Нефть в сосуде найдена
История нефти. Как все начиналось
Когда речь заходит об истории нефти, обычно затрагиваются вопросы первых в мире скважин и ее добычи в промышленных масштабах. На самом деле человек был знаком с нефтью еще до нашей эры. Мировая история нефти затрагивает времена более 5 тысяч лет назад, когда древние цивилизации не только приписывали нефти магические свойства и божественное начало, поскольку не понимали ее происхождение, но и использовали нефть, битум и асфальт в повседневной жизни.
Первые способы добычи
«Если в стране будет найден источник нефти,
царь ее сделается всемогущим»
Примета вавилонян
До конца Средневековья люди собирали нефть и асфальт только в местах их естественных выходов на поверхность – из горных пород и водных источников. Позже появился более продвинутый способ добычи – колодезный.
История нефти
По описанию Геродота на греческом острове Занте (совр. Закинф) в Ионическом море люди добывали нефть длинными шестами с миртовой веткой на конце. С веток нефть сливали в неглубокую яму, и по мере ее наполнения разливали по сосудам.
Знакомы с нефтью уже в XV веке были индейцы племени Сенека, населявшие территории от современного штата Нью-Йорк до реки Аллегейни штата Пенсильвания. Сенеки для сбора нефти приспособили перья и ткань. Если на поверхности водоема обнаруживалось черное пятно, его накрывали тканью. Затем, когда ткань пропитывалась нефтью, ее отжимали в корыто. Нефть добавляли в краску для тела или использовали при растираниях как тонизирующее средство. А вязкий природный битум служил материалом для крепления наконечников стрел и копий.
В трудах древних историков (Корнелий Тацит, Страбон) часто встречаются упоминания о добыче битума в Мертвом море. Отделившиеся куски битума всплывали на поверхность, людям оставалось только их собрать. Кочевники Набатеи, населявшие в IV веке до н.э территорию от Мертвого моря до Акабского залива, продавали битум в Египет.
На месте древнего поселения Тиритаки (совр. Керченский полуостров), основанного около VI века до н.э., при раскопках была найдена амфора с нефтью. Вероятно, нефть в ней сохранилась благодаря тому, что амфора долгое время лежала в земле под углом, а соломенная пробка пропиталась нефтью. Окисляясь, нефть превратилась в твердую смолу, обеспечив полную герметичность сосуда. Предполагается, что здесь использовался ямный способ добычи – в вырытую неглубокую яму, быстро наполнявшуюся нефтью, опускали куски шерсти или войлока, а затем отжимали в сосуды. Подобные ямы были найдены на Таманском полуострове, Иране, Ираке, Ферганской долине.
В «Истории» Геродота рассказывается о нефтяных колодцах Персии. Нефть из колодца вычерпывали половиной винного бурдюка, а затем отстаивали, чтобы примесь асфальта и песка осела, а нефть осталась на поверхности.
Арабский географ Масуди (X век н.э) и Марко Поло (путешествующий по миру в 1272 г.) упоминают о нефти в Баку. По их словам здесь находилось два источника: из одного добывали черную и синюю нефть, из другого – белую и желтую. Марко Поло писал, что добытую нефть грузили на верблюдов и развозили по всей стране. Вплоть до XIX века Баку являлся крупным поставщиком нефти в Иран, Индию, государства Средней Азии. В Индии нефть ценили последователи зороастризма, пользуясь ею для поддержания «вечного огня» в своих обрядах.
В Европе, на территориях современных Германии, Польши, Румынии, Италии и Франции, в средние века были известны выходы нефти. Технологию добычи здесь переняли от арабов. Даже когда питьевую воду уже стали получать с помощью скважин, нефть все еще добывали с помощью собирания с поверхностей водоемов и ям.
Другая, долгое время остававшаяся закрытой от других, древняя цивилизация Китая также не была в стороне. Пока в других частях света нефть отжимали из тряпок и черпали из колодцев, в Китае уже освоили бурение. В 250 году до н.э. инженер-строитель Ли Бин изобрел ударно-канатный способ бурения скважин. И, хотя для этого использовались бамбуковые шесты с медными приспособлениями, а бурить одну скважину могли годами, удавалось проникнуть на глубину в 1000 метров. Для сравнения — глубина первой давшей нефть скважины Э. Дрейка составляет всего 21 метр. Помимо этого Китай первым научился транспортировке газа при помощи трубопровода из бамбука. После маньчжурского завоевания в XVIII веке китайцы утратили свои знания, а добыча нефти и газа практически прекратилась. И только в XIX веке технология бурения была снова привезена в Китай из Европы.
Использование нефти в быту
Невозможно точно сказать, когда началась история нефти и люди стали использовать нефть и битум для улучшения качества жизни. Тем не менее, археологические находки и исторические исследования доказывают, что еще в Шумере – одной из древнейших цивилизаций – битум использовали для смоления сосудов. А в долине Инда, где в III – II тысячелетии до н.э существовало поселение Мохенджо-Даро, при раскопках был обнаружен бассейн, дно которого было выложено битумом.
В IV – III тысячелетии до н.э. стали возникать и разрастаться первые города-государства. Тогда же так называемые «каменная смола» и «каменное масло» стали использовать все шире.
Существует теория, что египтяне для бальзамирования мертвецов использовали асфальт. И хотя только в одной из сотен мумий учеными были обнаружены его следы, можно предположить, что это было правдой. По мнению немецкого археолога Р. Шпильмана вещество, которым пропитаны ткани мумии, представляет собой нечто среднее между битумом и смолой. Возможно, свойства асфальта изменились со временем из-за длительного контакта с другими бальзамирующими веществами.
В строительстве битум заменял тогда еще не изобретенный цемент. В Персии его применяли для сцепления кирпичей и укрепления стен зданий. В Египте и Вавилонии битумом покрывали полы домов и амбаров для защиты от влаги и мышей. Из него делали сосуды, скульптуры и даже скрепляли драгоценные камни в украшениях.
В древнем мире особенно широко нефть использовалась для освещения и отопления жилищ. Нефтью поливали дрова, а для освещения использовали примитивные светильники и лампы. Позже, уже в римскую эпоху, нефтью освещали не только дома, но и городские улицы. А в I веке до н.э. римляне жгли сырую нефть и ею окуривали деревья, порченые вредителями.
«Если почва города будет выделять нефть, город этот погибнет»
Древнее суеверие
Порою контакты с нефтью в быту приводили к трагедиям. Там, где нефти было много, нередко возникали пожары, провалы почвы и отравления газами. В XI веке в Каире начался пожар, уничтожив значительную часть города.
Плутарх во II веке до н.э. упоминает о нефти в связи с жестоким экспериментом Александра Македонского во время его визита в Вавилонию в IV веке до нашей эры. Македонский, желая убедиться в чудесных свойствах до тех пор не известной ему нефти, приказал обмазать ею мальчика-раба и поднести к нему огонь. Нефть тут же вспыхнула, Александр пришел в восторг и ужас, а пылающего раба потушили прислужники большим количеством воды.
История нефти и медицина
«Если масло при выливании в воду облик нефти примет – больной умрет»
Отрывок из Вавилонского текста.
Греческие и византийские писатели называли нефть «фармакон», то есть лекарство. Ее использовали в качестве пластыря, состоящего из смеси нефти или битума и ячменной муки, чтобы остановить кровотечение. В древнем Египетском учебнике по медицине она упоминается как компонент мази для глаз. В древности нефтью пытались лечить экзему и проказу.
Гиппократ рекомендовал включать нефть в состав мазей, а при болезнях кишечника и желчного пузыря принимать ее внутрь.
В I веке до н.э. римский ученый-энциклопедист Плиний старший отмечал, что битум помогает при дезинфекции ран, снимает зубную боль, останавливает диарею и хронический кашель, ревматизм, а также избавляет от катаракты.
Знали о лечебных свойствах нефти и европейцы. «Масло святого Квирина» — так люди называли нефть, добываемую в баварском Тегернском озере и употребляемую против многих болезней. В Румынии пытались ею лечить даже туберкулез.
Нет сколько-нибудь точных данных об употреблении нефти в медицинских целях на Руси. Археологами был найден древнеславянский горшок с надписью «Гороухща». Некоторые ученые считают, что это название переводится как «горючая» (т.е. нефть). Другие настаивают, что это всего лишь горчица или имя владельца.
Несмотря на широкое применение по всему земному шару в древности и средневековье, добыча ее по всему миру не превышала 10 тысяч тонн. И хотя, интерес к ней рос, ее масштабное применение оставалось невозможным до начала промышленной революции.
Источник
Поиски воды
В 1925 году на территории Аравийского полуострова было создано объединенное Королевство Неджд и Хиджаз, которое возглавил Абдель Азиз ибн Сауд. В сентябре 1932 года королевство было переименовано в Саудовскую Аравию. Молодое государство было не только очень бедным, но и испытывало острый дефицит питьевой воды. И именно желание найти воду сыграло очень большую роль в дальнейшем развитии страны.
У короля ибн Сауда был друг и советник — англичанин Гарри Сент Джон Бриджер Филби или просто Джек Филби. Он вырос на Цейлоне, окончил Тринити колледж в Кембридже и начал свою карьеру на государственной службе в Индии. Во время Первой мировой войны он состоял в британской политической миссии в Багдаде и Басре. Ибн Сауда Филби впервые встретил в 1917 году в ходе своей миссии в Эр Рияде. В 1925 году недовольство политикой Великобритании на Ближнем Востоке сподвигло Джека Филби покинуть государственную службу. Он вернулся в Саудовскую Аравию, основал в Джидде торговую компанию и возобновил дружбу с ибн Саудом, через некоторое время сделавшись неофициальным советником короля.
Абдель Азиз ибн Сауд. (wikipedia.org)
Именно Филби и взялся за решение проблемы с водой. Он заинтересовал этим вопросом одного своего знакомого — американца Чарльза Крэйна. Крэйн был богатым владельцем компании, занимавшейся всем, что связано с водопроводными системами. Кроме этого он был человеком, живо интересовавшимся историей и международными отношениями. Но главной его страстью была арабистика. И именно арабистика свела вместе Крэйна и Филби, которые встречались, переписывались, обменивались древними манускриптами. Когда Джек Филби сообщил Крэйну о своих филантропических планах по облагодетельствованию арабов водой, тот немедленно откликнулся. У Крэйна именно в этот момент в соседнем Йемене находилась экспедиция с целью поиска воды во главе с очень опытным изыскателем и специалистом-буровиком Карлом Твитчеллом.
25 февраля 1931 года Крейн прибыл в Саудовскую Аравию, в Джидду. Король встретил его роскошным банкетом и большими почестями. Для его развлечения сотни телохранителей короля исполнили завораживающий танец с саблями. Король подарил Крейну множество ковров, кинжалов, сабель и двух породистых арабских скакунов. Вдвоем они говорили о выжженной каменистой пустыне и возможном присутствии подземных рек под Недждом. После этого экспедиция Твитчелла была переброшена в Аравию.
Совершив трудное путешествие в 1500 миль, чтобы проверить признаки артезианской воды в Аравийской пустыне, Твитчелл в апреле 1931 года появился в Джидде с плохими новостями: бурение на воду было бесперспективным. Но при этом он заявил, что опыт буровика подсказывает ему, что в восточных районах Аравии должна иметься нефть.
Концессия на поиск нефти
Замаячившие на горизонте перспективы толкали Филби и ибн Сауда к действиям. Нужно было найти иностранных инвесторов. Выбор пал на американцев. Король попросил буровика Карла Твитчелла быть его посредником в Америке. В феврале 1933 года Твитчелл вернулся в Саудовскую Аравию и привез с собою человека по имени Ллойд Гамильтон. Гамильтон был юристом, представлявшим интересы нефтяной компании Standard Oil of California (SOCAL). Филби подписал с SOCAL секретное соглашение, по которому он становился «консультантом» компании. По условиям соглашения он получал $1000 в месяц в течение полугода, обязываясь добиться в этот срок получения американцами концессии на поиски нефти, а также бонус в том случае если нефть будет найдена.
Нефтяные и газовые месторождения Саудовской Аравии. (wikipedia.org)
SOCAL оказалась не единственной компанией, заинтересовавшейся поиском нефти в Аравии. «Иракская нефтяная компания» также направила своего представителя для переговоров. Саудовская сторона требовала, чтобы будущий концессионер заплатил 100 тыс. фунтов золотом при подписании соглашения. «Иракская нефтяная компания» предложила максимально 10 тыс. ф. ст. SOCAL тоже была не готова платить так много. Но в итоге соглашение было подписано с американцами.
По условиям договора SOCAL должна была немедленно выплатить 35 тысяч фунтов стерлингов золотом. Через восемнадцать месяцев предполагалась выдача второй ссуды в 20 тысяч фунтов. Кроме того, компания обязалась предоставить еще одну ссуду в 100 тысяч фунтов стерлингов золотом по факту обнаружения нефти. Концессия действовала в течение 60 лет и охватывала территорию в 360 тысяч квадратных миль. 29 мая 1933 года договор был подписан.
Обнаружение нефти
Первые два геолога высадились в Эль-Джубайле в сентябре 1933 года и встретились с Твитчелом, который прибыл из Джидды. Местный купец Хамад аль-Гусайби стал агентом компании. Геологи жили в Хуфуфе в его доме до 1936 года. Сначала геологи перебрасывали грузы в пустыню на верблюдах. Лишь через несколько месяцев появились грузовики. Все снаряжение и большую часть питания компания привозила из Соединенных Штатов через порт Эль-Хубар. К концу 1933 года в Саудовской Аравии было уже восемь нефтяников.
К 1935 году геологи нашли благоприятную структуру для начала бурения. 30 апреля 1935 года начато бурение первой скважины Даммам-1 (Д-1). Ей суждено было стать исторической только благодаря своему первому номеру. Через 7 месяцев Даммам-1 дала газ и признаки нефти на глубине семи сотен метров. Но из-за поломки оборудования буровики были вынуждены зацементировать скважину. Сразу же была начата Даммам-2. На глубине 663 метра были найдены признаки нефти. Компания решила расширить поиск, начали бурить еще четыре скважины. В Эль-Хасу из США были направлены сборные дома, оборудование, снаряжение, — все необходимое для продолжения работ.
К концу 1936 года в районе Даммамского купола работали уже 62 американца и более 1000 саудовцев. Но поводов для радости пока не было. Углубление Д-1 до 975 метров не дало ничего. Д-2 оказалась «сырой» и давала воды вдесятеро больше, чем нефти. Из Д-3 с трудом выкачали 100 баррелей тяжелой нефти с 15-ю процентами воды. Д-4 оказалась сухой, Д-5 — такой же безнадежной. «Дикая кошка» — скважина, пробуренная наугад в начале 1937 года в районе Эль-Алат в 20 милях на северо-запад от Дахрана на глубину 1380 метров, дала незначительное количество нефти вперемешку с водой.
Экспериментальная скважина Д-7, заложенная в декабре 1937 года, давалась с трудом: рвались цепи, терялись буры. Но в начале марта 1938 года Д-7, пробуренная уже до глубины 1440 метров, дала нефть. В первый день всего примерно 1500 баррелей, а через две недели в два с лишним раза больше. Продолжение Д-2 и Д-4 до обнаруженной глубины залегания нефти тоже дало хорошие результаты и ознаменовало открытие нового для региона нефтеносного слоя в пласте, который геологи окрестили Аравийской зоной.
Король Абдель Азиз ибн Сауд благословил историческое открытие и в апреле 1939 года сам приехал в Эль-Хасу из Эр-Рияда по древнему караванному пути через красные пески пустыни Дахна в сопровождении огромной свиты в 2000 человек. Процессия насчитывала до четырехсот автомобилей. В местечке, которое только что получило официальное название Дахран, был разбит палаточный городок из 350 белых шатров. К приезду короля был построен первый на саудовской территории нефтепровод на мыс Таннура, где первую партию нефти ждал прибывший из США танкер «Д. Дж. Скофилд». Первого мая 1939 года король ибн Сауд с соответствующей случаю торжественностью повернул вентиль, пустив нефть из Саудовской Аравии.
Источник
В доиндустриальный период в России кустарная добыча нефти, как правило, осуществлялась за счет использования естественной пластовой энергии в местах поверхностных нефтяных выходов с применением подручных средств. В книге Козьмы Молчанова «Описание Архангельской губернии, ея городов, монастырей и других достопримечательных мест» (1813 г.) наглядно описывается деятельность «нефтяного завода» Федора Прядунова на реке Ухте, действовавшего в середине XVIII века: «над самым нефтяным ключом, на средине биющем, построен четвероугольный сруб вышиной в 13 рядов, из коих шесть были загружены на дно, а прочие находились на поверхности земли. Внутри сруба поставлен узкодонный чан, который истекающую из воды нефть впускал в себя отверстием дна, от быстро текущей воды защищал его поставленный с одной стороны водорез». Летом 1746 года на промысле Федора Прядунова была собрана первая нефть с водной поверхности реки Ухты с помощью изготовленного деревянного «нефтяного ковша», с последующим наполнением «нефтяного ушата». Из имеющихся архивных документов также следует, что за четырехлетний период действия «нефтяного завода» на Ухте было собрано всего 68 пудов нефти.
Нефтяная вышка на берегу реки Ухты, XIX век
Кубанский «нефтяной станок»
После завершения русско-турецкой войны (1768–1774) в состав Российской империи вошли Крым и территория Кубани вместе с Таманским полуостровом. В августе 1785 года посетивший Тамань академик Санкт-Петербургской академии наук Петер Паллас (1741–1811) в своей статье «Разные замечания касательные до острова Тамани» указал на наличие на полуострове десяти значительных «ключей нефти» и дал описание кустарных способов ее сбора. Из неглубоких «копаней» нефть извлекалась простым вычерпыванием вручную с помощью деревянных ковшей или ведер. Из более глубоких колодцев — посредством ручного ворота и бадьи.
В 1829 году в Санкт-Петербурге вышла книга Иосифа Дебу «О кавказской линии и присоединенном к ней Черноморском войске», где сказано: «…на острове Тамани с давних времен находятся во многих местах изобильные ключи горючего масла. В верстах шести от Тамана собирается в довольном количестве употребляемая для мазания колес нефть (земной деготь), которую просто черпают из вырытых ям ковшами и продают более 2 руб. за ведро».
В тот год по инициативе атамана Черноморского казачьего войска, генерал-майора Николая Завадовского (1788–1853) на Кубани были сделаны первые шаги по упорядочению нефтяного дела, введена должность смотрителя нефтяных колодцев, стали осуществляться и другие целенаправленные мероприятия по обустройству нефтяных промыслов. В июне—августе 1833 года с помощью двух бакинских мастеров по устройству нефтяных колодцев было проведено обследование обширной территории промыслов, на которых имелось 195 колодцев, находящихся в различном состоянии. По оценке этих специалистов, в 12 колодцах нефть была «белая», в остальных — черная. Глубина обследованных колодцев составляла от 5 до 9 аршин, а «наверху колодец был в три четверти аршина, затем расширялся в поперечине и на дне достигал полутора аршина». Кроме того, мастерами были устроены 5 новых колодцев, даны конкретные рекомендации по дальнейшему развитию промыслов, проведено обучение рабочих технике сооружения колодцев. Реализация этих предписаний позволила несколько повысить уровень нефтедобычи.
Нефтяной колодец, Баку, 1900 год
Схема станка для вымывания нефти
Летом 1835 года Грузинская горная экспедиция направила обер-гиттенфервалтера Павла Фолледорфа на Кубань. В ходе двухмесячной командировки им было проведено обстоятельное изучение таманских нефтяных промыслов. Добываемую здесь нефть он разделил на три вида: «зеленоватую густую, зеленоватую жидковатую и зеленоватую, жидкостию воде подобной…». Наряду с вычерпыванием нефти из колодцев обер-гиттенфервалтер Фолледорф приводит описание извлечения «зеленоватой густой» нефти из нефтеносного песка, который добывают с глубины 15 метров. На носилках этот песок доставляли на так называемый «станок», вырытое в земле углубление, стенки которого были обложены «глинистым камнем». В «станок» засыпали 150 носилок песка. В конце станка с одной стороны имелись две ямы, одна из которых, постоянно заполняемая морской водой, сообщалась канавой со «станком». В менее глубокой находился рабочий, который черпаком выливал воду на песок. Вымываемая нефть скапливалась в конце станка, где ее собирали с поверхности небольшим веником, который выжимали над ушатом. После отстаивания в полубочках, на специальной площадке, расположенной на возвышенной части берега, ее переливали в бочки.
Поездка Фолледорфа на Кубань принесла еще один примечательный результат. В феврале 1836 г. появилось первое техническое руководство в отечественном нефтяном деле — «Правила для руководствования при копании нефтяных колодцев».
Время желонки
В начале 70-х годов XIX века широкое внедрение на российских промыслах машинного бурения и постфонтанная эксплуатация буровых скважин привели к появлению нового способа нефтедобычи — тартания. Подъем нефти из скважины на поверхность осуществлялся при помощи длинного (до 17 м) сосуда цилиндрической формы диаметром до 200 мм. Сосуд назывался желонкой. В верхней его части имелась петля для крепления к стальному канату, проходящему через тартальный шкив, другой конец каната наматывался на барабан лебедки. В нижней части желонки располагался клапан с железным стержнем, который закрывался при полном заполнении нефтью. Однако процесс тартания имел низкий коэффициент полезного действия. Исследования членов Бакинского отделения Русского технического общества показали, что только 3,3% энергии расходовалось непосредственно на добычу нефти, а остальные 96,7% приходились на непроизводительные операции, включая подъем и холостой ход каната и желонки, преодоление инерции и гидравлического сопротивления в скважине. Также тартанию был присущ ряд серьезных недостатков: при нем исключалась возможность полной герметизации скважины. Нельзя было применять этот способ в скважинах, содержащих значительный объем попутного нефтяного газа. Кроме того, конструкция тартальной установки не обеспечивала безопасных условий труда и часто приводила к смертельным травмам обслуживающего персонала. Сам процесс тартания, особенно на небольших промыслах, производил тягостное впечатление на современников. «Нефть, добываемая из скважин вычерпыванием желонками, сливалась в открытые неглубокие ямы, где стоял рабочий по колено в нефти и наполнял ею кожаные мешки и бочки», — писал Викентий Симонович в своей книге «Нефть и нефтяная промышленность в России».
Желонка для вычерпывания нефти
В тартальной установке в качестве привода в конце XIX века в основном применялись горизонтальные одноцилиндровые паровые двигатели без конденсации пара средней мощностью 3–5 л.с. с низким коэффициентом полезного действия. По оценкам экономистов, до 15% объема всей добытой нефти сгорало в топках промысловых паровых машин. Ряд крупных компаний, включая «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель», не могли смириться с подобным положением и стали заменять паровые машины более экономичными керосиновыми и газовыми двигателями. Затем пришел черед и электромоторов. В начале ХХ века на Апшеронском полуострове впервые электроэнергия была использована в промышленных целях. Однако процесс электрификации шел медленно: в 1909 году с помощью электроэнергии было добыто лишь 19,7% от общего объема нефти.
Невостребованные инновации
Тартание долго оставалось основным способом добычи. В 1913 году на его долю приходилось 95% всего объема добытой нефти в стране. Однако уже в последней трети XIX века появилась более производительная альтернатива — насосы. Еще в 1865 году начальник Горной части на Кавказе горный инженер Александр Иваницкий (1811–1872) предложил использовать для извлечения нефти из глубоких копаных колодцев Апшеронского полуострова насос собственной конструкции, чтобы устранить ручной подъем колодезного ворота. Однако поскольку в то время у него не было эффективного фильтровального устройства, то насос быстро забивался песком и выходил из строя.
В последующие годы российские инженеры неоднократно возвращались к проблеме использования насосов для эксплуатации нефтяных скважин. Инженер-механик Владимир Шухов сконструировал в 1886 году «шнуровой» («капиллярный») насос и успешно испытал его для подъема воды из артезианского колодца глубиной 26 метров. Однако консервативные нефтепромышленники не спешили внедрять новинку. Не были реализованы на практике и еще два перспективных изобретения Шухова: насос типа «эрлифт» (1886), обеспечивающий возможность добычи нефти из скважин с помощью сжатого воздуха, и инерционный высокопроизводительный поршневой насос (1891).
Владимир Шухов (1853–1939), инженер, сконструировал несколько типов погружных насосов
Попытки предложить различные конструкции для насосной эксплуатации нефтяных скважин делали и другие российские изобретатели: Александр Эристов, Веслав Герлич, Феликс Пржецеховский. Газета «Нефтяное дело» в небольшой заметке в первом номере за 1899 год сообщила об испытаниях фирмой Максимова скважинного насоса конструкции горного инженера Николая Соколовского. На первом этапе результаты его работы впечатляли, но затем насос засорился песком и вышел из строя. Эта неудача усилила скепсис нефтепромышленников.
Следует упомянуть и об еще одном знаковом изобретении, не получившем применения в дореволюционной России, а именно об электроцентробежном погружном насосе для добычи нефти конструкции выпускника Петербургского лесного института Армаиса Арутюнова (1893–1978). Применением электричества в нефтепромысловом деле он заинтересовался еще в годы учебы. Затем в 1911 году в Екатеринославле создал фирму под названием «Российское электрическое динамо компании Арутюнова», где наряду с электрификацией местных предприятий начал работу над проектом погружного насоса. Разработка была завершена в 1916 году. Первый образец насоса был испытан на территории Александровского Южно-Российского завода Брянского акционерного общества в Екатеринославле, причем в экстремальных условиях. На предприятии произошел сильный пожар, с которым не могла справиться пожарная бригада, оснащенная маломощными ручными насосами. Тогда на помощь пришел опытный образец насоса Арутюнова, который позволил создать мощный напор воды и затушить огромное пламя.
Армаис Арутюнов (1893–1978), инженер, изобретатель электроцентробежного погружного насоса
После революции 1917 года, не видя возможностей для практической реализации своего изобретения на родине, Армаис Арутюнов покинул Россию. Уже в конце 1920-х годов его фирма REDA (Russian Electrical Dynamo of Arutunoff) стала ведущим производителем погружного насосного оборудования для нефтяной промышленности США и других стран.
Эпоха качалок
После окончания Гражданской войны и национализации нефтяной промышленности России жизненно важным было разработать и реализовать эффективную программу восстановления отрасли. Инженер Александр Серебровский (1884–1938), направленный советским правительством на «нефтяной фронт», отметил, что в 1922 году на промыслах Апшеронского полуострова работало всего семь манжетных насосов устаревшей конструкции. После командировки в США в 1924 году в своем отчете руководству ВСНХ СССР он указывал: «Наше оборудование на бакинских промыслах сильно устарело и его надо заменить оборудованием американского типа, более простым, дешевым и гораздо более экономичным». Повышение эффективности нефтедобычи в США в начале 1920-х годов он связал с применением глубинного насоса (поршневого, плунжерного), приводимого в движение через колонну штанг, которая соединена с установленным на поверхности силовым приводом — станком-качалкой.
Станок-качалка для добычи нефти, середина XX века
Вскоре в Баку прибыли первые образцы нефтепромыслового оборудования из США, включая станки-качалки. Они были досконально изучены и разобраны до последней детали специалистами проектного бюро «Азнефти». Затем на заводе имени лейтенанта Шмидта инженерами и рабочими под руководством директора Леонида Чарноцкого по представленным чертежам были изготовлены уже отечественные установки для насосной эксплуатации скважин. В их конструкцию были внесены определенные изменения с учетом возможностей отечественного производства: все несущие конструкции и балансир были выполнены из дерева. Привод станка осуществлялся от электромотора при помощи плоского ремня и открытой зубчатой передачи. Серийный выпуск станков-качалок «СК» и групповых приводов был налажен уже на машиностроительном заводе «Бакинский рабочий». В 1925 году в Баку для производства и ремонта насосного оборудования был также построен специализированный завод им. Дзержинского.
Александр Серебровский, (1884–1938), инженер-механик, руководитель промышленных предприятий в СССР
К 1927 году штанговыми скважинными насосами на нефтяных промыслах «Азнефти» было оборудовано 55% операционных скважин. На промыслах «Грознефти» этот показатель был еще выше — 80,2%, или 383 скважины. Впечатляющий результат по сравнению всего с 6 насосными скважинами в 1923 году! Однако еще долгое время КПД этих установок оставался невысоким. Более эффективные редукторные станки-качалки с клиноременной и закрытой зубчатой передачей, а также глубинные насосы усовершенствованной конструкции появились лишь в послевоенный период.
УЭЦН возвращается на родину
В послевоенный период в связи с интенсивной разработкой нефтяных месторождений Волго-Уральской провинции и время от времени возникавшем на промыслах обводнением скважин внимание советских нефтяников было обращено и на использование в нефтедобыче установок погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН). Впервые их применили в 1943 году, когда по ленд-лизу было получено 53 установки конструкции Армаиса Арутюнова, изготовленные американской компанией REDA. Летом 1949 года для изучения опыта конструирования, производства и применения погружных электроцентробежных установок в США отправилась группа советских инженеров во главе с Александром Богдановым (1912–1977). Перспективы применения УЭЦН впечатлили министра нефтяной промышленности Николая Байбакова (1911–2008), и вскоре под руководством Богданова начало работу Особое конструкторское бюро по конструированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов (ОКБ БН). 20 марта 1951 года первая отечественная УЭЦН была спущена для испытаний в скважину № 18/11 треста «Октябрьнефть» объединения «Грознефть». В последующие месяцы конструкция установки была доработана, и вскоре стартовало промышленное производство.
С 1952 года применение УЭЦН началось на нефтяных промыслах Башкирской и Татарской АССР, а также в Азербайджане и Казахстане. Уже тогда нефтяники отмечали, что, несмотря на сложность конструкции погружных установок, обслуживание оборудованных ими скважин достаточно простое. Оказалось также, что УЭЦН с большим успехом работают в наклонных скважинах. Кроме того, межремонтный период работы скважин, оборудованных погружными установками, был в 2–3 раза дольше, чем при применении штанговых насосов. Это сказалось и на снижении показателя себестоимости добычи нефти. В 1956 году доля нефти, добытой в стране с применением погружных установок, достигла 15%, а в 1970 году — 24,1%.
В 1979 году в Альметьевске начал работу крупный специализированный завод по производству полнокомплектных установок электроцентробежных насосов. С 1978 по 1988 год производство отечественных установок типа УЭЦН возросло в три раза и достигло к 1988 году 17 865 шт., что примерно в три раза превосходило суммарный выпуск в США. В 1988 году в СССР с помощью УЭЦН было добыто 343,3 млн т нефти, что составило более 55% от общего объема общесоюзной добычи. УЭЦН и сегодня остается наиболее эффективным способом механизированной добычи. С его помощью добывается более 80% российской нефти.
Заинтересовала статья? Или вам интересны другие темы? Оставляйте свои комментарии – нам важно знать ваше мнение.
Ранее мы уже писали о том, как ищут нефть и как устроены нефтяные скважины.
Оригинал статьи и другие материалы читайте на сайте журнала: www.gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/ или просто www.sibneft.ru
Источник