Бурение скважин

Когда глубина колодца достигала слоёв земли, богатых рассолами, колодец ещё немного углубляли и закрепляли сруб. С течением времени на дне накапливался рассол, который вычерпывали обыкновенной бадьёй. Такая технология широко применялась практически повсеместно и в эпоху Древнего мира, и в средние века. Однако, по мере истощения верхних горизонтов, приходилось осваивать всё большие глубины, и на смену колодцам пришли скважины.

Добыча и переработка рассола: А – солеварни; В – разрисованные вывески; С – первое отделение; D – среднее отделение; Е – заднее отделение; F – окна в задней стене; G – окно в кровле; H – колодец; I – колодец другого устройства; К – ушат; L – носильный шест; М – вилы, на которые уставшие носильщики опирают шест (из труда Г. Агриколы, «12 книг о металлах»)

Бурение скважин как способ разрушения горных пород для различных хозяйственных надобностей человечество применяло с давних времен. Исследования египетских пирамид и каменоломен показывают, что при добыче и обработке камня применяли сверление довольно глубоких шпуров. Оно производилось медной трубкой или стержнем, под который подсыпались зёрна кварца; для охлаждения трубки в неё подливалась вода. В Древнем Египте применялось и ударное бурение – долбление пород ударами медных клиньев, зубил и резцов. Зарождение собственно бурения – получения глубокого отверстия в недрах земли – произошло в Китае в 1-м тысячелетии до н. э., когда ударное бурение начали применять для проходки скважин на воду глубиной до500 м.

В средневековье главнейшую принадлежность большинства солеваренных заводов составляли трубы и варницы. С помощью труб рассол извлекался из недр земли и транспортировался к местам переработки, а в варницах он освобождался от воды и посторонних примесей.

История отечественного бурения началась в XII–XIV вв., когда на северо-западе европейской части России и в Предуралье стали добывать подземные рассолы из скважин. Первые «трубы» глубиной до174 м были проведены на Тотемских соляных промыслах в Вологодской области. Уже к началу XVI в. в Тотьме использовались скважины глубиной до200 м., а в конце XVIII в. была пробурена скважина глубиной268 м. В этом же городе историком Н.Н. Прозоровым в1867 г. была обнаружена самая древняя отечественная инструкция по проведению буровых работ: «Роспись, как зачат делать новая труба на новом месте», которая датируется XV–XVI вв. В ней используются 128 специальных русских буровых терминов, свидетельствующих о самобытности этого промысла.

Отечественными мастерами была разработана оригинальная технология бурения специальных «рассолоподъёмных» скважин. Буровой инструмент – кованые долота и сверла (желонки) укреплялся на еловых шестах, скреплённых железными скобами.

Желонки (а) и долота (б) из коллекции буровых инструментов Усольских и Ленвенских соляных промыслов Строгановых. Желонки (в) – шелом для очистки скважин от песка и гальки; (г) – тюрик с клапаном для очистки обводнённых скважин от песка и других наносов.
Дар С.А. Строганова Политехническому музею,1896 г.

В мягких породах с глубины 25…30 м, бурение велось сверлением – вращательным способом («ходом») инструментами вращательного бурения, твёрдые породы проходились ударным способом («боем») различными долотами. Продолжительность бурения скважины составляла от 3 до 5 лет. При этом, например, только в Тотьме в конце XVII в. функционировали 133 скважины.

Начинали бурение широким буравом. С погружением бурава для предупреждения обвала земли в углубление вставляли круглую деревянную трубу, которая называлась матицей. Когда доходили до первого твёрдого слоя земли, формировали порог – закраину, на который устанавливали (садили) матицу. После укрепления матицы бурение производили более узким буравом и продолжали работу до тех пор, пока не доходили до слоя, богатого рассолом известной «доброты». «Доброту рассола» (крепость) определяли особым инструментом, который в более позднее время получил название ареометра. Первоначально ареометром служил пустотелый деревянный волчок, на боках которого были сделаны деления (градусы), называвшиеся «лотами». Позднее его заменил латунный солемер, а в XIX в. был создан ареометр из стекла.

Если по ареометру добываемый из трубы рассол оказывался достаточной доброты, вполне пригодный для варки соли, бурение останавливалось, формировали новый порог и на него от поверхности земли спускали более тонкие, чем матица, трубы, которые на Руси назывались «весёлыми». «Весёлые» трубы большей частью изготовлялись из меди. После укрепления и посадки «весёлых» труб бурение продолжалось на небольшую глубину третьим, наиболее узким, буравом. Эта последняя часть углубления называлась «копёж», потому что здесь накапливался рассол. В XVII в. скважины достигали 300…400 м и более, так как крепкий рассол в большинстве случаев находился на значительной глубине.

Способы подведения соляного рассола 

Иногда при бурении скважины находили провалы (подземные соляные озёра), наполненные рассолом. Из таких озёр рассол по трубе поднимался самотёком и в первое время даже бил фонтаном. Однако, как правило, рассол приходилось поднимать из трубы искусственно. Для этого в медные трубы опускали бадьи в виде цилиндра, имевшие на дне, как обыкновенная помпа (насос), кожаный клапан. Бадья вмещала около четырёх ведер рассола. Бадью вытаскивали с помощью ворота. Позднее рассол выкачивали из трубы особыми машинами с конным приводом. Рассол по желобам или бревенчатым трубам стекал в варницу.