Краткий обзор истории развития отечественных машин для добычи и подготовки нефти и газа

Промышленная добыча нефти в мире начата в 1856 г. на территории нынешней Румынии. В табл.1 приведены первые нефтедобывающие страны и динамика добычи нефти в них, которая, по существу, характеризует само промышленное развитие страны, поскольку роль нефти в этом процессе трудно переоценить. Добыча нефти является индикатором не только промышленных потрясений, но в значительной степени определяет и социальные изменения.

Истории добычи нефти в отдельных государствах посвящены многочисленные исследования.

Одним из последних исследований является монография Д. Ергина «Добыча». Не останавливаясь на анализе этой объемной работы, отметим, что автор достаточно своеобразно рассматривает историю добычи нефти в мире, особенно это относится к России и СССР.

Российская Федерация является одной из ведущих энергетических держав. В настоящее время на долю России приходится более 80% общего объема добычи нефти и газа и 50 % угля бывшего СССР, что составляет почти седьмую часть суммарного производства первичных энергоресурсов в мире.

В России сосредоточено 12,9 % мировых разведанных запасов нефти и 15,4 % ее добычи.

На ее долю приходится 36,4 % мировых запасов газа и 30,9 % его добычи.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) России - это стержень национальной экономики, обеспечивающий жизнедеятельность всех отраслей народного хозяйства, консолидацию) регионов, формирование значительной части бюджетных доходов и основной доли валютных поступлений страны. В ТЭК аккумулируется 2/3 прибыли, создаваемой в отраслях материального производства.

Недостаточное восполнение сырьевой базы начинает ограничивать возможности в наращивании добычи нефти и газа.

Увеличение душевого энергопотребления к 2010г., экстремальных условиях развития экономики возможно путем проведения комплекса мер по интенсивному энергосбережению, оптимально достаточного экспорта энергоресурсов при медленном наращивании их производства и проведение сдержанной инвестиционной политики ориентированной на наиболее эффективные проекты.

В этом деле применение современного оборудования, обеспечивающего энергосберегающие технологии при добыче нефти, играет существенную роль.

Таблица 1.1.

Некоторые нефтедобывающие страны мира и динамика добычи нефти

В Германии добыча нефти начата в 1865 г. и к 1955 г. достигла 3,15 млн.т/год

В Польше добыча нефти начата в 1874 г. и к 1955 г. достигла 0,2 млн.т/год

В 1901 г. Россия занимает первое место в мире по добыче нефти — 11,6 млн.т/год

В 1987 г. СССР занимает первое место в мире по добыче нефти — 629 млн.т/год

Известны шахтный и скважинный методы добычи нефти.

Этапы развития шахтного способа: рытье ям (копанок) глубиной до 2 м; сооружение колодцев (шурфов) глубиной до 35÷45 м, и сооружение шахт-комплексов вертикальных, горизонтальных и наклонных выработок (применяется редко при добыче вязких нефтей).

До начала XVIII в нефть, в основном, добывали из копанок, которые обсаживались плетнем.

По мере накопления нефть вычерпывали в мешках вывозили потребителям. Колодцы крепились деревянным срубом, окончательный диаметр обсаженного колодца составлял обычно от 0,6 до 0,9 м с некоторым увеличением книзу для улучшения притока нефти к его забойной части.

Подъем нефти из колодца производился при помощи ручного ворота (позднее конного привода) и веревки, к которой привязывался бурдюк (ведро из кожи).

К 70-м годам XIX в. основная добыча в России и в мире происходит уже из нефтяных скважин. Так, в 1878 г. в Баку их насчитывается 301, дебит которых во много раз превосходит дебит колодцев. Нефть из скважин добывали желонкой - металлический сосуд (труба) высотой до 6 м., в дно которого вмонтирован обратный клапан, открывающийся при погружении желонки в жидкость и закрывающийся при её движении вверх. Подъем желонки (тартание) велся вручную, затем на конной тяге (начало 70-х годов XIX в.) и с помощью паровой машины (80-е годы).

Первые глубинные насосы были применены в Баку в 1876г., а первый глубинный штанговый насос - в Грозном в 1895г. Однако тартальный способ длительное время оставался главным. Например, в 1913г. в России 95% нефти добыто желонированием.

Вытеснение нефти из скважины сжатым воздухом или газом предложено в конце XVIII в., но несовершенство компрессорной техники более чем на столетие задержало развитие этого способа, гораздо менее трудоемкого по сравнению с тартальным.

Не формировался к началу нашего века и фонтанный способ добычи. Из многочисленных Фонтанов бакинского района нефть разливалась в овраги, реки, создавала целые озера, сгорала, безвозвратно терялась, загрязняла почву, водоносные пласты, море.

В настоящее время основной способ добычи нефти - насосный при помощи установок электроцентробежного насоса (УЭЦН) и штанговых скважинных насосов (ШСН).

Историю нефтедобывающей промышленности России и СССР условно можно разделить на следующие этапы.

Первый этап — с 1863 по 1920-е годы

В этот период добыча нефти в России связана, в основном, с полуостровом Апшерон и Северным Кавказом, хотя бурение на нефть ведется и в других регионах России. Этап характеризуется неравномерным развитием. Преобладает ударное бурение; добыча, в основном, желонкой. Но уже в этот период появляются работы, заложившие фундамент современного состояния отрасли. Революционным шагом явилась и замена паровой машины электродвигателем. В эти годы многие выдающиеся российские инженеры связали свою судьбу с развивающейся нефтяной отраслью, но особое место среди них занимает Владимир Григорьевич Шухов — гениальный представитель русской инженерной мысли. С его именем связано использование газа для подъема нефти из скважин (газлифт). Впервые в мире он предложил и реализовал использование труб для транспорта нефти (нефтепровод), им обоснована перевозка нефти по воде специальными нефтеналивными судами — танкерами, а по суше — цистернами. В.Г. Шухов предложил форсунки для сжигания нефти, а также крекинг нефти. В этот период появляется фонтанная арматура, исключившая открытое фонтанирование и пожары. В 1914 г. профессор М.М. Тихвинский впервые в мире реализовал замкнутый цикл газлифтной добычи.

20 июня 1918 г. В.И. Ленин подписывает Декрет Совета народных комиссаров (СНК) РСФСР о национализации нефтяной промышленности, но гражданская война отодвинула ее реализацию. Фактически национализация нефтяной промышленности осуществлена в 1920 г.

Второй этап — с 1921 по 1950-е годы

Данный этап истории развития отечественной нефтяной промышленности является плановым. В этот период совершенствуется бурение скважин, а также создается новая техника для эксплуатации. Этап характеризуется организацией высших учебных заведений нефтегазового профиля, а также созданием сети научно-исследовательских и проектных институтов, что дало мощный толчок развитию нефтегазовой отрасли. Существенное влияние на освоение новых нефтяных регионов, в частности, Урало-Поволжья, оказал XVII съезд партии, который принял программу развития этого важнейшего для страны нефтяного района.

Ударное бурение заменяется роторным, а затем и турбинным. Разрабатываются новые способы породоразрушения: электробур, взрывное бурение. Освоено производство штанговых глубинных насосов, другого оборудования для добычи нефти. Создаются новые направления в нефтегазопромысловом деле, на базе которых формируются мощные научные коллективы. На этом этапе закладываются и формируются новые науки: физика нефтяного и газового пласта; подземная гидрогазодинамика; разработка нефтяных и газовых месторождений; технология и техника добычи нефти и другие. В этот период в стране создан и функционирует новый мощный нефтяной регион — второе Баку (Урало-Поволжье) и разрабатывается программа поисков нефти и газа в Западной Сибири.

Если в 1901г. Россия занимает первое место в мире по добыче нефти (11,6 млн.т), то к 1921г. добыча упала до 3,85 млн. т. К 1926г. она превышает 7 млн.т, а к началу Великой Отечественной войны достигает 31 млн.т (для сравнения США в 1940г. добыли более 185 млн.т). К концу войны (1945) добыча нефти в СССР упала до 19,43 млн.т, а к 1951г. она возросла до 37,3 млн.т.

Третий этап — с 1951 по 1990-е годы

Характеризуется мощным развитием нефтегазового комплекса страны, в результате чего СССР восстанавливает позицию крупнейшей в мире нефтедобывающей державы. На рис. 1 представлена динамика годовой добычи нефти. Совершенно очевидно, что плановое развитие нефтяного комплекса и государственное регулирование этого развития составляют основу столь динамичного роста добычи нефти на этом этапе. С другой стороны, на этот процесс оказало влияние и создание на предыдущем этапе мощной научной базы. В целом, этап характеризуется автоматизацией и диспетчеризацией объектов добычи и подготовки нефти, широким промышленным использованием последних достижений нефтяной науки в виде различных систем искусственного регулирования процесса выработки запасов, таких, как: поддержание пластового давления заводнением; различные технологии увеличения нефтеотдачи пластов, связанные как с воздействием в целом на залежь, так и на призабойные зоны скважин. Широко применяются современные технологии, материалы и оборудование на всех стадиях поисков, разведки и разработки месторождений. Современная вычислительная техника расширила возможности поиска рациональных решений сложнейших задач нефтегазового комплекса. В этот период освоен мощный нефтегазовый регион страны — Западная Сибирь. Но по целому ряду причин 1990 год стал последним годом, когда добыча нефти в стране превышала 500 млн. т. 1991 г. стал годом распада СССР, и Россия вступила в четвертый, современный этап развития.

Четвертый этап — с 1991 года по настоящее время

Объективно этап характеризуется акционированием в значительной степени нефтяного комплекса страны, падением годовой добычи нефти, значительным фондом простаивающих эксплуатационных скважин, коммерциализацией научных учреждений нефтяного комплекса и существенным снижением доли фундаментальных научных исследований вследствие практически полного прекращения их финансирования. Такова краткая история развития отечественного нефтяного комплекса. Что же мы понимаем под скважинкой добычей нефти?

Под скважинной добычей нефти понимается процесс извлечения проектного (рационального) количества продукции из пласта и подъем его на дневную поверхность по возможности бесперебойно и с минимальными затратами, базирующийся на совокупности технологических, технических и организационно-управленческих решений.