В настоящее время существуют следующие способы бурения скважин.

1. Вращательное на бурильных трубах, как с промывкой жидкостями (или с продувкой сжатым воздухом), так и без промывки (медленно-вращательное бурение ложками и змеевиками и бурение с помощью шнеков). Бурение скважин без промывки производится в мягких породах на небольшие глубины. Бурение с промывкой жидкостями (или с продувкой воздухом) подразделяется на роторное и колонковое. Готорное бурение осуществляется в мягких, средней твердости и твердых породах с помощью различных нородоразрушающих инструментов: долот режущего типа, шарошечных и колонковых долот. Глубины скважин при роторном бурении колеблются в широких пределах. Некоторые скважины, пробуренные на нефть и газ в последние годы, достигли глубины 7—8 км. Как правило, эти скважины имеют большие начальные и конечные диаметры. Колонковое бурение осуществляется в различных породах с помощью алмазных и твердосплавных коронок и долот, а также чугунной или стальной буровой дроби.

2. Ударно-канатное бурение и вибробурение с поверхностными вибраторами. Ударно-канатное бурение находит широкое применение при разведке россыпных месторождений полезных ископаемых, а также при проводке гидрогеологических скважин. Вибробурение осуществляется в мягких и средней твердости породах (глины, пески, глинистые сланцы и др.).

3. Ударно-вращательное бурение погружными машинами (гидроударники, пневмоударники, погружные вибраторы). В благоприятных геологических условиях применение этих машин обеспечивает повышение производительности бурения в крепких породах в 1,5—2 раза и снижение стоимости до 30% по сравнению с бурением дробью.

4. Бурение скважин с применением новых физических методов и технических средств. К таким методам относятся: термическое (огнеструйное) бурение, гидравлическое, с помощью взрывов, ультразвуковых колебаний, электрогидравлического эффекта и др. Однако перечисленные методы бурения находятся еще в стадии исследований или опытных работ.

В настоящее время наиболее распространенным способом проводки геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые является вращательное колонковое бурение.

Объемы колонкового бурения при поисках и разведке твердых полезных ископаемых ежегодно возрастают и к 1970 г. должны составить более 19,0 млн. м.

В 1965 г. 64% общего объема колонкового бурения было выполнено твердыми сплавами; 23,5 — дробью; 5 — алмазами; около 0,4 — гидроударниками с твердосплавными коронками. Около 6,6% метража скважин бурилось без отбора керна. Средние глубины скважин, пробуренных за истекшее семилетие, составили немногим более 100 м (1959 г. — 103 м, 1965 г. — 108 м). Скорость бурения (на станок в месяц) за это время возросла с 256 м в 1958 г. до 311,4 м в 1965 г., т. е. увеличилась на 21,6%. Таким образом, среднегодовой рост скорости бурения составил около 3%.

Бурение геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые производилось до 1947 г. отечественными станками вращательного бурения КАМ-500 и КА-2М-300, зарубежными — фирмы Крелиус, ВИРТ и т. п. и станками ударно-канатного бурения.

Значительный рост объемов бурения скважин, увеличение их глубин и низкая производительность бурения, переставшая удовлетворять современным требованиям, определили необходимость перевооружения геологической службы страны более совершенными техническими средствами. Первым этапом перевооружения буровыми станками на глубины бурения от 300 до 1200 м явилось создание в 1947-1948 гг. станков ЗИФ-ЗОО, ЗИФ-650А и ЗИФ-1200А.

Станки ЗИФ предназначались для бурения твердыми сплавами и дробью. Для своего времени они являлись значительным достижением нашей промышленности и по своим конструктивным и эксплуатационным качествам были на уровне лучших образцов ведущих зарубежных фирм. Буровые станки ЗИФ отличаются высокой надежностью, долговечностью, удобством обслуживания при невысокой стоимости по сравнению с аналогичными зарубежными моделями. Производительность бурения станками ЗИФ по сравнению со станками RAM возросла примерно в 2,5 раза.

С открытием отечественных месторождений алмазов появилась возможность использования для геологоразведочного бурения высокопроизводительного алмазного инструмента. Возникла необходимость изменения технических характеристик бурового оборудования в сторону повышения приводных мощностей и верхних пределов скоростей вращения шпинделя (до 800—1000 об/мин).

В соответствии с возросшими технологическими требованиями перед буровым машиностроением была поставлена задача создания новой буровой техники. Работы по второму этапу перевооружения геологоразведочной службы новой техникой были начаты в 1957— 1960 гг. В период 1957—1966 гг. были созданы буровые станки типа ВИТР-2000, СБА-500, СБА-800, буровые насосы НБ-11Э, НГР-250/50, ГР-16/40, передвижные мачты МР-5, приспособления для свинчивания и развинчивания бурильных труб, полуавтоматические элеваторы и др. Разработан нормальный ряд и конструкции бурильных и обсадных труб и их соединений повышенной прочности, обеспечивающих проведение бурового процесса при высоких оборотах породо-разрушающего инструмента, что позволяет успешно внедрять новые высокопроизводительные методы бурения. Разработаны и выпускаются серийно твердосплавные коронки и шарошечные долота малых диаметров (59 и 76 мм), позволяющие работать в породах VII—XI категорий буримости.

Весьма перспективным является внедрение специальной новой техники для бурения в зонах, осложнений, особенно эжекторных снарядов обратной промывки и снарядов местной промывки, обеспечивающих существенное повышение выхода керна. Это эрлифтные насосы НЭ-50П и НЭ-63,5П, предназначенные для создания замкнутой призабойной циркуляции промывочной жидкости в скважине за счет энергии сжатого воздуха; колонковые снаряды с обратной забойной циркуляцией жидкости КСОП — снаряды эжекторного типа, предназначенные для бурения с отбором керна в породах, разрушающихся промывочной жидкостью, сильно трещиноватых или перемежающихся по твердости, а также в породах рыхлых, сыпучих и плывучих, относящихся к II—IV категориям буримости.

Применение способа обратной призабойной промывки за счет более эффективной очистки забоя обеспечивает:
а) повышение стойкости породоразрушающего инструмента и механической скорости бурения;
б) увеличение проходки за рейс;
г) проходку скважин ниже зон поглощения без крепления обсадными трубами.

Разработаны и изготовлены макеты новых технических средств (пакеры, дозаторы, смесители и др.) для проведения тампонажных работ в скважинах, а также новые тампонирующие смеси для изоляции зон поглощения; конструкции керно-и газоотборников, позволяющих производить качественный отбор проб угля с сохранением природной газоносности при разведке месторождений каменного угля; аппаратура для контроля следующих параметров режима бурения: давления на забой (индикаторы веса), количества промывочной жидкости (расходомеры), момента вращения бурильной колонны, скорости проходки, числа оборотов бурового инструмента.

Однако широкое внедрение алмазного бурения и задачи механизации и автоматизации вспомогательных операций при проводке скважин выдвигают новые требования перед буровым машиностроением. В связи с этим начата подготовка третьего этапа перевооружения геологоразведочной службы буровой техникой. С этой целью во Всесоюзном научно-исследовательском институте методики и техники разведки (ВИТР) выполнена работа по установлению типоразмеров буровых установок, предназначенных для проводки скважин различного целевого назначения на твердые полезные ископаемые. Результатом этой работы явился новый ГОСТ 7959—64 на установки колонкового бурения УКБ-12/25; УКБ-25/50; УКБ-50/100; УКБ-100/200; УКБ-200/300; УКБ-300/500; УКБ-500/800; УКБ-800/1200; УКБ-1200/2000 и УКБ-2000/3000 *. В соответствии с ГОСТ 7959—64 установки для колонкового бурения должны изготовляться в исполнениях, указанных в табл. 1.

Отличительными особенностями новых комплексных буровых установок будут: повышенные скорости вращения шпинделя (до 1500 об/мин), увеличенные мощности привода, улучшенная разбор-ность и монтажеспособность, максимально возможная механизация трудоемких операций. Буровые установки этого ряда будут иметь различные модификации (стационарная, самоходная, передвижная, разборная, специальная — для работы в подземных выработках).

При разработке этих установок и их модификаций будет осуществлена широкая (внутри и между типоразмерами) унификация узлов и деталей. Будут учтены достижения технологии бурения и ее прогресс на ближайшие годы, а также ведущиеся в настоящее время работы в области новых методов разрушения горных пород. Создание таких установок позволит широко внедрить новые прогрессивные способы бурения с высокой производственной отдачей.

Разборные буровые установки, предназначенные для работ в труднодоступных и труднопроходимых районах, в случае необходимости транспортировки их вручную, выоком или волоком, должны разбираться на узлы (кроме силовых приводов) весом, кг, не более: УКБ-12/25 и УКБ-25/50 – 30; УКБ-50/100 – 50; УКБ-100/200 -80; УКБ-200/300 – 125; УКБ-300/500 – 200; УКБ-500/800 – 300.

Широкое внедрение новых прогрессивных способов бурения и технических средств позволит в текущем пятилетии почти полностью заменить малопроизводительное дробовое бурение алмазным и повысить объемы алмазного бурения в 4 раза, а бескернового — в 3 раза, увеличить объемы бурения с продувкой воздухом, значительно повысить объемы бурения гидро- и пневмоударными погружными машинами. Резко возрастут к 1970 г. объемы бурения геологоразведочных скважин колонковыми шарошечными долотами, объемы бурения с применением аэрированной жидкости, а также твердосплавными коронками малого диаметра (46—76 мм).