.jpg/1280px-Drilling_boreholes_for_clean_water_(9084603915).jpg)
Скважина — это узкая шахта, пробуренная в земле, вертикально или горизонтально. Скважина может быть построена для многих различных целей, включая добычу воды ( пробуренная скважина на воду и трубчатая скважина ), других жидкостей (например, нефти ) или газов (например, природного газа ). Она также может быть частью геотехнического исследования , оценки состояния окружающей среды на участке , разведки полезных ископаемых , измерения температуры , в качестве пилотной скважины для установки опор или подземных коммуникаций, для геотермальных установок или для подземного хранения нежелательных веществ, например, при улавливании и хранении углерода .
Инженеры и консультанты по охране окружающей среды используют термин «скважина» для коллективного описания всех различных типов отверстий, пробуренных в рамках геотехнического исследования или оценки состояния окружающей среды на участке (так называемая Фаза II ESA). Сюда входят отверстия, пробуренные для сбора образцов почвы, воды или кернов горных пород, для продвижения оборудования для отбора проб на месте или для установки контрольных скважин или пьезометров . Образцы, собранные из скважин, часто тестируются в лаборатории для определения их физических свойств или для оценки уровней различных химических компонентов или загрязняющих веществ.
Обычно скважина, используемая в качестве водяной скважины , завершается установкой вертикальной трубы (обсадной трубы) и фильтра скважины, чтобы предотвратить обрушение скважины. Это также помогает предотвратить попадание поверхностных загрязняющих веществ в скважину и защищает любой установленный насос от втягивания песка и осадка. Нефтяные и газовые скважины завершаются аналогичным, хотя обычно более сложным способом.
Как подробно описано в разделе «Климат» , измерения температуры в скважинах на разных глубинах можно эффективно « инвертировать » (математическая формула для решения матричного уравнения), чтобы помочь оценить исторические значения температуры поверхности.
Группы скважин малого диаметра, оборудованные теплообменниками из пластиковых труб PEX, могут использоваться для хранения тепла или холода между противоположными сезонами в массе местных пород. Этот метод называется сезонным хранением тепловой энергии . Среда, которая может использоваться для этого метода, варьируется от гравия до коренной породы. Может быть от нескольких до нескольких сотен скважин, и на практике глубина составляет от 50 до 300 метров (от 150 до 1000 футов). [1] [2]
Бурение скважин имеет долгую историю. По крайней мере, во времена династии Хань (202 г. до н. э. – 220 г. н. э.) китайцы использовали глубокое бурение скважин для добычи полезных ископаемых и других проектов. Британский синолог и историк Майкл Лоу утверждает, что глубина скважин могла достигать 600 метров (2000 футов). [3] KS Tom описывает процесс бурения: «Китайский метод глубокого бурения осуществлялся командой мужчин, которые прыгали на балку и спрыгивали с нее, чтобы ударить по буровому долоту, в то время как буровой инструмент вращался буйволами и волами». [4] Это был тот же метод, который использовался для добычи нефти в Калифорнии в 1860-х годах (т. е. «пинали ее вниз»). [4] [5] Бронзовый литейный завод династии Западная Хань, обнаруженный в Синлуне, Хэбэй, имел близлежащие шахтные стволы , которые достигали глубины 100 метров (330 футов) с просторными шахтными участками; стволы и помещения были укомплектованы деревянным каркасом, лестницами и железными инструментами. [6] [7] К первому веку до нашей эры китайские мастера, литые чугунные сверла и бурильщики были способны бурить скважины глубиной до 1500 метров (4900 футов). [8] [9] [10] К одиннадцатому веку нашей эры китайцы были способны бурить скважины глубиной до 900 метров (3000 футов). Бурение скважин было трудоемким и долгим. Поскольку глубина скважин была разной, бурение одной скважины могло длиться почти целое десятилетие. [4] Только в XIX веке Европа и Запад догнали и составили конкуренцию древней китайской технологии бурения скважин. [10] [5]
В течение многих лет самой длинной скважиной в мире была Кольская сверхглубокая скважина в России. С 2011 по август 2012 года рекорд удерживала скважина Сахалин-I Одопту OP-11 длиной 12 345 метров (40 502 фута) на шельфе российского острова Сахалин . [11] Скважина с увеличенным отходом от вертикали Чайво Z-44 получила титул самой длинной скважины в мире 27 августа 2012 года. Общая измеренная глубина Z-44 составляет 12 376 метров (40 604 фута). Однако скважины ERD более мелкие, чем Кольская скважина, из-за большого горизонтального смещения. В июле 2023 года Китай начал бурение глубоких скважин: одна в Сычуаньском бассейне, как ожидается, достигнет глубины 10 520 метров (34 510 футов), а другая в Таримском бассейне с запланированной глубиной 11 100 метров (36 400 футов). [12] [13]
Бурильщики могут пробурить скважину с помощью буровой установки или ручной установки. Оборудование и методы для продвижения скважины значительно различаются в зависимости от производителя, геологических условий и предполагаемой цели. Для бурения в открытом море в качестве буровой установки используются плавучие установки или платформы, поддерживаемые морским дном.
Особенно в развивающихся странах многие скважины все еще роются вручную. Рытье начинается с ручного труда с использованием основных инструментов, таких как лопаты, кирки и ломы. Рабочие выкапывают почву слой за слоем, часто используя круговые движения, чтобы создать хорошо сформированную яму. Процесс медленный и сложный, требующий командной работы и координации. Чтобы предотвратить обрушение стенок и обеспечить качество воды, скважина облицовывается такими материалами, как кирпичи, камни или бетонные кольца. Это армирование сохраняет целостность конструкции скважины и помогает предотвратить загрязнение. На дне может быть установлена бетонная платформа или плита, чтобы предотвратить попадание осадка в воду. Верхняя часть скважины закрывается крышкой, чтобы защитить ее от мусора и загрязнения. [14]
