История развития буровых вышек

2.1 Промышленная добыча нефти в России

2.1.1 Бурение нефтяных скважин на Тамани

Первые упоминания о применении бурения для поисков нефти относятся к 30-м годам XIX века. На Тамани, прежде чем рыть нефтяные колодцы, производили предварительную разведку буравом. Очевидец оставил следующее описание: «Когда предполагают выкопать в новом месте колодец, то сначала пробуют буравом землю, вдавливая оный и подливая немного воды, дабы он входил и по вынятию оного, если будет держаться нефть, то на сем месте начинают копать четырехугольную яму».

В 1864 г. на Тамани началось бурение на землях, арендованных полковником Ардалионом Новосильцевым (1818 - 1878). Первая буровая с приводом от паровой машины была заложена на левом берегу р. Кудако в 15 км от станицы Крымской и в 5 км от р. Кубани. В 1866 г. с глубины 38 м был получен первый фонтан нефти, что стало предвестником открытия нефтяных богатств Кубанского края. В память об этих событиях в 1964 г. отмечалось столетие проведения первых буровых работ, а первое воскресенье сентября стало праздником работников нефтяной и газовой промышленности страны.

Нефтяные промыслы на Таманском полуострове и в Кубанской области продолжали развиваться и после смерти их открывателя А.Н. Новосильцева. В 1886 г. там насчитывалось 67 буровых скважин. Самая глубокая из них была пробурена на 365 м. Добыча нефти в этом районе в 1889 г. составила 21 800 т.

2.1.2 Бурение нефтяных скважин в Грозненском районе

1817 г. Основание крепости «Грозной», ставшей центром формирования казачьих станиц на Северном Кавказе. Эта крепость дала новый толчок развитию колодезной добычи нефти, которая известна с конца XVIII - начала XIX веков. С 1833 по 1893 г. из колодцев извлечено более 50 тыс. т нефти. Колодезную добычу нефти начали учитывать с 1833 г., когда нефтяные участки стали сдавать в аренду.

Началом промышленного развития района принято считать день 6 октября 1893 года, когда из скважины № 1 глубиной 133 м, пробуренной предпринимателем Ахвердовым на Ермоловском участке в Мамакаевской балке (Старогрозненский район), был получен мощный фонтан качественной нефти с дебитом 500 тысяч пудов в сутки. Первые скважины, заложенные в 1892 году, бурились вручную, а затем (с 1893 года) с приводом от паровых машин ударно-штанговым (бакинским) способом, сущность которого заключалась в том, что порода разрушалась за счет периодических ударов по дну (забою) скважины специальным инструментом. Инструмент состоял из долота (типа плотничьего), расширителя, ударной штанги с направляющими фонарями, раздвижной штанги, буровых (подъемных) штанг, идущих от забоя до устья скважины (жестко соединенных между собой), и подвесной цепи. С помощью цепи инструмент подвешивался к балансиру станка, похожего на современный станок-качалку. При работе станка инструмент - несколько поднимался над забоем и вновь сбрасывался, нанося удар по дну скважины. В момент подъема долота над забоем рабочий поворачивал инструмент в точке его подвески на некоторый угол, что обеспечивало получение цилиндрической скважины. Долото наносило по забою 25-30 ударов в минуту. Чистка скважины от разрушенной породы осуществлялась периодически при помощи цилиндрического ведра с откидным дном - желонки, спускавшейся в скважину на канате.

Крепление стенок скважины осуществлялось непрерывно вслед за углублением ее клепаными металлическими трубами. По мере углубления скважины внутрь одной обсадной колонны опускалась следующая - меньшего диаметра. Начальный диаметр скважины на грозненских промыслах составлял 0,65 - 0,9 м, а конечный - 0,15 - 0,2 м.

Вследствие того, что бурение приостанавливали для чистки и крепления скважины, скорости проходки были низкими. Средняя месячная скорость углубления скважины углубления увеличилась до 68 м при глубине скважин 850 м и до 51 м при глубине их 1050 м. Для крепления в скважину опускалось обычно 8-10, а иногда и более обсадных колонн.

Расход металла на метр проходки составлял 450-550 кг. Тампонаж скважин осуществлялся обычно путем задавливания обсадных труб в пласт глины.

В 1896 году общество «Стукен и Шпис» впервые применило в Грозном ударное канатное бурение, которое отличалось от ударного штангового лишь тем, что здесь вместо буровых штанг долото крепилось к канату (сначала пеньковому, а с 1902 года - металлическому). К 1907 году ударное канатное бурение почти полностью вытеснило бакинский способ, так как в условиях грозненских месторождений оно оказалось более рентабельным. Впоследствии, ударное канатное бурение стали называть грозненским способом, который использовался здесь вплоть до 1932 года. К 1914 году этим способом уже было пробурено 1000 скважин. На грозненских промыслах в то время испытывались и другие способы бурения, но распространения они не получили.

К началу 1901 г. в Грозненском районе имелось около 200 скважин, из которых 120 эксплуатировались и давали 34,1 млн. пудов в год, что составляло 4,5% общероссийской добычи нефти.

Мощные фонтаны и высокое качество нефти способствовали широкому развертыванию буровых работ. За период 1898-1917 годов было пробурено 539 200 м. Наибольшая проходка приходится на 1914 год (85 000 м).

2.1.3 Бурение нефтяных скважин в Азербайджане

Впервые в мире в 1803 г. бакинец Гаджи Касымбек Мансурбеков начинает морскую добычу нефти в Биби-Эйбатской бухте из двух колодцев в 18 м и 30 м от берега. Существование первого морского промысла прекратилось в 1825 г., когда сильный шторм на Каспии разрушил колодцы.

В 1834 г. директор бакинских нефтепромыслов Николай Воскобойников (1801-1860 гг.) изобрел особый перегонный снаряд для получения керосина из белой и черной нефти.

В 1837 г. в Балаханах, начал действовать первый на Апшероне и в мире нефтеперегонный завод Николая Воскобойникова (первый аналогичный завод в США будет построен в 1855 г. Самюэлем Кайером). На этом заводе впервые в мире была применена перегонка нефти вместе с водяным паром, а нефть подогревалась с помощью природного газа.

В 1846 г. в Баку на Биби-Эйбате, по предложению члена Главного управления Закавказским краем Василия Семенова (1801-1863 гг.) пробурена первая в мире скважина глубиной 21 м для разведки нефти; то есть, впервые в мире было осуществлено бурение на нефть с положительным результатом. Работа была осуществлена под руководством директора Бакинских нефтяных промыслов, Корпуса горных инженеров майора Алексеева.

В 1847 г. 8-14 июля в своих документах наместник на Кавказе, князь Михаил Воронцов (1782-1856 гг.), официально подтвердил факт окончания бурения первой в мире нефтяной скважины на берегу Каспийского моря (Биби-Эйбат) с положительным результатом.

В 1848 г. в бакинском поселке Балаханы был заложен колодец, давший 110 пудов нефти в сутки.

В 1849 г. промышленник М.Г. Селимханов на склоне горы Биби-Эйбат заложил колодец, из которого добывал 17-18 тыс. пудов нефти в год.

В России официально запрещалось бурение нефтяных скважин до 1869 г. (правительство прислушивалось к выводам иностранных специалистов, доказывающих непригодность и бесперспективность бурения для добычи нефти). К примеру; когда в 1866 г. Закавказское торговое общество ходатайствовало перед правительством о разрешении начать буровые работы, то получило отказ.

В 1869 г. откупщик И.М. Мирзоев пробурил свою первую скважину глубиной 64 м, в Балаханах, но неудачно. В 1871 г., почти на том же месте он пробуривает вторую скважину глубиной 45м, которая оказалась очень результативной: она давала в среднем до 2 тыс. пудов нефти в сутки.

С 1872 г. начинается интенсивное строительство скважин глубиной до 45-50 м, что приводит к почти полному прекращению строительства в бакинском районе новых колодцев.

С отменой откупа в бакинском районе началось усиленное бурение нефтяных скважин. Число их быстро возрастало: в 1872 г. была одна скважина, в 1873 г, - 17, в 1874 г. - 50, в 1875 г. - 65, а в 1876 г. - 101 скважина. Появились мощные фонтаны, показавшие изобилие нефти в Балаханах, Романах, Сабунчах, Забрате, Биби-Эйбате.

Первые скважины бурились вручную вращательным способом. Затем стали применять ударно-штанговое бурение с паровым приводом. При бурении в твердых горных породах использовали балансир, к одному концу которого присоединялся буровой инструмент. Другой конец балансира был соединен с ведущим шкивом посредством кривошипа. Шкив вращался паровой машиной. При бурении глубоких скважин применяли раздвижные штанги, или ножницы. Глубокие скважины крепили обсадными трубами.

Спуск и подъем бурового инструмента и обсадных труб, долбление горной породы, спуск и подъем желонки для извлечения разбуренной породы обеспечивал буровой станок, главный вал которого вращался от паровой машины. От главного вала получал движение цепной барабан, при помощи которого поднимался и опускался буровой инструмент. Балансир приводился в движение шатуном с кривошипом, насаженным на долбежном валу.

Первая установка для вращательного бурения с буровой вышкой высотой 15 м появилась в Баку в 1902 г. Станок ее состоял из трансмиссионного вала и трех шестерен. К одной шестерне передавалось движение от паровой машины единой передачей, от двух других шестерен передавалось движение барабану лебедки и ротору. Глинистый раствор для выноса разбуренной породы подавался к бурильным трубам паровым насосом.

Добыча нефти из буровых скважин производилась с помощью цилиндрических ведер длиной до 6 м. В дне ведра был устроен клапан, открывающийся вверх. Такое ведро, предназначенное для очистки скважин, называлось желонкой, а способ добычи нефти желонкой именовался тартальным.

Первые опыты по применению глубинных насосов для добычи нефти в Баку были сделаны в 1876 г. Но эти насосы быстро засорялись песком, и нефтепромышленники вернулись к привычной желонке. В 70-х гг. 19 в. В.Г. Шухов предложил компрессорный способ добычи нефти из скважин, при котором сжатый воздух использовался для подъема нефти (эрлифт). Этот способ был испытан в Баку в 1897 г. Другой способ подъема нефти из скважин - газлифт - был предложен М.М. Тихвинским в 1914 г. Из всех известных способов добычи нефти главным оставался тартальный. С его помощью в 1913 г. добывали 95 % всей нефти.

С ростом количества буровых скважин в Баку увеличивалась добыча нефти. В 1872 г. было добыто 23 тыс. т, в 1875 г. - 81 тыс. т, в 1885 г. - 1,9 млн. т, а в 1901 г. - 11,6 млн. т. В 1901 г. Бакинский район давал 95 % общей добычи нефти в России.

Число нефтеперегонных заводов в Баку также возросло, даже жилые дома стали переделывать под заводы. В качестве топлива на заводах применяли нефть, пользуясь самым примитивным способом сжигания - на поду топки. Город покрылся копотью. Жители задыхались в дыму. Администрация города еще в начале 1873 г. принудила заводчиков вынести их «заводы» на соседнюю с городом территорию, в двух верстах от него. Там с лихорадочной быстротой возник Черный город, в котором уже весной 1873г. насчитывалось 80 заводов. В конце 1870-х гг. число небольших нефтеперегонных заводов в бакинском районе дошло уже до 200. К технически совершенным относились заводы Бакинского нефтяного общества и завод И.М. Мирзоева. Передовой техникой был оснащен и завод братьев Нобель.

В 1878 г. фирмой «Бари, Сытенко и Ко» был построен по проекту В.Г. Шухова первый нефтепровод от Бакинских промыслов до Черного города. В 1879 г. завершилось строительство бакинской промысловой железной дороги. В 1907 г. началась перекачка керосина по первому в мире магистральному трубопроводу Баку - Батуми.

2.1.4 Бурение нефтяных скважин в ХIХ в. в других районах России

В Майкопском районе добывалось от 20 до 153 тыс. т нефти в год при мощных фонтанах.

В геологическом отношении Майкопский район обследовали горные инженеры В.И. Винда и А.М. Коншин, но крупное открытие сделал в 1910-1911 гг. И.М. Губкин. Он впервые обнаружил новый тип залежей, названный рукавообразным и приуроченный к дельтам и руслам древних рек.

На Ухтинском нефтяном месторождении в 1868 г. начались буровые работы по инициативе купца М.К. Сидорова (1827-1887). Скважина глубиной 12,2 м была пробурена ручным вращательным способом. При бурении выяснилось, что в твердых горных породах необходимо применить ударный способ. Поэтому, по чертежам архангельского крестьянина А.В. Лебедева в 1872 г., на заводе К.Я. Соколова в Петербурге изготовили долото, штанги и уравнительный винт, с помощью которого опускались по мере углубления скважины прикрепленные к балансиру штанги.

В 1872 г. под руководством А.В. Лебедева производилось бурение сначала вращательным, а затем ударным на непрерывных штангах, свинченных с долотом, а на большой глубине - канатным способом. В сентябре 1872 г. нефтяной промысел посетил австрийский геолог Г. Гефер, который вместе с М.К. Сидоровым осмотрел буровые работы, разбуренные породы и высказал предположение, что Ухтинское месторождение должно быть богато нефтью. Г. Гефер был удивлен, что крестьянин А.В. Лебедев, не обучавшийся ранее горному делу, вел буровые работы, как опытный инженер. Скважину пробурили на глубину 52,9 м, нефти добыли 32 т. Ее вывезли на промышленные выставки, передали в лаборатории для исследования и использовали в качестве топлива на принадлежащем М.К. Сидорову пароходе, который ходил по Печоре.

В 1911-1913 гг. разведочные работы на Ухте проводила экспедиция Горного департамента под руководством горного инженера В.И. Стукачева. Эти работы подтвердили нефтеносность Ухтинского района. Но буровые скважины давали небольшое количество нефти - 300 - 600 кг в сутки.

В Урало-Волжском нефтяном районе впервые бурение на нефть начал в 1865 г. бугульминский помещик Н.Я. Малокиенко. Он пробурил несколько неглубоких шахт, из которых добыл 80 ведер нефти и около 33 т асфальта. Нефть он перерабатывал на небольшом керосиновом заводе. Керосин и асфальт не окупали затрат на их получение, и в 1867 г. предприятие было закрыто.

В 1867 г. муромский купец Ф.И. Смолянинов пробурил две скважины около села Сюкеево. Он намеревался добывать нефть на недалеком расстоянии от своего завода нефтяных смазочных масел в селе Коржавино, первого в истории нефтяного дела.

Первые подробные описания проявлений нефти на берегах р. Белой против села Ишимбаево и в 4 км вверх от него, напротив деревни Нижнее Буранчино, дал геолог В.И. Меллер (1840-1910). В 1896 г. мензелинский городской голова Д.Ф. Дубинин пригласил бурового мастера из Грозного и пробурил пять скважин глубиной от 10 до 72 м около деревень Нижнее Буранчино и Кусяпкулово. В 1900 г. он обратился в Министерство земледелия и государственных имуществ и Геологический комитет с просьбой организовать разведку нефти за казенный счет. Геолог А.А. Краснопольский в своем отчете о поездке в Ишимбаево отметил, что разведывать нефть в этом районе за счет государства не стоит, так как возможна лишь асфальтовая промышленность.

Раздел 3. История развития морского бурения

Морское бурение - разновидность буровых работ, выполняемых на акваториях Мирового океана и внутренних морей с целью поиска, разведки и разработки нефти, газа и других полезных ископаемых, а также инженерно-геологических изысканий и научных исследований.

Способов добраться до природных богатств, отдаленных от суши существует несколько - постройка буровой вышки на сваях, забитых на мелководье или «продление» берега. Так, в районе Баку была засыпана Биби-Эйбатская бухта в 1926 году, и на ее месте создан нефтяной промысел. Еще один подобный нереализованный проект был предложен после обнаружения в Северном море больших залежей нефти и газа более полувека назад. Он предполагал постройку двух дамб - через пролив Ла-Манш в районе Дувра и между Данией и Шотландией, - благодаря которым появилась бы возможность откачать воду с огромного участка мелководного Северного моря.