bušotina, u rudarstvu i geotehnici, objekt izrađen bušenjem od početne točke na Zemljinoj površini ili od dna vodenih površina do konačne dubine. Položaj bušotina u prostoru određen je promjerom, duljinom i nagibom. Služe za potrebe istraživanja ili eksploatacije mineralnih sirovina, utiskivanje fluida u ležište ugljikovodika te poboljšanje svojstava stijena i tala pri izvođenju građevinskih zahvata. Istražne bušotine izrađuju se za prikupljanje uzoraka stijenskoga materijala bušenjem na jezgru (jezgrovanje) ili na ispuh. Proizvodne bušotine rabe se za posredno ili neposredno dobivanje čvrstih mineralnih sirovina ili fluida. Razlikuju se minske bušotine za smještaj eksplozivnoga punjenja, bušotine velikog promjera za neposredno dobivanje čvrstih mineralnih sirovina (Auger bušotine), bušotine za dobivanje mineralnih sirovina otapanjem ili uplinjavanjem te bušotine za crpenje fluida ili njegovo utiskivanje u ležište. Geotehničke bušotine služe za poboljšavanje mehaničkih svojstava stijena i tla, ugrađivanje mjerne opreme za praćenje promjena radne sredine te istražne radove. Bušenjem se smatra i izradba tunela strojevima za kontinuirani punoprofilni iskop, te metoda mikrotuneliranja za polaganje cjevovoda i kabela komunalne infrastrukture.

Tehnologija izradbe bušotina određena je svojstvima materijala u kojem se izrađuju te njihovom konačnom namjenom. Konvencionalne su metode izradbe bušotina udarna, rotacijska, udarno-rotacijska te žrvanjska metoda. Udarna metoda bušenja rabi se uglavnom za plitka istražna bušenja koristeći se načelom kinetičke energije pri udaru padajućeg alata. Rotacijska metoda temelji se na rezanju mekših stijena krunom s oštricama. Udarno-rotacijska metoda ostvaruje se djelovanjem udaraca koji se bušaćim čekićem nanose na šipku, odn. bušaću krunu koja rotira ili se diskontinuirano zakreće, čime se ostvaruje djelovanje udaraca na neporemećeni dio stijene. Djelovanje žrvanjske metode temelji se na konstrukciji krune sastavljene od više žrvanja nezavisno koso uležištenih u odnosu na os krune. Osnim potiskivanjem i rotacijom krune ostvaruje se višestruko djelovanje zubâ žrvnjeva te drobljenje i fragmentiranje stijene. Alternativne metode izradbe bušotina koriste se toplinskom energijom, energijom ultrazvučnih vibracija, mlaza fluida, eksploziva, lasera, nuklearnom energijom te otapanjem kemikalijama.

Bušotine u naftnome rudarstvu

Bušotine u naftnom rudarstvu su naftno-rudarski objekti izrađeni za potrebe istraživanja ili eksploatacije sirove → nafte, → prirodnoga plina, → geotermalnih voda ili za utiskivanje bilo kojeg fluida u ležište ugljikovodika. Prema svojoj namjeni mogu biti istražne, ocjenske, proizvodne (eksploatacijske) ili utisne. Istražna bušotina rabi se za utvrđivanje postojanja, položaja i oblika ležišta ugljikovodika ili geotermalnih voda i njihove količine i kakvoće, odn. utvrđivanje postojanja geoloških struktura prikladnih za skladištenje prirodnoga plina ili trajno zbrinjavanje CO₂. Ocjenska bušotina izrađena je u okviru istraživanja unutar ocjenskoga područja, sa svrhom utvrđivanja ležišta (ili više njih) u smislu debljine i lateralnoga dosega te procjene količina pridobivenih ugljikovodika ili geotermalnih voda te uvjeta eksploatacije, odn. potvrđivanja geoloških struktura pogodnih za skladištenje prirodnoga plina ili trajno zbrinjavanje CO₂. Proizvodnom bušotinom eksploatiraju se nafta, plin ili geotermalna voda. Utisna bušotina rabi se za utiskivanje bilo kojeg fluida (slojna voda, CO₂ i dr.) u ležište ugljikovodika radi povećanja iscrpka te za utiskivanje otpadnih tehnoloških fluida ili CO₂ radi njihova odlaganja u podzemlje.







Za izradbu naftnih, plinskih i geotermalnih bušotina služi bušaće postrojenje na kopnu ili bušaća platforma (→ pučinsko inženjerstvo, sv. 1). S obzirom na izvedbu u podzemlju, navedene bušotine dijele se na vertikalne (ležište izravno ispod ušća bušotine) te usmjerene ili horizontalne (kanal bušotine otklonjen od vertikale). Također, moguće je i iz postojećega kanala izraditi novi kanal bušotine (bočne bušotine; engl. re-entry wells) ili više kanala (višekanalne bušotine; engl. multilateral wells). Razvojem tehnologije povećavala se mjerena duljina kanala bušotina uz smanjenje stvarne vertikalne dubine, te se danas izrađuju bušotine horizontalnoga dosega i više od šest puta većega od stvarne vertikalne dubine. Bušenjem koso usmjerenih bušotina, a osobito onih horizontalnih, razvojem tehnologije materijala te modernih sustava i opreme ostvaruju se mnoge prednosti i povećava se iscrpak ugljikovodika iz postojećih i novih ležišta.

Većina naftnih i plinskih bušotina vertikalna je i izrađuje se primjenom klasičnog niza bušaćih alatki. Kontinuirano ispiranje kanala bušotine tijekom bušenja ostvaruje se cirkulacijom isplake. Nakon dosega predviđene dubine, u izrađeni kanal ugrađuje se kolona čeličnih zaštitnih cijevi i protiskuje cementna kaša u izacijevni prstenasti prostor. Nakon stvrdnjavanja cementne kaše bušenje se nastavlja novim sastavom bušaćih alatki do sljedeće planirane dubine. U slučaju komercijalnog otkrića ugljikovodika, a radi njihova pridobivanja, bušotina se oprema odgovarajućom tipskom površinskom i podzemnom opremom.

Razvoj izradbe bušotina

Bušenje je jedna od drevnih ljudskih aktivnosti koje je razvoj potaknut potrebom za dobivanjem mineralnih sirovina, pitke vode ili različitih graditeljskih projekata i pothvata. Tragovi bušenja pronađeni su na egipatskim piramidama, građenima od 2500. pr. Kr., gdje su pronađene jezgre bazalta i opsidijana (vulkanskoga stakla) duljine 0,5 m. U Kini se bušenje spominje 1100. pr. Kr. unutar dinastije Chou, a Konfucije (oko 551−479. pr. Kr.) spominje bušene bunare dubine nekoliko stotina stopa bez zapisa o alatima i tehnikama bušenja. Leonardo da Vinci skicirao je u XV. st. bušilicu s reznim alatom koji se danas rabi pri bušenju Auger metodom. Razvoj bušenja bio je uvjetovan primjenom energije eksploziva (crnoga baruta), odn. smještanjem naboja u bušotine minirane stijene. Tehnologija bušenja i miniranja razmatrala se 1613. u Freibergu u Njemačkoj. Metode i strojevi te oprema za bušenja razvili su se na načelima ručnoga bušenja tijekom industrijske revolucije, koja je omogućila primjenu mehaničke energije te mogućnost proizvodnje strojeva. Prvu primjenu energije pare pri mehanizaciji vertikalnoga bušenja uveo je Isaac Singer, ujedno i konstruktor prvoga praktičnoga šivaćeg stroja. Godine 1839. patentirao je bušaći stroj koji se sastojao od teškog alata podizanoga parnim strojem koji je slobodno padao. Prvu bušilicu namijenjenu horizontalnom bušenju, koja nije ovisila o sili gravitacije, izumio je J. J. Couch. Energija pare rotirala je zamašnjak koji je preko zupčanika i ekscentričnog mehanizma pokretao okvir u kojem se nalazilo dlijeto.

Prvom naftnom bušotinom u svijetu smatra se bušotina dubine 21 m u SAD-u koju je 1859. izbušio Edwin Laurentine Drake pokraj Titusvillea u Pennsylvaniji. Prema nekim izvorima početkom naftne industrije smatra se 1858., kada je kanadski poduzetnik James Miller Williams izbušio prvu naftnu bušotinu blizu grada nazvanog Oil Springs te iz nje počeo pridobivati 60 barela nafte na dan. Jedan od začetnika masovne proizvodnje nafte, → Antun Lučić, prvi je put u povijesti bušenja primijenio isplaku. Prva horizontalna naftna bušotina izbušena je i opremljena 1929. u Teksasu. Polikristalinska dlijeta (engl. polycrystalline diamond compact drill bits; PDC drill bits) s PDC reznim elementima koja smanjuju trošenje dlijeta i omogućuju postizanje većega napretka bušenja uvedena su 1972. U Rusiji, nedaleko od Murmanska, 1989. izbušena je za potrebe znanstvenih istraživanja bušotina Kola Superduboka dubine 12 290 m koja je i danas najdublja bušotina u svijetu. Uvođenjem bušivih dlijeta 2003 (engl. drillable casing bit) povećana je uspješnost izradbe bušotina. Bušenje uz primjenu kolone zaštitnih cijevi (engl. casing drilling) započelo je 1999.







Godine 2015. najdulja bušotina u svijetu bila je bušotina velikog dosega 0-14, duljine kanala 13 500 m te s horizontalnim dosegom od 12 033 m, izbušena u sklopu projekta Sakhalin-1 koji obuhvaća naftna i plinska polja Chayvo, Odoptu i Arkutun Dagi locirana u moru sjeveroistočno od obale ruskog otoka Sakhalina. Trenutačno je najdulja bušotina na svijetu (15 000 m) na eksploatacijskome polju Chayvo izrađena 2017. Među najveće svjetske kompanije koje se bave bušenjem ubrajaju se Schlumberger, Halliburton, Baker Hughes, Petrofac, Weatherford, China Oilfield Services Limited, Nabors Industries, Transocean i Ensco Rowan (Valaris). Svjetski proizvođači opreme su Tesco Corporation, Baker Hughes, Cameron International, Dri-Quip, Inc., Hydril, Smith International, Inc., National Oilwell Varco i dr.

Primjena bušenja u Hrvatskoj

Iako je strojno bušenje zabilježeno već 1881. u rudnicima ugljena u Istri, njegova šira uporaba u Hrvatskoj za potrebe rudarstva i graditeljstva započela je početkom XX. st. kada su se pojavile sprave za rotacijsko bušenje (vrtanje). Nakon II. svj. rata u Golubovečkim ugljenokopima i Istarskim ugljenokopima Raša rotacijsko bušenje rabilo se za izradbu minskih bušotina.

Prve naftne bušotine izrađene su u razdoblju 1886−89. na području Peklenice u Međimurju. Tijekom rudarskoga načina crpenja nafte iz okna Martin, njemačko poduzeće Petrol je dubokim bušenjem u istočnome dijelu Moslavine 1941. otkrilo prvo naftno polje u Hrvatskoj Gojlo. U razdoblju od 1952. do danas izrađeno je oko 4500 istražnih i razradbenih bušotina. Od toga je trenutačno oko 1200 eksploatacijskih naftnih bušotina i oko 200 eksploatacijskih plinskih bušotina. Izradbu bušotina uglavnom izvodi kompanija → Crosco, članica INA grupe, koja je izbušila više od 4000 bušotina ukupne duljine veće od 6 300 000 m, a posjeduje osam bušaćih i 17 remontnih kopnenih postrojenja tipa National, Emsco, Midco, Ideco, Skytop te jednu samopodižuću bušaću platformu (eng. jack up rig) Labin. Najdublju bušotinu na kopnu RH, Orešac 2 blizu Orešca kraj Suhopolja dubine 6047 m, izradilo je poduzeće Crosco 1982. i tada je bila najdublja kopnena bušotina u Europi.









Najveće bušaće postrojenje National-801 počelo je s radom 1989. izradbom bušotine Miljanićevo-1. Na prostoru Dinarida 1959−81. izrađeno je 26 istražnih bušotina, a bušenje na prvoj bušotini u Jadranskom moru, istražnoj bušotini Jadran 1 nasuprot Dugom otoku, započelo je 1970. korištenjem unajmljene francuske bušaće platforme Neptun. Godine 1973. istražnom je bušotinom Jadran 6 otkriveno prvo i ujedno najveće plinsko polje Ivana u sjevernom Jadranu. Izradba istražnih bušotina na Jadranu poslije se odvijala s bušaćih platformi Panon (bušotina Jadran 11, 1977), Zagreb 1 (1981) i Labin (1983). U istraživanju srednjeg (27 bušotina) i južnog Jadrana (šest bušotina) uz poduzeće INA Naftaplin sudjelovale su i svjetske naftne kompanije Agip, Chevron, Texaco i Hispanoil (1982−87), ali nisu otkrivene komercijalne količine ugljikovodika. Tijekom istraživanja jadranskoga podmorja izrađeno je približno 140 bušotina. Najdublje istražne bušotine su Susak more (6725 m) i Jadran 10 (6014 m). S bušaće platforme Panon poduzeće Crosco izradilo je u međunarodnim vodama, u Tršćanskom zaljevu, 1979. bušotinu Amanda 1 Bis duboku 7305 m koja je tada bila najdublja odobalna bušotina u ovome dijelu Europe.







Bušenje se u RH uglavnom izvodi za potrebe rudarstva i građevinskih projekata te crpenja vode ili dobivanja geotermalne energije. Za razliku od bušenja u naftnome rudarstvu koje provode velika poduzeća, bušenje za potrebe građevinarstva i rudarstva izvodi veći broj manjih poduzeća koja svoje usluge nude u RH i susjednim zemljama.

Visoko školstvo, znanost i publicistika

Odjel za bušenja i pridobivanje nafte i plina ustrojen je početkom 1962. u okviru Rudarskog odsjeka Kemijsko-prehrambeno-rudarskog fakulteta (→ Tehnički fakultet u Zagrebu; sv. 4). Nastavu iz područja bušenja vodio je osnivač studija naftnoga rudarstva → Svetislav Lazić, autor prvih skripta iz područja naftnoga rudarstva, koji je i prevodio strane udžbenike na hrvatski jezik te sastavio Englesko-hrvatskosrpski naftni rječnik (1976). Velik doprinos problematici bušenja u naftnome rudarstvu ostvarili su → Ivo Steiner, Boris Kavedžija, Davorin Matanović, → Nediljka Gaurina-Međimurec i → Zdenko Krištafor. Trenutačno se nastavna, znanstvena i stručna djelatnost iz područja tehnologije izradbe i opremanja bušotina odvija u Zavodu za naftno-plinsko inženjerstvo i energetiku (predstojnik Vladislav Brkić) zagrebačkog → Rudarsko-geološko-naftnoga fakulteta. Današnji kolegij Bušenje za studente rudarstva osnovan je 2006., prvi nositelj i osnivač kolegija je → Trpimir Kujundžić, a slijede ga Mario Dobrilović i Vječislav Bohanek. Na → Geotehničkom fakultetu u Varaždinu (sv. 3) izvodi se kolegij Tehnologija bušenja (nositelj Stjepan Strelec).

Od mnoštva stručnih i znanstvenih publikacija iz problematike bušenja, odn. izradbe bušotina ističu se djela Polimeri u isplakama (I. Steiner, 1983), Izrada bušotina. Priručnik s primjerima (B. Kavedžija, N. Gaurina-Međimurec, Z. Krištafor, 1990), Tehnologija vodoravnoga bušenja (I. Steiner, 1994), Tehnologija izrade bušotina (M. Zelenika, 1995), Cijevne alatke pri opremanju i održavanju bušotina (D. Matanović, 1999), Tehnika izrade bušotina. Priručnik s primjerima (D. Matanović, 2007), Opremanje i održavanje bušotina (D. Matanović, 2011) i dr.