Скважина представляет собой узкую шахту , пробуренную в земле вертикально или горизонтально. Скважина может быть построена для различных целей, включая добычу воды , других жидкостей (например, нефти ) или газов (например, природного газа ), в рамках геотехнических исследований , оценки состояния окружающей среды , разведки полезных ископаемых , измерения температуры и т. д. пилотная скважина для установки пирсов или подземных коммуникаций, для геотермальных установок или для подземного хранения нежелательных веществ, например, для улавливания и хранения углерода .
Инженеры и консультанты по охране окружающей среды используют термин « скважина » для собирательного описания всех различных типов скважин, пробуренных в рамках геотехнических исследований или оценки состояния окружающей среды (так называемая фаза II ESA). Сюда входят скважины, пробуренные для сбора проб почвы, проб воды или кернов горных пород, для продвижения оборудования для отбора проб на месте или для установки контрольных колодцев или пьезометров . Образцы, отобранные из скважин, часто тестируются в лаборатории для определения их физических свойств или для оценки уровней различных химических компонентов или загрязняющих веществ.
Как правило, скважина, используемая в качестве водяной скважины , завершается установкой вертикальной трубы (обсадной трубы) и скважинного экрана, чтобы предотвратить обрушение скважины. Это также помогает предотвратить попадание поверхностных загрязняющих веществ в скважину и защищает любой установленный насос от засасывания песка и отложений. Нефтяные и газовые скважины заканчиваются аналогичным, хотя обычно и более сложным способом.
Как подробно описано в прокси (климат) , измерения температуры скважины на ряде различных глубин 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, могут использоваться для хранения тепла или холода между сезонами в массе естественной породы. Этот метод называется сезонным хранением тепловой энергии . Среда, которую можно использовать для этой техники, варьируется от гравия до коренной породы. Буровых скважин может быть от нескольких до нескольких сотен, а на практике их глубина колеблется 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 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 бурения осуществлялся командой мужчин, которые прыгали на балку и сбрасывали ее, чтобы ударить по буровому долоту, в то время как буровой инструмент вращали буйволы и волы». [4] Это был тот же метод, который использовался для добычи нефти в Калифорнии в 1860-х годах (т.е. «Kicking Her Down»). [4] [5]Литейный завод по производству бронзы династии Западная Хань, обнаруженный в Синлуне, Хэбэй , имел близлежащие шахтные шахты , которые достигали глубины 100 м (328 футов) с обширными районами добычи; шахты и помещения были укомплектованы деревянным каркасом, лестницами и железными инструментами. [6] [7] К первому веку до нашей эры китайские мастера чугунных сверл и бурильщиков могли бурить скважины глубиной до 4800 футов (1500 м). [8] [9] [10] К одиннадцатому веку нашей эры китайцы смогли пробурить скважины глубиной до 3000 футов. Бурение скважин было трудоемким и длительным. Поскольку глубина отверстий была разной, бурение одной скважины могло длиться почти целое десятилетие. [4]Только в 19 веке Европа и Запад смогли догнать и соперничать с древней китайской технологией бурения скважин. [10] [5]