Техника в ее историческом развитии

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Спрос на нефть как на топливо и промышленное сырье резко возрос. Если раньше он с избытком удовлетворялся тем количеством нефти, которое добывалось из естественных ключей и неглубоких рытых колодцев, то теперь возникла необходимость значительно увеличить добычу. Эта цель могла быть достигнута бурением нефтяных скважин.

Бурение уже широко применялось для добычи богатых солями водных растворов (рассолов), в геологоразведочных и горных работах, и к концу XIX в, в основном конструкция бурового оборудования и инструмента, технологические приемы проводки скважин были определены. Высокого уровня мастерства достигло ударное штанговое бурение. Совершенствовалось ударное канатное бурение. С увеличением глубины скважины понадобилось разобщить ударный инструмент и основную массу штанг. В результате стали появляться свободно падающие механизмы: ножницы Эненгау- зена, самопадыКинда, Фабиана и др. [34]. В разведочном бурении Г. Д. Романовский для проводки скважины применил установку ударного бурения с паровым приводом.

В первые десятилетия существования мировой нефтяной промышленности в числе нефтедобывающих стран значились США, Россия, Канада, Перу, Румыния, Германия, Австро-Венгрия, Индия и Япония [66, с. 16]. Добыча нефти из скважин начала развиваться бурными темпами, и постепенно нефтяное бурение стало широко использоваться во всех странах, где находили нефть.

Сначала для бурения нефтяных скважин служил балансир, приводимый в действие вручную. Позже технические средства бурения усложнились. Для привода ударных буровых станков начали применять паровые двигатели.

Ударное бурение продолжало совершенствоваться. Но с увеличением глубины скважины резче проявлялись его недостатки. Затруднялась промывка скважины, так как возникала необходимость герметизировать самопады — задача практически невыполнимая. Кроме того, жидкость создавала дополнительное сопротивление падающему долоту. При бурении без промывки много времени уходило на очистку скважины и ее крепление. Этих недостатков было лишено вращательное бурение. Сначала его довольно успешно использовали в разведочных целях, что подготовило почву для его применения на нефтяных промыслах.

Тяжелые условия проводки нефтяных скважин исключали возможность простого переноса существовавшего оборудования для бурения разведочных скважин на промыслы. Легкие станки для вращательного бурения со стальной коронкой или с алмазным инструментом приводили в движение вручную, угловая зубчатая передача была довольно миниатюрна. Появилась необходимость увеличить мощность привода и усилить вращательный механизм. Эта задача была решена в 1889 г. в США Чепменом, создавшим первую роторную установку, пригодную для нефтяного бурения [69, с. 88]. Сначала бурение ротором применяли для добычи серы и проводки скважин на воду. Когда технология этого способа была в основ- шом разработана, приступили к бурению на нефть. В 1901 г. в Америке ротором пробурили нефтяную скважину.

Ротор в принципе представлял собой угловой редуктор. Действие и ^конструкция его благодаря простоте оставались в основном неизменными и в течение последующих лет. Например, конструкция ротора, изготовленного в США в 1910 г., полностью соответствовала запатентованной в 1889 г. Подобные же роторы применяли американцы и в 20-х годах XX в. Вносились лишь изменения с целью предохранить зубчатую передачу и подшипники от воздействия промывочной жидкости. Совершенствовалась система зажима бурильных труб в роторе.

Роторное бурение распространилось и в другие страны. Например, з России его применение отмечено с 1907 г. [70, с. 11]. В 1914 г. в Румынии за 16 дней была пробурена скважина глубиной 700 м, что положило начало широкому использованию в этой стране роторного способа проводки скважин [1, с. 95].

Развитию роторного бурения способствовало совершенствование инструмента. Основным инструментом служило долото в форме рыбьего хвоста (РХ). Лезвие его было раздвоено и отогнуто в сторону вращения. С целью очистки скважины долото приспособили для работы с промывкой, проделав отверстие для прохода промывочной жидкости. Этим долотом работали в мягких породах.

В породах средней твердости использовали дисковые долота с ровной, волнистой или зубчатой рабочей поверхностью. Долота зтого типа оказались бесперспективными, но, видимо, они натолкнули изобретателей на конструирование шарошечных долот, в которых рабочим элементом был зубчатый цилиндр или зубчатый конус. Впервые цилиндрические шарошечные долота были запатентованы в 1860 г. Однако успешное развитие шарошечных долот началось с применением роторного бурения. В 1909 г. Говард Юз сконструировал долото с коническими шарошками [69, с. 151]. Шарошечные долота позволили совместить действие резания и удара при вращательном бурении. Применяемые ранее зубчатые, лопастные, дисковые и армированные алмазами долота разрушали породу только резанием. Шарошечные долота дали возможность использовать преимущества вращательного и ударного бурения одновременно.

Вместе с совершенствованием бурения скважин развивались и способы извлечения из них нефти. Проследить историю развития техники добычи нефти — задача очень сложная. В 1913 г. И. Н. Глушков — русский ученый, специалист по технике бурения и эксплуатации нефтяных скважин— писал: «...разработке твердого ископаемого — каменного угля — посвящена обширная литература на всех языках, и в горных школах читаются курсы по этому предмету, разработка жидкого ископаемого — нефти — не имеет даже сводного описания, из которого можно было бы ознакомиться с различного рода современными приемами ведения по добыче жидких ископаемых работ» [71, с. XI]. И это сказано в то время, когда основные принципы добычи нефти из скважин были уже заложены. Сущность этих принципов сводилась к следующему.

Из колодцев нефть поднимали бурдюками (сшитыми из шкур животных) и бадьями (металлическими или деревянными цилиндрами с откидывающимся на шарнире дном). Скважины, пробуренные на нефтяных промыслах, в большинстве случаев фонтанировали. Если фонтан истощался или скважина вообще не давала фонтана, то нефть вычерпывали желонкой, представляющей собой ту же бадью, но приспособленную к узким поперечным размерам скважины. Такой способ подъема нефти — тартание, доставшийся в наследство от ее кустарной колодезной добычи, тяжелый, дорогой, малоэффективный, не использовал преимущества, обеспечиваемые применением бурения. Необходимо было совершенствовать способы извлечения нефти из скважин.

В 1865 г. бакинский инженер Иваницкий создал глубинный насос для выкачивания нефти [72, с. 156]. Принцип его действия был известен на Кавказе. Но только в 1874 г. насос применили на нефтепромысле в Грузии, а в 1876 г.— на промысле Вермишева в Баку. Однако и после этого он не получил широкого распространения в России. До установления Советской власти на нефтяных промыслах страны скважины за редким исключением тартались желонками. Владельцы промыслов, не желая тратить средства, время и силы на техническое оснащение работ, получали прибыли, жестоко эксплуатируя рабочих. Выступая против насосов в Баку, они ссылались на то, что насосы «стоят очень дорого, а починка их затруднительна вследствие отсутствия механических приспособлений» [73, с. 105]. Совершенствование добычи нефти в дореволюционной России шло по пути замены ручного или конного привода желонки паровым, а затем и от двигателя внутреннего сгорания. Иногда применяли электромотор, получавший энергию с центральной электростанции, расположенной обычно, вне промыслового участка.

В Америке нефонтанирующие скважины с 1865 г. эксплуатировались глубинными насосами [74, с. 573]. Подобные насосы были распространены, например, в Германии. Поршень насоса приводился в движение штангой, соединенной с тем же балансиром, который использовался для проводки скважины ударным бурением. Интересно то, что современные станки-качалки конструктивно произошли от ранних буровых станков ударного действия. На некоторых скважинах ставили железный балансир, предназначенный специально для насоса. Приводом в большинстве случаев служил двигатель внутреннего сгорания, работавший на газе, выходящем из скважины попутно с нефтью.

В России инженер В. Г. Шухов предложил использовать сжатый воздух для подъема нефти из скважины — эрлифт. В 1886 г. Д. И. Менделеев настойчиво добивался осуществления предложения Шухова [72, с. 158], но только в 1897 г. компрессорная добыча нефти была испытана в Баку.

Схема подъемного устройства очень проста. В скважину опущены две трубы, по одной закачивается при помощи компрессора сжатый воздух, по другой поднимается эмульсия из воздуха и нефти. Трубы могли располагаться рядом или концентрично. Несмотря на огромные преимущества, эрлифт не получил широкого распространения при добыче нефти. Даже наиболее передовая в техническом отношении фирма «Нобель» в 1911 г. насчитывала на промыслах всего 15 маломощных компрессоров, приводимых в действие паровыми машинами [75, с. 117].

В 1914 г. в России М. М. Тихвинский предложил газлифт — замкнутый цикл эксплуатации скважин со сжатым газом. Газлифт, как и эрлифт, не получил в то время применения ни на отечественных, ни на зарубежных промыслах.

В некоторых странах практиковали так называемое «поршневое тартание». В основе этого способа добычи лежало явление выброса из скважины нефти при обратном движении поршня, создающего под собой разряжение. Например, на промыслах Румынии до 1909 г. скважины эксплуатировали главным образом желонками, позднее здесь стали использовать поршневание и к 1918 г. 50% нефти в стране добывалось этим способом [1, с. 95].

Таким образом, в начале XX в. в технике бурения и добычи нефти были уже заложены и значительно развиты принципы, применяющиеся и в настоящее время. Высокого уровня развития достигло ударное бурение; вращательное оснастилось роторными установками, универсальным буровым инструментом — шарошечным долотом. В добыче были разработаны и испытаны глубиннонасосная и компрессорная эксплуатация скважин, газлифт и зрлифт. Все это позволило резко увеличить мировую добычу нефти. Если в 1870 г. она составляла 0,7 млн. т, то к 1913 г. достигла 52,3 млн. т [76, с. 166].

За первое же десятилетие XX в. (1901—1910 гг.) добыча нефти в основных нефтедобывающих странах (США, Австро-Венгрии, Румынии) возросла соответственно, млн. т: с 9,1 до 28,1; с 0,5 до 1,8; с 0,2 до 1,4 [71, с. 6].

Автомобили, самолеты, суда, тракторы, стационарные промышленные двигатели, электростанции, нефтеперерабатывающие заводы и различные химические предприятия требовали топлива и сырья — нефти. Значительное увеличение добычи нефти сыграло важную роль в развитии промышленности, сельского хозяйства и транспорта во всем мире. В свою очередь, прогресс ведущих отраслей материального производства, сельского хозяйства и транспорта стимулировал дальнейшее развитие нефтедобывающей промышленности.

Бурение. Буровая техника - добыча природного газа и нефти

Бурение скважин — основная операция при добыче нефти и природного газа. При помощи скважин достигают месторождения. По скважинам природный газ или нефть поступает на поверхность земли.

Нефть. Добыча нефти

Главная операция по добыче нефти —бурение скважин (см. Бурение, буровая техника). Под землей ее пласты сжаты огромным давлением окружающих горных пород. Достаточно скважине достичь пласта нефти, как из глубин начинает бить иногда мощный фонтан.

Нефть и нефтпродукты. Состав нефти. Цены...

Иной результат дало возбуждение нефтяного дела в Баку, особенно благодаря начатой добыче Н. бурением, для чего очень много сделано г-ми … Клочок земли, с которого добыли здесь 3000 млн. пудов нефти и добывают ныне до 400 млн. пудов в год, составляет всего 534 десятины...

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. Экономическое развитие и экономика...

Но надо заметить, что при одновременном закрытии шахт идет наращивание добычи нефти и газа на континентальном шельфе Северного моря. Нефтедобыча ведется с применением самых передовых технологий бурения на буровых платформах.

...промыленности России. Сдвиги в размещении добычи нефти по районам...

Среднегодовой прирост добычи нефти (с учетом газового конденсата) составлял до 1988 г. 15 млн т. Это было возможно в связи с … в нефтяной промышленности, что привело к сокращению эксплуатационного бурения в 2 раза и уменьшению нефтедобычи более чем на 200 млн т в год.

БУРОВАЯ ВЫШКА. Установка Щепотьева—Иванова для бурения стволов....

Бурение. Буровая техника - добыча природного газа и нефти. Внешне буровая установка нефтепромыслов и газопромыслов представляет собой ажурную четырехногую вышку из стали высотой иногда с десятиэтажный дом.

Машиностроение. Металлургия. Горное дело

Увеличение спроса на нефть и нефтепродукты вызвало к жизни новую технику нефтедобычи. … К концу XIX в. относятся первые попытки добычи нефти со дна моря. В 1897 г. в США (Калифорния) было начато бурение неглубоких подводных скважин.

ДОБЫЧА ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. перфораторы...

Бурение. Буровая техника - добыча природного газа и нефти. В карьерах и шахтах, где добывают твердые полезные ископаемые {руды, уголь), в местах добычи природного газа и нефти, а также там, где ведут разведку, не обойтись без бурения скважин.

Природные условия и ресурсы. Поволжье расположено в нескольких...

Кроме того, имеют существенное значение и техника, позволившая нефтяникам осуществлять глубокое бурение скважин, в том числе и в твердых породах (турбо- и электробуры), а … Вновь открытые нефтяные горизонты позволят сохранить объемы добычи нефти на высоком уровне.

Природный газ - смесь легких углеводородов. Добыча газа

Добывают природный газ через скважины, подобно нефти. Основная операция добычи — бурение скважин (см. Бурение, буровая техника). Под землей газ обычно находится под очень высоким давлением.

БУРЕНИЕ. Бурение сплошным забоем и колонковое. Роторное бурение...

Бурение применяется: при произ-ве взрывных работ для добычи полезных ископаемых и при стр-ве различных подземных (напр., стволов … земной коре; для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых — нефти, воды, газа и др., когда буровая выработка служит для...

Экологические стандарты. Экологическая стандартизация. Правила...

Охрана природы. Гидросфера. Общие правила охраны вод от загрязнения при бурении и добыче нефти и газа на суше; ГОСТ 17.4.2.03-86.

Перспективы развития топливно-энергетического комплекса. Особое...

...в России нефтяная компания занимает первое место в мире по доказанным запасам нефти - 2 млрд т и 4-е место - по объемам добычи. … Она объединяет весь производственный цикл от разведки, бурения и разработки нефтяных месторождений до производства, транспортировки и...

Глинистый раствор. Приготовление, хранение и нагнетание глинистого...

Бурение. Буровая техника - добыча природного газа и нефти. Сверху насосом нагнетают по буровой колонне глинистый раствор — он и выносит кусочки ...

›Общестроительные работы›

Расчет показателей промежуточного потребления. Практический расчет...

§ арендную плату за пользование землей и нематериальными фондами; § стоимость ресурсов, затраченных отраслями экономики на геологоразведочные работы и эксплуатационное бурение скважин для добычи нефти и природного газа.

Тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих и...

Разделы ЕТКС по родственным производствам и видам работ сгруппированы в отдельные выпуски Справочника, такие, как «Бурение скважин; добыча нефти и газа», «Строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы», «Швейное производство» и т.д...

Глинопорошок. Глины и глинистые растворы

Способ бурения под глинистым раствором впервые был применен в начале 30-х годов при проходке вертикальных стволов на шахтах Подмосковного. … Бурение. Буровая техника - добыча природного газа и нефти.

›Общестроительные работы›

В России при решении любой проблемы необходимо учиты¬вать...

В его состав входят в качестве дочерних предприятия геологоразведки и бурения, обустройства месторождений, машиностроения … Россия остается крупной нефтяной державой, хотя добыча нефти сократилась на территории России с 576 млн т в 1990 г. до менее 300 млн т в 1998 г. За...

трехмачтовый деревянный барк вышел в 1853 году на поиски одного из...

Все эти данные важны не только для подводных археологов, но и для специалистов, занимающихся сооружением трубопроводов, прибрежным бурением, добычей нефти и газа.

Размещение нефтяных и газовых месторождений. Западно-Сибирская...

...неглубоким залеганием продуктивных пластов (до 3 тыс. м); высокой концентрацией запасов; относительно несложными условиями бурения скважин, высоким их дебитом. … По разведанным запасам объем добычи нефти Западной Сибири занимает первое место в стране.