция. Запрещено размещение любого видеоконтента (встроенного, в виде ссылок и в виде “ищите.
Например, для ходовой рыбалки лучше остановиться на том весе, который вам будет удобно переносить с места на место, а для стационарной рыбалки можно взять и более тяжёлый вариант с большим диаметром шнека, или даже мотобур. Направление вращения. Но сейчас производится много моделей с правым вращением и отечественного производства. Поэтому, если вы решили подключить бур к шуруповёрту, то используйте модели с правым вращением.
Мой опыт в бурении скважины своими руками и что из этого получилось.
Бурить под столбы с максимальным эффектом: основные виды инструментов Фундамент — это главная основа любого здания. От того, насколько качественно он будет установлен, зависит целостность всей конструкции. В данной ситуации лучше вытащить бур из земли, совершая обратные поступательные движения, и залить в яму половину ведра воды. Это требуется для размягчения почвы. Уже через несколько минут она станет снова пригодной для бурения. Теперь можно снова агрегат помещать в землю, и продолжать работу. Вернуться к оглавлению. Некоторые особенности.
Подготовка к «рыбалке». Собираю переходник с шурика на бур. Для этого взял два торцевых трубчатых ключа 10х12 и 12х14 и шестигранник на 12мм. Вставил папы в мамы и сварил. Вопрос к знатокам: почему иногда бур плохо зарезается в лёд? Крутит резво, срезает тонкий слой мелкой крошкой. А иногда прям заметно зарывается, как сверло типа SpeedBor.

Бурите, Шура, бурите! или Пара слов о технологии электроимпульсного бурения | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

Во всех проектах, связанных с геотермией, самой сложной, дорогостоящей и рискованной операцией является бурение глубинных скважин. Для каждой геотермальной электростанции необходимо, как минимум, два скважины глубиной в нескольких километров. Бурение таких скважин связано с высоким износом бурового оборудования, между тем как стоимость одной буровой установки традиционной конструкции достигает 12 миллионов евро.

Поэтому над разработкой новых технологий бурения трудятся инженеры самых разных стран, включая, конечно, и Германию. Так, специалисты из Дрездена, Карлсруэ и Фрайбурга совместными усилиями создали опытный образец бурильной головки, которая дробит горные породы высоковольтным электрическим разрядом.

Рукотворная молния дробит гранит

В лаборатории Технического университета Дрездена новая головка подвешена на расстоянии в несколько сантиметров над гранитной плитой. Экспериментаторы перекладывают рубильник, раздается громкий треск, между буром и плитой проскакивает искра, и осколки гранита дождем сыплются в пластиковую ванну.

Маттиас Райх (Matthias Reich), профессор Горной академии во Фрайбурге, поясняет: “Это взрыв, это молния, которая проскакивает между двумя электродами под действием напряжения в 300 тысяч вольт. Молния ищет путь наименьшего сопротивления, поэтому мы сконструировали бурильную головку так, чтобы этот кратчайший для молнии путь пролегал через породу. То есть молния бьет в породу и за доли секунды разогревает ее до колоссальных температур. Под действием этой чудовищной жары порода разрушается. Так происходит бурение”.

По замыслу разработчиков, бурильная головка новой конструкции имеет два важных преимущества. Во-первых, она вдвое производительнее обычной, обеспечивая даже в крепких породах типа гранитов или гнейсов скорость проходки до 4 метров в час. А во-вторых, она характеризуется крайне малым механическим износом. Если используемые сегодня традиционные шарошечные долота затупляются уже через 50 часов работы, то новые электроимпульсные бурильные головки рассчитаны на непрерывную эксплуатацию в течение 500 часов.

Эти два фактора в сумме позволят снизить стоимость буровых работ на 30 процентов, – говорит руководитель проекта Эрик Андерс (Erik Anders), научный сотрудник факультета добычного оборудования, строительной техники и логистики Технического университета Дрездена: “Конечно, мы все надеемся, что наша разработка придаст новый импульс – во-первых, в технологии бурения как таковой, а во-вторых, в развитии геотермии. Ведь снижение стоимости работ – это уменьшение риска для инвесторов. В результате геотермия становится более притягательной, электроэнергия, произведенная этим способом, дешевеет. Что, в конечном счете, должен почувствовать и потребитель”.

Геотермию – в массы!

Эти надежды вполне могут сбыться, поскольку новая технология позволит построить геотермальные электростанции и в тех районах, которые совсем недавно считались для этого непригодными. Ранее такие объекты возводили лишь там, где имелись источники термальных вод, теперь же проектировщики могут просто воспользоваться тепловой энергией недр Земли, закачивая воду в сухие высокотемпературные породы, – говорит Карстен Кретчмар (Karsten Krätzschmar), научный сотрудник факультета электрического энергоснабжения и высоковольтной техники Технического университета Дрездена: “Подземная горячая вода мне уже не нужна. Раньше я должен был найти технологически доступный термальный источник, иначе ни о какой геотермии и речи быть не могло. Теперь же я могу за те же деньги – или даже за меньшие – бурить гораздо более глубокие скважины”.

В том числе и в крепких породах, с которыми шарошечное бурение справляется плохо. Теоретически это открывает возможность повсеместного строительства геотермальных электростанций малой и средней мощности. Но до практического применения новой технологии дело пока не дошло и дойдет не скоро.

До сих пор не решен, в частности, вопрос выбора конструкционных материалов, способных выдержать высокие температуры и гигантские давления, возникающие в зоне электроимпульсного бурения. Первый прототип, который можно будет испытать в реальной скважине, появится не ранее чем через 5 лет. Однако интерес к новой разработке промышленность уже проявляет.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева

АО «ПРИН» Бурим здесь! (The American Surveyor, Сентябрь 2009)

Mary Jo Wagner

Резкое снижение уровня воды озера Lake Powell угрожало работе электростанции Navajo Generating Station, услугами которой пользовались миллионы клиентов. Были использованы высокие технологии в бурении новых водоводов для обеспечения непрерывности работы станции.

Когда фирма Board Longyear, лидер в проведении буровых работ, получила контракт по модернизации электростанции Navajo Generating Station (NGS), расположенной возле озера Lake Powell в штате Аризона, в её распоряжении были все основные технические средства и опыт – не хватало лишь самой малости – знания точных мест размещения буровой установки. Техническое задание предусматривало бурение пяти скважин диаметром 122 см (48″) под уклоном в 53 градуса на глубину 152 метра (500 футов).

По мнению Расти Отто, бурового мастера компании Boart со штаб-квартирой г. Солт-Лейк-Сити, “наклонное бурение в сочетании с жесткими допусками на положение каждой из скважин сильно усложнили задачу определения места размещения бурового станка”. По его же мнению, “без точной начальной точки и обеспечения контроля направления бурения процесс производился бы “вслепую”, что вряд ли привело к положительному результату”.

К счастью, при выполнении этой работы использовались современные геодезические методы, что позволило обеспечить точную пространственную привязку.

После бурения первых 9-и метров (30 футов) устанавливался стальной оголовок скважины. Для проверки положения и ориентации буровой установки г-н Йеллоувага использовал функцию DR инструмента Trimble S6, установленного на крыше насосной станции. Фотография сделана во время установки оголовка. Слева от бурового станка на крыше здания виден тахеометр Trimble S6.

По словам Даррена Йеллоувага, руководителя геодезической партии и вице-президента компании Project Design Consultants (PDC, г. Финикс), занимающейся проектированием, изысканиями и строительством: “После развития сети я смог использовать тахеометр и полевой контроллер производства Trimble не только для разбивки начальных точек бурения, но и для контроля прохождения скважин на определённых заглублениях, что позволило оперативно предсказывать положение бура на глубине 500 футов (152 метра). Решение этой задачи без использования возможностей прибора Trimble S6 было бы очень проблематичным”.

Г-н Отто высказался открытым текстом:”Этот многомиллионный проект без измерений, проводимых Дарреном, вообще начинать бы не стоило”. И в самом деле, точные указания положений точек бурения и контроль прохождения скважин позволили обеспечить проектные положения точек выхода, и электростанция Navajo Generating Station, обеспечивающая снабжение энергией миллионов потребителей, сможет безостановочно функционировать и в будущем.

Электростанция.

Угольная тепловая электростанции Navajo Generating Station (NGS), была построена в начале 70-х годов, вырабатывает мощность 2.25 ГВт, и размещена в пяти км к северо-востоку от г. Пейдж, штат Аризона, на берегу озера Поуэлл. Станцией владеет частно-государственная компания Солт Ривер Прождект (Salt River Project, SRP), в состав которой входят компании Salt River Project Agricultural Improvement and Power District, Salt River Valley Water User’s Association и др. Электростанция обеспечивает энергией более миллиона потребителей в гг. Финикс, Таксон, а также жителей штатов Невада и Калифорния.

Электростанция построена на берегу озера для обеспечения надёжной подачи воды в контуры охлаждения трёх энергоустановок ТЭС. Выполненные по начальному проекту водозаборы находятся на отметке 230 футов (70 метров) под максимальным уровнем озера, но регулярная засуха привела к катастрофическому падению уровня воды – например, по данным 2004 г., водозаборы находились на глубине всего 100 футов (30.5 м)– дальнейшее падение уровня может привести к остановке электростанции. В 2003 году шесть компаний-совладельцев ТЭС NGS начали разрабатывать технические решения для обеспечения непрерывности работы станции в условиях постоянно падающего уровня воды.

Под руководством компании SRP был разработан проект модернизации, но его реализация оказалась весьма непростой – возникли технические вопросы и проявились некоторые особенности, вызванные местом расположения: крутой выход песчаника и жёсткие ограничения на порядок проведения строительных работ, налагаемые национальным управлением заповедниками (National Park Service, NPS). Принимая во внимание эти требования, проектировщик – компания Hatch Mott McDonald (HMM) разработала в конце 2007 г. проект модернизации ТЭС NGS, в котором предусматривалось бурение пяти новых водоводов в верхней части скалы песчаника на расстояние от насосной станции (в плане) около 85 метров, и глубже имеющихся водозаборников на 43 метра. С помощью компании PDC, осуществлявшей геодезическое обеспечение работ, Boart Longyear начали бурение первой скважины в мае 2008 г, и закончили обустройство последней в марте 2009 г.

Развитие сети.

Реализация проекта компании HMM вызвало затруднения ещё до начала собственно бурения. Для рекогносцировки SRP заказала выполнение двух съемок: батиметрической и топографической, по результатам которых планировалось построение модели рельефа и развитие геодезического основания для производства буровых работ. Однако, при составлении сводного отчёта выяснилось, что данные съёмок противоречат друг другу. Компания HMM подрядила PDC в качестве независимого эксперта для устранения ошибок, вызванных применением местных систем координат.

Г-н Йеллоувага с помощником, используя приборы Trimble R8 GNSS, решили эту задачу за один рабочий день, установив базовый приёмник ГНСС на один их опорных пунктов сети. Данные 4-х часового сеанса были загружены на Интернет-сайт национальной геодезической службы США (National Geodetic Survey) ис помощью службы OPUS было получено точное местоположение пункта. После этого были произведены определения точек сети и выяснилось, что высоты были определены с ошибкой около одного метра. Положение опорного пункта для буровых работ (на крыше насосной станции) было определено обратной засечкой, выполненной с помощью роботизированного тахеометра Trimble S6, на пункты спутниковой сети.

Развитие сетей спутниковыми методами и их сгущение традиционными (оптическими) приборами является обычным способом, применяемым PDC. Для компании Boart проведённые работы послужили примером применения технологий, позволившей осуществить точное позиционирование буровой установки.

Сотрудник компании PDC Даррен Йеллоувага использовал роботизированный тахеометр Trimble S6, призменную систему MultiTrack Target и полевой контроллер Trimble TSC. При измерениях без отражателей использовался режим DR (Direct Reflex).

Призменная система MultiTrack Target использовалась для выноса в натуру главной контрольной точки и определения ее координат методом обратной засечкой. Эта призменная система позволила г-ну Йеллоувага выбирать режим слежения: активный или пассивный (единственное известное на рынке предложение).	Г-н Йеллоувага установил роботизированный тахеометр Trimble S6 на мачте буровой установки и выполняет измерения положения скважины.

Буровые работы.

После развития основной сети г-н Йеллоувага выполнил её сгущение для обеспечения привязки точек, непосредственно используемых для бурения пяти скважин. Поскольку скважины по проекту проходят под насосной станцией, один из пунктов был размещён непосредственно на её крыше, что обеспечило удобство проведения работ.

Следующий непростой задачей было обеспечение ориентирования буровой установки. По словам г-на Йеллоувага, “из-за расположения массива песчаника новые скважины следовало бурить, руководствуясь очень точными координатами устья скважины и углами её наклона, и вынуждены были управлять 63-тонной установкой постоянно контролируя её пространственное положение”.

Для позиционирования буровой установки г-н Йеллоувага внес данные проекта, предоставленного компанией HMM, в полевой контроллер Trimble TSC2 и, опираясь на развитую ранее сеть, вынес в натуру точку, которая в плане находится посередине между устьем скважины и её выходом (эта точка находится на крыше насосной станции). Отцентрировав на ней тахеометр Trimble S6, он ориентировал его и ввёл команду наведения на устье скважины – тахеометр автоматически выставился в створ проектируемой скважины.

Используя безотражательный (DR) метод дальномера Trimble S6, г-н Йеллоувага произвёл определение положений двух точек на оси мачты буровой установки – одну возле кабины, а вторую – в верхней части мачты, что позволило определить элементы приведения.

Имеющимся набор измерений позволил приступить к собственно выводу буровой в проектную точку – г-н Йеллоувага указывал оператору направление перемещения,”загоняя” ось буровой на перекрестие сетки нитей тахеометра.

После установки буровой в нужную точку производился наклон мачты на проектный угол, что обеспечивало работу 9-и тонной ударной бабы диаметром 1 метр. Для контроля угла наклона специалисты компании Boart изготовили небольшое уголковое приспособление, закрепили призму по его центру и присоединили приспособление к бабе соосно. После чего баба поднималась и опускалась в крайние положения, что позволило определить координаты устья скважины и элементы ориентации мачты. Поскольку тахеометр Trimble S6 в сочетании с полевым контроллером TSC2 позволяет производить определения в реальном масштабе времени, г-н Йеллоувага производил повторные измерения и указывал оператору направление перемещения. После вывода буровой на проектное положение было произведено повторное определение, подтвердившее правильность позиционирования.

Г-н Йеллоувага подчёркивает, что управление перемещением установки без возможностей, предоставляемых роботизированным тахеометром, было бы намного более сложным: “S6 автоматически отслеживает цели, причём очень быстро. Производить эту операцию в таком темпе вручную практически невозможно. Без использования этого режима работа заняла бы большее время и наверняка производилась бы с грубыми ошибками”.

Приспособления для крепления призм, изготовленные специалистами компании Boart Longyear. Призма, показанная слева, закреплялась на ударной бабе. Измерения, производимые в её верхнем и нижнем положениях, позволяли определить наклон мачты буровой установки. Приспособление, показанное справа, опускалось в скважину и позволяло проконтролировать её положение .

Призма, закреплённая соосно с бабой, позволила определять углы ориентации мачты буровой установки.

Приспособление с призмой опускалось с помощью троса и позволяло определить углы ориентации скважины по измерениям по призме в верхнем и нижнем положениях приспособления.

Буровые работы и сканирование.

Поскольку проектное задание предусматривало исполнение пяти скважин, немаловажную роль играл применяемый способ бурения. Изначально специалисты Boart планировали бурение скважин диаметром 48 дюймов (122 см) за один проход, и положение скважины контролировалось с помощью прибора GyroSmart (инерциальная система, предназначенная для исполнительной съёмки скважин – прим. перев). В дополнение к этому прибору г-н Йеллоувага отсканировал первые 30 метров скважины с помощью инструмента Trimble VX Spatial Station и построил трёхмерную модель скважины.

Сканер был установлен в мачте буровой установки, и производил набор 12000 точек около двух часов. Отдел камеральной обработки компании PDC использовал программное обеспечение Trimble Realworks Survey для обработки массива собранных данных и предоставил компании Boart трехмерную модель скважины, построенную из полутораметровых сегментов, положение которых определялось с точностью 3 мм. Основываясь на этих данных, инженеры Boart пересмотрели начальный подход и приняли решение производить бурение в два этапа: на первом бурили скважину малого диаметра, а затем расширяли её до проектной величины (122 см).

После прохода первых десяти метров скважины устанавливалось стальное оголовье, положение которого контролировалось с помощью тахеометра Trimble S6. С крыши насосной станции г-н Йеллоувага мог наблюдать верхние 5 метров трубы, и использовал для измерений безотражательный режим. По результатам измерений производились необходимые изменения положения конструкции. В оголовье затем устанавливалась труба меньшего диаметра, и контроль положения скважины производился по измерениям, выполняемым с точки, размещённой внутри мачты буровой установки.

Для упрощения и ускорения измерений специалисты Boart изготовили приспособление круглой формы с роликовыми направляющими, погружаемое в скважину на тросе. На оси приспособления была закреплена призма. Г-н Йеллоувага установил тахеометр на мачте буровой установки, ориентировал прибор на пункт, размещённый на крыше насосной станции, и определял координаты призмы, находящейся на 10 метров ниже. С помощью полевого контроллера TSC2 он записал полученные результаты и спроектировал их на глубину 500 футов (152 метра -проектная глубина скважины) для подтверждения правильности выполнения проекта. Анализ точности определений позволил утверждать то, что точка выхода скважины будет соответствовать проектной с уклонением не более одного метра — результат, недостижимый без применения высокоточных измерительных инструментов.

По словам г-на Йеллоувага,”объём расчётов, которые мне следовало произвести, был весьма велик, и мне очень пригодились точность и скорость вычислений программного обеспечения контроллера TSC2. С помощью этого прибора и его программного обеспечения обработка измерений и производилась за несколько секунд, и я мог контролировать положение скважины в реальном масштабе времени. Применение безотражательного режима позволило обойтись минимальным количеством призм и увеличить безопасность проведения работ”.

Г-н Отто положительно оценивает примененные геодезические методы и инструменты:”мы полностью полагались на измерения, проводимые Дарреном, и они нас не подвели”. Современные методы позволили компании Boart осуществить успешное выполнение проекта.

Примечание г-на Йеллоувага:”от имени компании PDC выражаю особую признательность компании Boart за то, что они привлекли нас к этому проекту, а также за всемерную помощь и поддержку в течение его выполнения. Надеемся на продолжение взаимовыгодного сотрудничества”.

На фотографии показан процесс опускания оголовья.

Угольная тепловая электростанции Navajo Generating Station была построена в начале 70-х годов, вырабатывает мощность 2.25 ГВт, и размещена в пяти км к северо-востоку от г. Пейдж, штат Аризона, на берегу озера Поуэлл.

Об авторе: журналист Mary Jo Wagner проживает в Ванкувере и в течение последних десяти лет освещает вопросы геопространственных технологий.

Как мы бурили скважины для свай под фундамент

Давно обещал написать про фундамент — и вот оно, свершилось! 🙂 Немного фотографий о том, как бурили сваи для моего свайно-ростверкового фундамента по ТИСЭ…

Собственно, из предыдущего предложения уже можно понять, что произошло и получилось в итоге. Но для тех, кто как и я, не имеет большого опыта строительства своими руками, рассказываю немного подробнее.

Есть такой бур ТИСЭ — про него много сайтов, стоит около 80$, можно найти напрокат. Бур имеет отличительную особенность — раскрывающиеся снизу «лепестки», которые позволяют высверливать в земле дыры с расширением в самом конце. Таким образом столбы не поднимает зимой и фундамент на таких столбах крепко стоит на земле. Можно посмотреть, например, как с помощью такого бура делают фундамент под забор. У меня даже есть целая книжка про эту технологию (которую я купил, но так и не прочитал).

В общем, сначала я планировал взять этот бур напрокат и сделать все самостоятельно. Но поскольку архитектурные решения мои расписаны под другой вид фундамента, сомневался. Поискал предложения в компаниях и нашел разные варианты.

Вариант 1: бурение скважин машиной (буровой установкой)

Вот что писали про это на форуме:

«Мне надо было пробурить 46 свай диаметром 30 см глубиной 1,8. Короче, самый дешевый вариант у меня был — геодезисты, расценки 4 у.е. метр, но т.к. у них своя кухня и очередь, я просто плюнула извините и поехала в Мапид. Написала заявление на рабочую смену ямобура, через 4 часа подъехала, выписала счет, оплатила — и бур был у меня через день».

В том случае, похоже, просто повезло женщине. Вообще бурение с помощью буровой установки (вот, например, vizbas.by или skvazhina.by) получается довольно дорогим. К тому же они бывают довольно габаритные и не всякая на участке с моим въездом даже развернется…

Кстати, есть машины, которые делают буронабивные сваи — забивают их как молотком в землю, ага 🙂

Винтовые сваи как вариант я не рассматривал.

Вариант 2: бурение отверстий бензобуром

Купить бензобур — тоже не вариант, т.к. он стоит долларов пятьсот и выше. А вот взять напрокат или пригласить ребят с таким буром на пару дней — вариант.

Что-то вроде такого. Моделей тоже довольно много разных – есть побольше, есть поменьше – но суть у всех одна:)

У нас нашел несколько сайтов с подобными предложениями (например, prylady.by — прокат, i7.by, benzobur.by — работы, также на строительных форумах было несколько предложений).

Понравился и прокат, и возможность нанять ребят с буром, но…

Вариант 3: бур ТИСЭ

В итоге долгих поисков нашелся вариант с буром, который совмещал в себе все нужные мне в тот момент детали. Ребята из компании «Современный каркасный дом» предложили не просто пробурить дырки в земле, но и сделать сразу весь фундамент. И я согласился.

Вот что мне предложили (общая схема фундамента на подобных сваях):

Схема свайно-ростверкового фундамента по ТИСЭ

Кстати, интересный сайт postrojsebedom.by, но почему-то не смог я дозвониться до них. Бур ТИСЭ напрокат также часто дают на форумах, можно поискать, ссылки приводить уже не буду.

Копать начали в ноябре, на все отверстия под столбы ушло три полных рабочих дня. И вот что в итоге получилось:

В скважине быстро появляется вода. Меня это волновало, ведь бетон в воду заливать нельзя — что делать?

Технология при появлении воды в скажине такая: на один конец того рубероида, который трубкой вставляется в скважину для изоляции, надевают обычный мешок для мусора из полиэтилена и вставляют в скважину. Таким образом, когда начинаете заливать бетон, складки мешка расправляются, а вода вытесняется наверх.

К сожалению, фотографий процесса нету, т.к. делали без меня.

Материалы на мой фундамент

• Машина песка, а именно — 12 м3 песчано-гравийной смеси С12 (осталось после всех работ примерно 2/3)
• 5 м3 бетона на сваи
• 8,3 м3 бетона на ростверк
• рубероид
• композитная арматура (не записал, сколько, увы)
• опалубка (привезли уже готовую)

Вот такие столбики получились у нас в итоге:

Больше фото с уложенной арматурой, опалубкой и готовым фундаментом — в следующем материале 🙂

***

Время летит быстро, я уже даже запланировал купить теплицу — расскажу как-нибудь, какую выбрал, есть кое-что интересное про них…

Поделиться “Как мы бурили скважины для свай под фундамент”

Бурим под фундаменты по технологии ТИСЭ

ТИСЭ – российская разработка конца 20 века. Широко используемый способ обустройства фундаментов. Область применения – заболоченные, пучинистые грунты, меняющие параметры при сезонных перепадах температуры и места, где нецелесообразно рытье котлованов, траншей из-за близости грунтовых вод. Технология строительства фундамента буром ТИСЭ в Москве и Московской области компанией «БУРМОССТРОЙ» выполняется новейшим оборудованием под управлением профессионалов. Сваи фундамента имеют нижнее расширение в виде полусферы, которая увеличивает опорную зону. Форма столба дает возможность ставить тяжелые сооружения на неблагоприятных почвах.

Фундамент ТИСЭ. Этапы возведения

Разметка контура. Сначала по периметру, затем для внутренних стен. Рассчитывается нулевой уровень ростверка, поднимающегося на 30-50 см.

• Выравнивание площадки.
• Вертикальное ввинчивание.
• Расширение.
• Скрепление каркаса.
• Заливка цементно-гравийной смесью.
• Монтаж ростверка.

Особенности бурения

Фундаментный шнековый ТИСЭ винт – телескопическое устройство с раздвижным стержнем, накопителем почвы, съемным плугом. Диаметры буров разнообразны. Для прочного основания несущих стен используют модели от Ф300.Первоначальное бурение проводится при снятом резце. Достигнув нужной глубины (ниже точки промерзания), к штанге ТИСЭ присоединяется откидной нож. Во время давления на ручку происходит полное погружение стержня до его упора в расширитель. Срезанный слой собирается в накопителе и сбрасывается при подъеме бура. Вращение плуга обеспечивает радиус дна от 60 см. Процесс очень непростой, требующий точности и опыта. Если вы не занимались подобными работами, не стоит их осуществлять самостоятельно. Непродуманный подход к ввинчиванию ТИСЭ опасен – может привести к обвалу скважины или поломке инструмента. Только бурильно-крановая установка полноценно справляется с внушительным весом шнека, холостой прокруткой для выбивания глины с лопастей. Делать это вручную тяжело, не эффективно и долго, поэтому аренда ямобура – оптимальное решение.

Укрепление столбов и ростверка фундамента ТИСЭ

Армирование свай проводят с помощью металлических прутьев или свернутых сеток с ячейками до 150 мм. Закрепляющие элементы должны располагаться точно по центру и не менее чем в 4 см от внутренней поверхности. Одновременно делается двухслойный каркас для ростверка из стержней окружностью от 14 мм. Слишком крупная арматура плохо сцепляется с бетоном. «Подушка» под ТИСЭ имеет зазор 10 см и более. Если это условие не соблюдается, замерзший грунт может порвать ленту и поломать столб.

Бетонирование основания ТИСЭ

В опалубку с гидроизоляцией равномерно, без слоев заливают бетон. Вибрационные уплотнители хорошо справляются задачей грамотного распределения. Завершив наполнение двух рядом стоящих свай, между ними начинают бетонировать ленточную базу ТИСЭ. Раствор состоит из высоких марок цемента, не ниже М300 и щебня мелких и средних фракций. Для ростверка в смесь добавляют пластификаторы. После окончательного затвердения опалубку снимают, поверхность иногда смазывают битумом для дополнительной защиты от воды.

Преимущества технологии ТИСЭ в строительстве фундамента

При правильной укладке база не деформируется.

• Широкие концы свай и ростверк дают отличную устойчивость и жесткость.
• Гашение вибраций земли, сейсмических колебаний.
• Возможность строительства 2-3 этажных зданий с подвалом.
• Качественные характеристики грунта не имеют значения.
• Методика ТИСЭ является энергосберегающей за счет снижения затрат на отопление.
• Скорость выполнения.
• Невысокие цены.

Наша компания предоставляет выбор многофункциональных БКМ под различный тип почвы, в труднопроходимые районы, в любой сезон. Бурение под фундамент ТИСЭ проводится с максимальной точностью и скоростью.

Десятилетия квеста по исследованию мантии Земли, которая скоро может стать платной | Наука

Ранней весной 1961 года группа геологов начала бурение дыры в морском дне у тихоокеанского побережья Нижней Калифорнии. Экспедиция, первая в своем роде, была начальной фазой проекта, направленного на то, чтобы пробить земную кору и достичь нижележащей мантии. Мало ли они знали, что их усилия скоро будут омрачены, когда в мае того же года Джон Ф. Кеннеди начал гонку на Луну.

К концу 1972 года, после затрат миллиардов долларов и коллективных усилий тысяч ученых и инженеров, шесть миссий Аполлона приземлились на орбитальном спутнике Земли и принесли домой более 841 фунта лунных камней и почвы.

Тем временем земные геологи, мечтавшие взглянуть на внутреннее устройство Земли, остались с пустыми руками из-за урезания бюджета с остатками различных программ.

С 1960-х годов исследователи пытались пробурить мантию Земли, но пока безуспешно. Некоторые попытки потерпели неудачу из-за технических проблем; другие стали жертвами различного рода неудач, включая, как выяснилось позже, выбор неподходящих мест для бурения. Тем не менее, эти усилия показали, что технология и опыт для бурения до мантии существуют. И теперь первая фаза самой последней попытки достичь этой важной части нашей планеты – это просверливание тонкого среза океанской коры в юго-западной части Индийского океана.

Не волнуйтесь: когда бурильщики в конце концов пробьют мантию, горячая расплавленная порода не выйдет из дыры и не выльется на морское дно при извержении вулкана. «Хотя мантийные породы действительно текут, они движутся со скоростью, сравнимой со скоростью роста ногтя», – говорит Холли Гивен, геофизик из Океанографического института Скриппса в Сан-Диего.

Мантия – самая большая часть нашей планеты, которую мы называем своим домом, но ученые относительно мало знают о ней посредством прямого анализа.Тонкий слой коры, на которой мы живем, составляет около одного процента объема Земли. Внутреннее и внешнее ядро ​​- твердые и жидкие массы, которые в основном состоят из железа, никеля и других плотных элементов – занимают лишь 15 процентов объема планеты. Мантия, которая находится между внешним ядром и корой, составляет, по оценкам, 68 процентов массы планеты и колоссальные 85 процентов ее объема.

Думайте о мантии как о лавовой лампе размером с планету, где материал собирает тепло на границе ядра и мантии, становится менее плотным и поднимается плавучими струями к нижнему краю земной коры, а затем течет вдоль этого потолка, пока не остынет и опускается обратно к сердцевине.Циркуляция в мантии исключительно вялая: по одной оценке, полный путь от коры до ядра и обратно может занять до 2 миллиардов лет.

Получение нетронутого куска мантии важно, потому что это поможет ученым-планетологам лучше установить сырье, из которого образовалась Земля, когда наша солнечная система была молодой. «Это было бы признаком того, из чего сделан мир», – говорит Гивен. По ее словам, его состав также даст подсказки о том, как изначально образовалась Земля и как она превратилась в многослойный шар, который мы живем сегодня.

Ученые могут многое сделать о мантии даже без образца. Скорость и траектория сейсмических волн, генерируемых землетрясениями, проходящих через планету, дают представление о плотности, вязкости и общих характеристиках мантии, а также о том, как эти свойства меняются от места к месту. То же самое и со скоростью, с которой земная кора поднимается вверх после того, как ее отягощают массивные ледяные щиты, которые недавно (с геологической точки зрения) таяли.

Измерения магнитных и гравитационных полей нашей планеты дают еще больше информации, сужая типы минералов, которые могут быть найдены в глубинах, – говорит Уолтер Мунк, физический океанограф из Скриппса.Ученый, которому сейчас 98 лет, входил в небольшую группу исследователей, которые впервые придумали идею бурения мантии в 1957 году. Но эти косвенные методы могут сказать ученому не так много, отмечает он. «Нет ничего лучше, чем держать в руках кусок того, что вы хотите проанализировать».

Исследователи – имеют в руках образцы мантии, но они не являются первозданными. Некоторые из них представляют собой глыбы горной породы, доставленные на поверхность Земли в результате извержения вулканов. Другие были подняты вверх из-за столкновений между тектоническими плитами.Третьи поднялись на морское дно вдоль медленно расширяющихся срединно-океанических хребтов, говорят геологи Генри Дик и Крис МакЛауд. Дик из Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе и МакЛауд из Кардиффского университета в Уэльсе являются соруководителями экспедиции по глубокому бурению, которая только что завершилась в юго-западной части Индийского океана.

Все нынешние образцы мантии были изменены в результате процессов, которые привели их к поверхности Земли, подверглись воздействию атмосферы или погружены в морскую воду на длительные периоды времени – возможно, все вышеперечисленное.Те образцы мантии, которые подвергались воздействию воздуха и воды, вероятно, потеряли некоторые из своих более легко растворяемых исходных химических элементов.

Отсюда огромное желание получить незапятнанный кусок мантии, – говорит Дик. Когда они будут доступны, ученые смогут проанализировать общий химический состав образца, а также его минералогию, оценить плотность породы и определить, насколько легко она проводит тепло и сейсмические волны. Результаты можно сравнивать со значениями, полученными из косвенных измерений, подтверждая или оспаривая эти методы.

Бурение вплоть до мантии также дало бы геологам возможность взглянуть на то, что они называют разрывом Мохоровича, или сокращенно Мохо. Над этой загадочной зоной, названной в честь хорватского сейсмолога, открывшего ее в 1909 году, сейсмические волны распространяются со скоростью около 4,3 мили в секунду, что соответствует скорости волн, проходящих через базальт или остывшую лаву. Ниже Мохо волны распространяются со скоростью около 5 миль в секунду, примерно так же, как они проходят через бедный кремнеземом тип вулканической породы, называемой перидотитом.Мохо обычно находится на глубине от 3 до 6 миль под дном океана и где-то от 12 до 56 миль под континентами.

Эта зона долгое время считалась границей кора-мантия, где материал постепенно остывает и прилипает к вышележащей коре. Но некоторые лабораторные исследования предполагают, что, возможно, Мохо представляет собой зону, где вода, просачивающаяся из вышележащей коры, вступает в реакцию с мантийными перидотитами с образованием типа минерала, называемого серпентином. Дик и МакЛауд полагают, что такая возможность является захватывающей.Геохимические реакции, в результате которых образуется серпентин, также производят водород, который затем может реагировать с морской водой с образованием метана, источника энергии для некоторых типов бактерий. Или, как отмечают исследователи, Мохо может быть чем-то еще, совершенно неизвестным науке.

Ключ к разгадке секретов мантии – найти правильное место для бурения. Материал мантии поднимается на дно океана на срединно-океанических хребтах, где тектонические плиты медленно раздвигаются. Но эти образцы просто не годятся.Работа через несколько миль коры под дном океана значительно изменяет материал, делая образец мантии нерепрезентативным для того, что находится глубоко под землей. По словам Дика, бурение более глубоких участков на одном из этих гребней также проблематично. «На океанском хребте или на его непосредственных склонах кора слишком горячая, чтобы пробурить более одного или двух километров».

Итак, он и его коллеги ведут бурение в месте на юго-западе Индийского океана, которое называется «Банк Атлантис», что находится примерно в 808 милях к юго-востоку от Мадагаскара.По словам Дика, многие факторы делают это место отличным местом для экспедиции.

Структурный геолог Карлотта Феррандо исследует некоторые керны на предмет трещин и прожилок, которые могут сказать ей, были ли породы деформированы.(Билл Кроуфорд, IODP JRSO) Крошечные деформированные минеральные зерна в этом образце нижней коры, тонко нарезанные и зажатые между материалами, чтобы пропускать поляризованный свет, показывают, как частично расплавленная порода сжималась и растягивалась, когда она поднималась к морскому дну на берегу Атлантиды.(Билл Кроуфорд, Международная программа изучения океана) Геолог Джеймс Натланд (слева) и один из руководителей экспедиции Генри Дик (в центре) и Крис МакЛауд (справа) исследуют то, что, по мнению группы, является самым широким керном, когда-либо обнаруженным в рамках программы бурения в океане.(Бенуа Ильдефонс, IODP)

Например, этот участок морского дна размером с Денвер расположен на поверхности океанской коры, возраст которой составляет около 11 миллионов лет, что делает ее достаточно холодной, чтобы ее можно было просверлить.С другой стороны, вершина берега представляет собой плато площадью 9,7 квадратных миль, которое находится в пределах 2300 футов от поверхности океана. Это делает прикосновение к дну океана там, в отличие от морского дна глубиной 3,7 мили поблизости, несложной задачей. Сильные океанские течения в этом районе не позволяют наносам накапливаться на морском дне, в результате чего корка остается открытой. Кроме того, он относительно тонкий – предыдущая сейсмическая разведка этого района показала, что толщина земной коры составляет всего 1,6 мили.

Более того, океаническая кора под Банком Атлантис сформировалась на участке срединно-океанического хребта, где верхние слои зарождающейся коры распространялись в одном направлении от рифта, а нижние слои двигались в другом.Ученые еще не уверены, как и почему это произошло. Но из-за так называемого асимметричного распространения, которое, вероятно, происходит на значительной части срединно-океанических хребтов мира, Банк Атлантиды не покрыт хрупкими слоями верхней коры, которые могут разрушиться и упасть в яму во время бурения. – говорит Дик. Такой мусор может повредить сверло или вызвать его заедание, а также затруднить вымывание более мелких кусков породы и грязи из скважины.

Несмотря на преимущества бурения на банке Атлантис, экспедиция терпела неудачи, типичные для многих проектов морского бурения.Проблемы с загрузкой корабля задержали отъезд команды из Коломбо, Шри-Ланка, на день. Оказавшись на месте, группа сломала буровую коронку, но, прежде чем они смогли выудить куски из ямы, им пришлось собраться и отвезти больного члена экипажа на север, в сторону Маврикия, чтобы встретить базирующийся на берегу вертолет для медицинской эвакуации. Корабль, получивший название JOIDES Resolution, вернулся почти через неделю, и затем ему пришлось потратить пару дней, используя сильный магнит, чтобы попытаться восстановить части их сломанного сверла.

Они так и не нашли эти недостающие части. Но во время последней попытки с использованием сильного вакуума, чтобы попытаться проглотить их, экспедиция вернула, возможно, кусок океанской коры самого большого диаметра из когда-либо обнаруженных. Цилиндр из темной крупнозернистой породы, называемый габбро, имеет 7 дюймов в поперечнике – в три раза больше обычного размера – и 20 дюймов в длину.

Целевая глубина этой экспедиции составляла 4265 футов в земную кору, едва на полпути к мантии. К сожалению, по состоянию на 22 января бурение достигло глубины 2330 футов под морским дном.

К моменту публикации этой статьи буровые работы в банке Atlantis Bank будут завершены – для этого этапа проекта. Второй, уже одобренный этап миссии, мы надеемся, завершит задачу и войдет в мантию. Но это может произойти через два-пять лет. По словам Дика, конкуренция за время отгрузки со стороны других команд, желающих бурить в другом месте мира, очень высока.

Однако научная группа не уйдет с первого этапа этого проекта с пустыми руками, говорит МакЛауд.Также важно извлекать образцы из всей земной коры. «Мы понятия не имеем, каков основной состав океанской коры в любой точке земного шара», – говорит Дик. По его словам, породы нижней коры, ранее извлеченные из других мест глубокого бурения, оказались совсем не такими, как ожидалось исследователями.

Проект Atlantis Bank позволит взглянуть на химический состав нижней коры. А полный профиль всего слоя поможет ученым понять, как магмы там химически и физически трансформируются, включая то, как мантийные породы кристаллизуются и прикрепляются к нижней поверхности коры.

Как только исследователи в конечном итоге получат образец мантии, другие команды смогут дополнить этот проект собственными экспериментами, говорит Маклауд. «Будущие экспедиции могут сбрасывать инструменты в яму на долгие годы». Например, сейсмологи могут отправить датчики в яму глубиной в несколько миль и затем напрямую измерить скорости сейсмических волн, пульсирующих через земную кору, а не делать выводы с помощью лабораторных тестов на небольших образцах горных пород. Исследователи также могут опустить в отверстие ряд датчиков температуры для измерения теплового потока из недр нашей планеты.

Несомненно, образцы океанской коры и мантии, извлеченные в конечном итоге из банка Атлантис, а также данные, собранные из оставленной дыры, будут держать геологов и геофизиков занятыми на десятилетия вперед. Но терпение – это добродетель, и выжидать своего часа – вот что Дик, МакЛауд и их геофизические братья делали на протяжении десятилетий.

Примечание редактора: Эта статья была обновлена, чтобы исправить атрибуцию сейсмической разведки банка Atlantis.

Бурение | Операции | Центр глубоких исследований Земли (CDEX)

Когда мы просверливаем скважину, буровое долото и бурильная труба подвешиваются к вышке корабля. Общий вес бурильной трубы (нагрузка на долото) вместе с вращением бурового долота помогает буровому долоту врезаться в пласт. Буровая коронка оснащена специальными насадками, которые направляют буровой раствор под давлением в струи для очистки скважины, смазки и охлаждения бурового долота и повышения эффективности бурения.

В зависимости от предельной глубины пробуриваемой скважины, в сочетании с целью скважины (и предельными значениями глубины воды), существует два основных метода бурения: «Бурение с стояком» или «Бурение без подъема» для Chikyu на море.

Основное различие между «бурением с райзером» и «бурением без райзера» заключается в том, что для бурения с райзером требуется специальная вертикальная труба, подключенная к превенторному превентору (противовыбросовый превентор) на морском дне. Труба райзера соединяет (через превентор) пробуренную скважину и Chikyu .Это создает замкнутую систему для бурового раствора, так что вес бурового раствора можно тщательно контролировать, в то время как весь «шлам» – порода, которую необходимо удалить из скважины для более глубокого бурения – возвращается в Chikyu . Это увеличивает безопасность и эффективность бурения, но ограничивается глубиной воды 500–2500 м. В безрайзерном бурении используются только буровое долото и бурильные трубы, поэтому шлам остается на морском дне.

В соответствии с программой бурения в пробуренную скважину можно установить специальную стальную трубу, называемую обсадной трубой, которая защищает стенки скважины от обрушения и, следовательно, позволяет пробурить скважину на большую глубину.Каждая обсадная труба проходит через предыдущую обсадную трубу, и это приводит к уменьшению размера ствола скважины с каждой последующей обсадной трубой.

Отбор керна или отбор специальных участков горных пород длиной 9,5 м используется для геологической оценки. Использование специальных инструментов геофизики для измерения породы во время бурения, называемых LWD (Каротаж во время бурения), является одним из способов сбора геологических данных для контроля качества буровых работ, а также для научных целей.

Глоссарий

[1] Буровая коронка: Режущий инструмент на дне бурильной трубы, который просверливает пласт.Существует множество различных типов и стилей режущих поверхностей и материалов, используемых для буровых долот, и они предназначены для определенных типов горных пород или формаций. Размер бурового долота варьируется от 3-3 / 4 дюйма (95,25 мм) до 36 дюймов (914,4 мм), а размеры бурового долота ограничиваются типом обсадной трубы, используемой для предотвращения обрушения скважины. Чаще всего используются долота типа Roller Cone и PDC (Polycrystalline Diamond Compact).

[2] Бурильная труба: Бурильные трубы – это металлические трубы, которые увеличивают вес и длину над буровым долотом.К ним относятся специальные типы, такие как утяжеленные бурильные трубы, которые добавляют дополнительный вес и прочность. Они классифицируются по длине, внутреннему и внешнему диаметру и материалу, из которого они изготовлены. Внутренний диаметр бурильной трубы на установке Chikyu больше, чем обычно, для установки системы отбора керна Chikyu на кабеле.

[3] Буровой раствор: Буровой раствор или «Буровой раствор» – это жидкость, закачиваемая через внутреннюю часть бурильной трубы и из бурового долота для охлаждения бурового долота от трения о буровую породу, очистки ствола скважины от шлама, а также создать защитное покрытие на стенках ствола скважины, чтобы предотвратить обрушение стенки ствола скважины.Для бурения с райзером и без него используются разные смеси. Бурение с райзером требует корректировки реологии и удельного веса (плотности) бурового раствора. Для бурения с райзером требуется гораздо более сложная смесь специальных химикатов, которые собираются на Chikyu , очищаются и повторно используются путем отделения шлама от бурового раствора. В бесступенчатом бурении используется буровой раствор на основе морской воды, без дорогостоящих химикатов, используемых для бурения с стояком.

[4] BOP (противовыбросовый превентор): Это предохранительное устройство для бурения с райзером предназначено для предотвращения неожиданного попадания жидкости (нефти из пласта) или газа через райзер и бурильную трубу на буровую площадку.Он действует как серия гигантских клапанов, изолирующих ствол скважины от стояка.

[5] Райзерная труба: Эта специальная труба большого диаметра используется для соединения противовыбросового превентора и ствола скважины с судном. Различные секции труб рассчитаны на разную глубину развертывания и обычно обладают отрицательной плавучестью. Бурильные трубы и инструменты для бурильных труб проходят через внутреннюю часть стояка. Буровой раствор из бурового долота выходит через пространство между стояком и бурильной трубой, несущей шлам.Рабочий предел глубины воды стояка Chikyu составляет 2500 м.

[6] Обсадная труба: Эта специальная стальная труба большого диаметра используется для предотвращения обрушения скважины. Это также используется для изоляции различных пластов, которые часто имеют разное давление на глубине. Существует множество различных размеров, типов и материалов, используемых для обсадных труб, предназначенных для различных давлений и различных условий эксплуатации.

[7] Отбор керна: во время этой операции из пласта собираются геологические образцы.Специальная коронка используется для высверливания цилиндрического образца керна внутри бурового долота и инструмента для отбора керна.

[8] LWD (Каротаж во время бурения): описывает использование специальных геофизических измерительных инструментов, подключенных к нижней части бурильной трубы и над буровым долотом. Эти инструменты (их много разработано в промышленности) используются для измерения и сбора геологических данных в режиме реального времени при одновременном бурении.

Технология роторного колонкового бурения

В роторной технологии используется острое вращающееся сверло и направленное вниз давление для прорезания или раздавливания недр.Энергия удара подается на буровое долото от ударного молотка над землей или в скважине. Эта сила удара помогает при бурении. В зависимости от качества основания, обсадная колонна продвигается по мере прорезания отверстия, сохраняя отверстие открытым во время бурения. Грамотная порода может быть пробурена «открытым стволом», не требуя использования обсадной колонны.

Существует ряд различных ротационных методов и техник, каждый из которых подходит для работы в различных подземных условиях.Они различаются способом удаления бурового шлама. Во всех ротационных методах требуется непрерывное удаление бурового шлама, чтобы отверстие оставалось чистым, а долото свободно перемещалось. Cascade предлагает технологии вращения воздуха, грязи, двойного вращения и обратной циркуляции.

ПОЧЕМУ ВЫБИРАЙТЕ РОТАЦИОННОЕ СВЕРЛЕНИЕ?

• НАДЕЖНОСТЬ Ротационные методы эффективно проходят через твердую и мягкую литологию.
• ГЛУБИНА И ДИАМЕТР Роторное продвижение на большую глубину, чем прямой толкатель и шнек, и способен пробивать отверстия большего диаметра.
• УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ Доступны несколько вариантов поворотной техники; Каждый из них предлагает уникальные преимущества в зависимости от геологии, условий местности и объема работ.

ВОЗДУШНЫЙ РОТАЦИОННЫЙ

Воздушно-вращательное бурение – это метод бурения глубоких скважин в горных породах. Продвижение ствола скважины достигается за счет быстрого вращения бурового долота, установленного на конце бурильной трубы. Сверло «разрезает» пласт на мелкие кусочки, называемые стружкой.В этом методе в качестве циркулирующей среды используется воздух для охлаждения бурового долота, вывода бурового шлама на поверхность и поддержания целостности ствола скважины. Как только воздух и шлам возвращаются на поверхность, они улавливаются в циклоне, где шлам выпадает на дно. Стандартный разрезной цилиндр и тонкостенный отбор проб в этом методе не используются. Поддерживается широкий спектр кернового оборудования для консолидированной породы.

Существует несколько разновидностей методов воздушного роторного бурения, включая пневмоударник для обсадных колонн (ARCH), забойный перфоратор и недоработку.

В ARCH, часто называемом «верхним приводом», вращательная прижимная сила и ударная сила обеспечивается ударным молотком над отверстием и вращающейся буровой головкой. Буровой шлам удаляется из ствола скважины путем нагнетания сжатого воздуха под высоким давлением вниз по центру буровой штанги, выходящего из кольцевого пространства между буровой штангой и стволом скважины. Часто считается, что образцы субстрата, полученные прямым воздушным методом, в меньшей степени зависят от глубины торца долота.

Недостаточное рассверливание – это вариант метода продвижения обсадной колонны с верхним приводом, в котором используется вращающийся режущий долото перед продвигающейся обсадной колонной. Долото прорезает отверстие немного большего диаметра, чем внешний диаметр обсадной колонны. Отверстие большего диаметра позволяет легче продвигать обсадную колонну в плотных породах и при более глубоком бурении, когда более длинная бурильная штанга сталкивается со значительным трением по боковой стенке.

ГРЯЗЬ РОТАЦИОННАЯ

Грязевой ротор часто используется в мягких отложениях, которые могут быть или не могут быть насыщены грунтовыми водами.Продвижение ствола скважины при вращательном бурении с использованием бурового раствора достигается за счет быстрого вращения бурового долота, которое устанавливается на конце бурильной трубы. Буровое долото разрезает пласт на мелкие кусочки, называемые шламом, которые удаляются закачкой бурового раствора, называемого буровым раствором, через бурильную трубу, из бурового долота и вверх по кольцевому пространству между стволом скважины и бурильной трубой. Буровой раствор также используется для охлаждения бурового долота и стабилизации стенки ствола скважины, предотвращения утечки жидкости в пласт и уменьшения перекрестного загрязнения между водоносными горизонтами.Как только буровой раствор возвращается на поверхность, он улавливается в грязевом поддоне, где шлам оседает на дно, а буровой раствор рециркулирует вниз по стволу скважины. Дополнительный буровой раствор вводится по мере того, как ствол скважины становится глубже и флюиды теряются в формации.

Стандартный раздельный ствол и тонкостенный отбор проб доступны в неконсолидированных пластах, в то время как широкий спектр оборудования для отбора керна поддерживается для консолидированных пород. Гидрологические условия мало влияют на вращательное бурение по буровым растворам, и операции обычно не затруднены из-за наличия грунтовых вод.Буровая установка с вращением бурового раствора способствует выдвижению обсадных труб до все меньших размеров. Это изолирует пробуренные интервалы и защищает нижние геологические единицы от загрязнения ранее пробуренными и загрязненными верхними отложениями. Вращательное бурение с использованием бурового раствора может быть более выгодным методом по сравнению с бурением со шнеком с полым штоком. Это очень быстрый и эффективный способ бурения, который можно адаптировать к широкому диапазону геологических условий. Только исключительно большие, плохо стабилизированные валуны или кавернозные условия не подходят для вращательного бурения с использованием бурового раствора.

ДВОЙНОЙ РОТАЦИОННЫЙ Технология двойного вращения

обеспечивает высокую производительность в рыхлых перекрывающих породах (песок, гравий, булыжники и валуны), где другие технологии затрудняют бурение обсаженной скважины. Это преимущество делает двойное вращение одним из самых эффективных и экономичных методов бурения скважин в сложных породах.

В отличие от других буровых установок, в которых используется только верхний привод, двойной роторный привод использует как верхний, так и нижний приводы головки для продвижения бурового долота и обсадной колонны.Вращательные силы передаются на обсадную колонну через приводные кулачки. Башмак с твердосплавными шипами, приваренный к концу первой части обсадной колонны, позволяет обсадной трубе проходить сквозь покрывающие породы. Поворотная головка с верхним приводом одновременно управляет бурильной колонной, оснащенной забойным молотком, долотом или долотом с вращающимся конусом для бурения центра.

ОБРАТНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ

При обратной циркуляции энергия вращения и энергия удара передаются таким же образом, как и при прямом вращении воздуха.Однако образцы получают, когда сжатый воздух под высоким давлением нагнетается в кольцевое пространство между буровой штангой и стволом скважины и выходит через середину буровой штанги. Образцы субстрата, полученные методом обратной циркуляции, часто считаются более соответствующими глубине забоя долота и предпочтительны при разведке полезных ископаемых.

Arctic Oil Drilling – Гринпис США

Выживание людей и животных, живущих в Арктике, зависит от ее уникальной экосистемы.Тем не менее, крупные компании, такие как Shell и Exxon, предпринимают агрессивные шаги, чтобы вызвать новую «нефтяную лихорадку» в Северном Ледовитом океане. Кое-где это уже началось. Российский нефтяной гигант «Газпром» уже начал добывать небольшие объемы нефти из Арктики в океане к северу от России.

Вот почему мы не можем позволить ЛЮБОМУ бурению в Арктике продолжаться.

Когда мы сверлим, мы разливаем

Долгая история разливов нефти по всему миру прояснила одну вещь: единственный способ предотвратить разлив нефти – это удерживать нефть в земле.

Хрупкий лед в Арктике и сложные погодные условия повышают вероятность разлива в регионе. В обзоре планов Shell по бурению в Северном Ледовитом океане на Аляске Министерство внутренних дел США обнаружило, что вероятность крупного разлива нефти составляет 75 процентов, если нефтяная компания найдет нефть и начнет ее добывать. Несмотря на то, что Министерство внутренних дел снимает Арктику с места для бурения нефтяных скважин на следующие два года, критически важно, чтобы регион навсегда был закрыт для ВСЕХ новых нефтяных скважин.

Как ликвидировать разлив нефти в Арктике?

Ни одной нефтяной компании не удавалось успешно ликвидировать крупный разлив.

В 1989 году с корабля Exxon Valdez было разлито 11 миллионов галлонов нефти в проливе Принца Уильяма на Аляске. Exxon потратила 2 миллиарда долларов, пытаясь очистить и восстановить менее 7 процентов разлитой нефти.

В 2010 году в результате выброса BP Deepwater Horizon в Мексиканский залив разлилось до 200 миллионов баррелей. Из них только около 8 процентов было восстановлено или сожжено.

Экстремальные условия, включая ледяные волны, достигающие 50 футов, еще более затрудняют реагирование в случае разлива в Арктике. Ближайшие станции реагирования на арктические буровые площадки расположены за тысячи миль.

Держите его в земле

Ради людей и животных, которые называют Арктику своим домом, не говоря уже о глобальном климате, мы должны навсегда оставить морскую нефть в земле. Не существует безопасного для климата будущего, связанного с бурением в Северном Ледовитом океане.

Это единственный способ предотвратить разрушительный разлив и положить конец нашей зависимости от ископаемого топлива.

Присоединяйтесь к движению: скажите нет ВСЕМ буровым работам в Арктике, отныне и навсегда.

Бурение горных пород: взлеты, падения, взлеты и падения

Геологи просверливают скважины под землей по нескольким причинам. Наверное, наибольшее количество колодцы просверлены для воды, и это те, с которыми большинство людей знакомо. Но обычно очень мало информация о горных породах может быть получена из них, потому что они либо слишком мелкие, либо едва пробурены в коренная порода.Обычно они имеют глубину менее 100 футов (30 метров) и используются только в нескольких плейстоценах. ледниковые геологи и гидрогеологи за горными данными. Экологические и ледниковые геологи также используют гамма-каротаж верхних нескольких сотен футов рыхлой породы в своих исследованиях. Почти столько же колодцев бурятся для добычи нефти и природного газа или для удаления сточных вод и других жидкостей. Большинство из нефтяные и газовые скважины не находят коммерческой нефти и газа, но они приобретают много геологических и геофизические данные, которые используются для более успешных поисков ископаемых видов топлива в будущем.Среднее нефтегазовая скважина в Соединенных Штатах имеет глубину около 8000 футов (2450 метров). Множество более мелких отверстий также бурятся угольными компаниями в поисках угля. Дополнительно, государственные и федеральные геологические изыскания бурение скважин для изучения горных пород и оценки наличия угля, гипса, известняка и металлов минералы. Важно определить, что это за породы и как они образовались. Конечно, большинство людей знакомы с колодцами, которые пробурены для обеспечения людей питьевой водой.Самое глубокое колодец в мире находится в России и имеет глубину около 35 000 футов (7 миль, 10 км).

Первая нефтяная скважина была пробурена в Пенсильвании в апреле 1858 года Джеймсом М. Таунсендом и «Полковником». Эдвин Л. Дрейк. Буровые установки в то время были деревянными, высотой около 40 футов (12 метров). На фотографии выше (сделанной примерно в 1890 году в округе Джей, штат Индиана), нефть «вырывается» из-за верхней части вышки, что было обычным явлением в начале двадцатого века.Сегодня большая буровая установка имеет высоту 160 футов (49 метров) и в основном сделан из стали. Установки высокие, поэтому буровое долото либо закаленная сталь или алмазы могут быть помещены на конец 90-футовой (27 метров) бурильной трубы и опущены в отверстие, чтобы просверлить породу. Новые буровые установки (фото справа) имеют противовыбросовые превенторы, поэтому что давление карманов природного газа или других флюидов будет сдерживаться внутри ствола скважины. Этим способом, масло не теряется и окружающая среда не загрязняется.Когда немного затупится, его нужно вытащить из отверстия. 90-футовые секции бурильных труб устанавливаются в буровой вышке стоя, пока не будет навинчено новое долото. последний отрезок трубы, а затем ее опускают обратно в отверстие для продолжения бурения. Рекорды для дырок данные бурения на нефть, газ или полезные ископаемые можно получить в Геологической службе штата Индиана. Рекорды для просверленных отверстий для воды можно получить в Отделе водных ресурсов Департамента природных ресурсов штата Индиана.

Сверло (фото справа) разбивает камень на мелкие фрагменты размером с ноготь вашего мизинца. или меньше; эти куски камня выносятся на поверхность водой, смешанной с илом, которая вытесняется изнутри трубы и поднимается наружу, неся с собой небольшие обломки породы. Геолог может посмотреть на эти фишки под микроскоп и определите, в какой породе идет бурение. К бурильной трубе прикреплен колонковый ствол для замените долото, и куски породы отрезаются и извлекаются из внутренней части колонкового ствола, когда он вытягивается поверхность.Эти ядра Камни варьируются от одного до восьми дюймов (от 2,54 до 20 см) в диаметре. Лучше изучать ядра, чем щебень, но керны очень дороги в резке и режутся только там, где есть особая необходимость в изучении детально подземные слои горных пород.

После бурения скважины геофизические измерительные приборы опускаются на стальных линиях в скважину. скважина, заполненная грязью и водой. Затем эти инструменты медленно поднимаются, и бумажный журнал замеры производятся.Характеристики породы, такие как проводимость электричества, другие электрические свойства, его радиоактивность (см. гамма-каротаж), и пористость (отверстия в породе) можно измерить. Эти записи журнала “волнистые линии” (фото бревна слева) очень ценны для изучения пород и их соотношения от скважины к скважине. Корреляции от скважины к скважине позволяют геологам определять трехмерную форму и распределение различные виды горных пород.Корреляция также позволяет им определить, как слои горных пород были сложены и повреждены, так как они были отложены, и с этой информацией они могут затем построить поперечные сечения (рисунок внизу справа) подземных пород. Поперечные сечения похожи на вид реальных камней, которые вы увидите в каменоломне или выемке дороги (фото внизу справа) вдоль шоссе Индианы.

Ссылки

Все иллюстрации, кроме старой буровой установки, поперечного сечения и дорожного разреза, предоставлены:
Baker, Ron; 1979; Грунтовка бурения нефтяных скважин; Техасский университет в Остине; Остин, Техас.

Мониторинг и оптимизация производительности бурения: подход на основе данных

Данные испытаний бурового долота

Предварительная обработка

Предварительная обработка обычно включает в себя скрининг данных, обнаружение выбросов, вменение данных и преобразование данных (масштабирование и нормализация). Модели MLP чувствительны к масштабированию, и чтобы убедиться, что модель не смещена по величине переменных, мы использовали алгоритм масштабирования, который выполняет относительное масштабирование всего диапазона данных относительно его минимального и максимального значений.Это приводит к тому, что значения в основном находятся в диапазоне от нуля до единицы или в некоторых случаях от -1 до 1. Использование масштабирования гарантирует, что стандартное отклонение будет небольшим, а разреженные данные не будут содержать записей. Поскольку визуализация парного графика для параметров не указала на какую-либо часть набора данных как на выброс, и у нас не было какой-либо недостающей информации, мы не выполняли обнаружение выбросов методом вменения. Данные лабораторных испытаний бурения используются для разработки прогнозных моделей. Лабораторные испытания служат для оценки эффективности буровых долот в различных условиях эксплуатации по отношению к разным пластам.Данные бурового долота, используемые для этого проекта, отслеживаются каждую миллисекунду и представлены следующим образом:

1. 1.

   Давление заряда (фунт / кв. Дюйм)

2. 2.

   Оборотов в минуту (об / мин)

3. 3.

   Буровой поток (галлонов в минуту) )

4. 4.

   Вес долота «WOB» (кг)

5. 5.

   Давление в стволе (фунт / кв. Дюйм)

6. 6.

   Давление поворота (фунт / кв. Дюйм)

7. 7.

   Давление дросселирования (фунт / кв. Дюйм)

8. 8.

   Крутящий момент (фунт-фут)

9. 9.

   Проникновение (дюйм)

10. 10.

    Глубина резания (дюйм)

Поскольку лабораторные испытания проводятся в более определенных условиях, мы использовали лабораторные данные для первой разработки, обучения и проверки модели. Этот шаг послужил нашим доказательством концепции исследования, а затем мы расширили наши исследования, используя полевые данные, которые были получены в более сложных условиях по сравнению с лабораторными условиями, для фактического применения мониторинга и оптимизации производительности бурения в реальном времени.Как обсуждалось ранее при использовании парных графиков, мы не выявили каких-либо выбросов, и у нас не было каких-либо недостающих данных, требующих какой-либо техники вменения. Был проведен первоначальный анализ для определения корреляции между различными параметрами в базе данных. Выяснилось, что большинство параметров имеют корреляции <90%, поэтому мы решили сохранить их при разработке модели.

Разработка модели

Нейронная сеть прямого обратного распространения была разработана с одним скрытым слоем и 50 нейронами в скрытом слое.Остальная часть архитектуры моделирования нейронной сети представлена ​​в таблице 1.

Таблица 1 Архитектура нейронной сети

Для обучения модели используется первая половина данных (50%) каждой из зависимых и независимых переменных, где 15% из них выбирается случайным образом для калибровки обученной модели, как показано на рис. 3. Независимые переменные назначаются для train_X, а именно WOB, RPM, давления, а зависимые переменные «цели» назначаются для train_y, а именно ROP. Разработка модели выполнялась 50 раз с различными инициализациями, что важно для получения воспроизводимых результатов.Оставшаяся вторая половина данных (50%) была разделена на blind_X и blind_y для независимых и зависимых переменных соответственно. Это позволит прогнозируемой скорости проходки оценить точность модели. Режим обучен и проверен на первой половине данных. Затем обученная модель используется для прогнозирования blind_y с учетом входной информации blind_X. Модель смогла успешно предсказать слепой_у. Прогнозируемые значения в конце были средним значением 50 прогнозов, сделанных для каждого прогона, полученного с использованием 50 различных случайных инициализаций.

Рис. 3

Лог-диаграмма для параметров модели

Постобработка

Прогнозируемые значения ROP подвергаются обратному преобразованию из масштабированных единиц в их фактические значения для целей презентации. На рисунке 4 показан пример обучения и прогнозов для одного набора лабораторных измерений скорости проходки. Первая половина лабораторных данных «ROP» используется для обучения модели и показана синими точками. Обученная модель, использующая первую половину данных и прогноз второй половины данных, представлена ​​красными точками.Прогнозы – это среднее значение 50 предсказанных реализаций, основанных на различных инициализациях.

Рис. 4

Данные обучения ROP и обучение и слепые прогнозы модели

На рисунке 5 показано качество прогнозирования модели для второй половины данных, используемых в качестве слепого набора. Как показано на рис. 5, модель может с высокой точностью уловить среднее значение фактического поведения механической скорости проходки. Мы применили ту же процедуру для остальных данных лабораторных испытаний, чтобы убедиться в применимости нашей разработанной модели, и аналогичные результаты были получены для других лабораторных экспериментов.Для всех случаев, подобных рис. 5, где предсказания модели точно соответствовали фактическим экспериментальным результатам, мы не наблюдали сбоев или неисправностей битов. Это наблюдение будет использовано позже, чтобы определить, могут ли экспериментальные условия привести к отказу или неисправности долота.

Рис. 5

Качество прогнозов скорости проходки модели

Случай дисфункции бурения

Заливка долота характеризуется как медленность скорости проходки. Многие параметры влияют на медленную скорость проходки, например, характеристики пласта, тип долота, свойства бурового раствора, гидравлика бурового долота, условия эксплуатации и т. Д.Как обсуждалось ранее, первая половина данных используется для обучения и проверки модели в каждом эксперименте, поскольку мы не ожидаем, что сбой или неисправность бита произойдет на раннем этапе использования бита. Отказ и неисправность обычно случаются после того, как новое сверло использовалось в течение некоторого времени при сверлении. Обученная модель затем используется для прогнозирования ROP во второй половине данных, которые, как мы ожидаем, могут произойти из-за сбоя или неисправности. Пока фактическая экспериментальная мера скорости прохода, не используемая для обучения модели, соответствует предсказаниям скорости проходки, полученным с использованием обученной модели, мы не ожидаем каких-либо сбоев или сбоев битов.Однако, как только фактический показатель скорости проходки начинает отклоняться от прогнозов модели, это можно использовать как указание на то, что долото не работает так, как ожидалось, и это можно увидеть на ранней стадии работы по бурению, то есть в первой половине данных.

На рис. 6 показаны лабораторные данные, используемые для обучения и слепого теста, синим цветом, а модели обучения и прогнозы – красным. Обученная модель четко соответствует обучающей выборке и фиксирует динамику производительности бурового долота. Лабораторные данные в слепом наборе изначально соответствуют предсказаниям модели; однако через некоторое время данные начинают отклоняться от прогнозов модели и, наконец, полностью перестают соответствовать прогнозам модели, т.е.е., где произошло заклинивание долота. На рисунке 6 четко показана способность обученной модели поднимать флаг предупреждения, как только измеренные данные отклоняются от измеренных данных, и, наконец, идентифицировать отказ долота, то есть заклинивание долота. Мы протестировали эту технику в различных наборах лабораторных экспериментов, приводящих к заклиниванию долота, и во всех случаях обученная модель могла идентифицировать начало неисправности долота и, наконец, отказ из-за заклинивания долота.

Рис. 6

Лабораторные данные, используемые для обучения и слепого тестирования, а также для обучения и прогнозирования моделей

Идентификация функций тяжелого нападающего (HHF)

Для количественной оценки влияния различных входных параметров на скорость проходки, использованных в этом исследовании, мы использовали различные методы, включая линейную регрессию опорных векторов, регрессию Лассо, линейный метод наименьших квадратов с регуляризацией L2 и одномерный тест линейной F-регрессии.Регрессионный анализ Лассо был выбран из-за более высокой точности ранжирования параметров. На рисунке 7 показано влияние каждого параметра на скорость проходки, где нагрузка на долото на нагрузку на долото показывает наибольшее влияние на скорость проходки, за которой следует давление в стволе скважины.

Рис. 7

HHF прогнозной модели ROP

Основы морского бурения | Глубоководное бурение

Diamond Offshore предоставляет услуги по контрактному бурению на шельфе энергетической отрасли по всему миру и является лидером в области глубоководного бурения.

Нашими клиентами являются мировые нефтяные компании («операторы»), и наша единственная задача – бурение и завершение * скважин по указанию наших клиентов (* завершение в отраслевых терминах означает подготовку скважины к добыче. Это влечет за собой спуск эксплуатационных колонн, работы по стимуляции и зональная изоляция, чтобы позволить скважине течь углеводородов). Поскольку мы работаем на шельфе, часто в удаленных местах, каждая из наших буровых установок в значительной степени самодостаточна. По контракту они приходят с полной бригадой и оборудованием и материалами, необходимыми для выполнения поставленной задачи, будь то одна короткая скважина или несколько лет работы.Для выполнения заданий в Мексиканском заливе США бригады обычно работают по графику ротации, состоящему из 21 дня подряд на борту буровой установки с последующим 21 выходным днем. В других странах наши бригады обычно работают по сменному графику: 28 рабочих дней и 28 выходных.

В широком смысле операторы бурят два основных типа скважин – разведочные (для поиска новых залежей нефти или газа) и эксплуатационные (для подготовки открытия к добыче). Глубина воды колеблется от 20 до 400 футов для самоподъемных буровых установок и до 12 000 футов для полупогружных аппаратов и буровых судов.

Перед бурением разведочной скважины оператор должен провести геологическое изучение территории, чтобы определить потенциал залежей нефти или газа и определить конкретные цели. Затем оператор нанимает бурового подрядчика, такого как Diamond Offshore, для бурения разведочных скважин на шельфе. Нефтяная компания выбирает место и контролирует операцию, которая может занять от 15 дней или до 12 месяцев, круглосуточно семь дней в неделю для бурения одной скважины в зависимости от сложности. проекта.

Морские буровые установки

разработаны для эффективного проживания и работы, с упором на то, чтобы буровая установка оставалась устойчивой в водах залива или океана. См. Основы буровой установки.

Морские скважины бурятся почти так же, как и их наземные аналоги, с некоторыми поправками на морские условия. Канал, сделанный из отрезков стальной трубы, позволяет буровым растворам перемещаться между буровой установкой – у поверхности воды – и морским дном. Этот канал называется «стояком». Райзер снабжен шаровой опорой, которая позволяет длинной колонне райзера перемещаться вверх и вниз и слегка изгибаться под действием волнения буровой установки.

Скважина пробурена с использованием длинных тонких стальных труб и других инструментов, которые, соединенные вместе, образуют «бурильную колонну». Внизу колонны труб находится буровое устройство, называемое «буровым долотом». Тяжелые секции трубы, называемые «утяжеленными бурильными трубами», добавляют буровому долоту вес и стабильность. Каждая обычная труба в колонне имеет длину около 30 футов и весит около 600 фунтов; утяжеленные бурильные трубы могут весить 4000 фунтов и более на 30 футов длины.

По мере того, как бурение продолжается и скважина становится все глубже, бурильная бригада добавляет новые секции бурильных труб к постоянно удлиняющейся бурильной колонне.Гидравлические устройства поддерживают постоянное натяжение бурильной колонны, чтобы предотвратить передачу движения буровой установки и райзера на буровое долото.

Бурильная колонна опускается через стояк на морское дно, проходя через систему предохранительных клапанов, называемых «противовыбросовым превентором» (BOP, произносится как «B.O.P.»). Эта система из нескольких предохранительных клапанов предназначена для сдерживания любого естественного давления, с которым бурильщики могут столкнуться под поверхностью Земли.