.jpg/1280px-Drilling_boreholes_for_clean_water_(9084603915).jpg)
Скважина — это узкая шахта , пробуренная в земле вертикально или горизонтально. Скважина может быть построена для самых разных целей, включая добычу воды ( буренная водяная скважина и трубчатая скважина ), других жидкостей (например, нефти ) или газов (например, природного газа ). Это также может быть частью геотехнических исследований , оценки окружающей среды , 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, для улавливания и хранения углерода .
Инженеры и консультанты по окружающей среде используют термин «скважина» для описания всех различных типов скважин, пробуренных в рамках геотехнических исследований или экологической оценки объекта (так называемая Фаза II ESA). Сюда входят скважины, предназначенные для отбора проб почвы, проб воды или кернов горных пород, для установки оборудования для отбора проб на месте или для установки наблюдательных колодцев или пьезометров . Образцы, собранные из скважин, часто проверяются в лаборатории для определения их физических свойств или для оценки уровней различных химических компонентов или загрязнений.
Обычно скважина, используемая в качестве водяной скважины , завершается установкой вертикальной трубы (обсадной трубы) и экрана скважины, чтобы предотвратить обрушение скважины. Это также помогает предотвратить попадание поверхностных загрязнений в скважину и защищает любой установленный насос от всасывания песка и отложений. Нефтяные и газовые скважины заканчиваются аналогичным, хотя и более сложным способом.
Как подробно описано в разделе «Климат» , измерения температуры в скважине на различных глубинах могут быть эффективно « инвертированы » (математическая формула для решения матричного уравнения), чтобы помочь оценить исторические температуры поверхности.
Группы скважин малого диаметра, оснащенные теплообменниками из пластиковых труб PEX, можно использовать для хранения тепла или холода между противоположными сезонами в массе естественной породы. Этот метод называется сезонным хранением тепловой энергии . Среды, которые можно использовать для этой техники, варьируются от гравия до коренной породы. Может быть от нескольких до нескольких сотен скважин, а на практике глубины варьируются от 150 до 1000 футов. [1] [2]
Бурение скважин имеет давнюю историю. По крайней мере, во времена династии Хань (202 г. до н.э. – 220 г. н.э.) китайцы использовали бурение глубоких скважин для добычи полезных ископаемых и других проектов. Британский китаевед и историк Майкл Лоу утверждает, что скважины могут достигать глубины 600 м (2000 футов). [3] К.С. Том описывает процесс бурения: «Китайский метод глубокого сверления осуществлялся с помощью команды людей, прыгавших на балку и спускавшихся с нее, чтобы ударить по буровому долоту, в то время как буровой инструмент вращали буйволы и быки». [4] Это был тот же метод, который использовался для добычи нефти в Калифорнии в 1860-х годах (т.е. «Kicking Her Down»). [4] [5] Бронзовый завод династии Западная Хань, обнаруженный в Синлуне, Хэбэй , имел близлежащие шахтные шахты , глубина которых достигала 100 м (328 футов) с просторными площадями для добычи полезных ископаемых; шахты и комнаты были укомплектованы деревянным каркасом, лестницами и железными инструментами. [6] [7] К первому веку до нашей эры китайские мастера чугунными сверлами и бурильщиками могли бурить скважины глубиной до 4800 футов (1500 м). [8] [9] [10] К одиннадцатому веку нашей эры китайцы смогли бурить скважины глубиной до 3000 футов. Бурение скважин было трудоемким и длительным процессом. Поскольку глубина скважин варьировалась, бурение одной скважины могло длиться почти целое десятилетие. [4] Лишь в 19 веке Европа и Запад смогли догнать древнюю китайскую технологию бурения скважин и составить ей конкуренцию. [10] [5]
На протяжении многих лет самой длинной скважиной в мире была Кольская сверхглубокая скважина в России. С 2011 по август 2012 года рекорд принадлежал скважине « Сахалин-I Одопту ОП-11» длиной 12 345 метров (40 502 фута), расположенной у берегов российского острова Сахалин . [11] 27 августа 2012 года скважина с увеличенным отходом от вертикали вертикали «Чайво Z-44» завоевала титул самой длинной скважины в мире. Общая измеренная глубина скважины Z-44 составляет 12 376 м (40 604 фута). Однако скважины ERD более мелкие, чем Кольская, из-за большого горизонтального смещения. В июле 2023 года Китай начал бурение глубоких скважин: одна в бассейне Сычуани, как ожидается, достигнет глубины 10 520 метров (34 514 футов), а другая в бассейне Тарима с запланированной глубиной 11 100 метров (36 417 футов). [12] [13]
Бурильщики могут бурить скважину с помощью буровой установки или буровой установки с ручным управлением. Машины и методы продвижения скважины значительно различаются в зависимости от производителя, геологических условий и предполагаемой цели. Для морского бурения в качестве буровой установки используются плавучие агрегаты или платформы, опирающиеся на морское дно.
Многие скважины до сих пор копаются вручную, особенно в развивающихся странах. Копание начинается с ручного труда с использованием основных инструментов, таких как лопаты, кирки и ломы. Рабочие выкапывают почву слой за слоем, часто круговыми движениями, чтобы создать яму правильной формы. Этот процесс медленный и трудоемкий, требующий командной работы и координации. Чтобы предотвратить обрушение стенок и обеспечить качество воды, скважину облицовывают такими материалами, как кирпичи, камни или бетонные кольца. Такое армирование сохраняет целостность конструкции скважины и помогает предотвратить загрязнение. На дне можно установить бетонную платформу или плиту, чтобы предотвратить попадание осадка в воду. Верх скважины закрывается колпачком для защиты от мусора и загрязнения. [14]
