Переворот в бурении (к 75-летию Победы)

Куст скважин на Краснокамском месторождении, 1946 год.

В 1943 году, в разгар Великой Отечественной войны, пермские нефтяники совершили технологический переворот в мировом бурении. Впервые в мире в Прикамье на сухопутном месторождении под Краснокамском был применен высокоэффективный кустовой турбинный способ бурения.

Четверка из Баку

Технологический прорыв был предопределен войной. И эвакуацией в Пермскую область Бакинской экспериментальной конторы турбинного бурения (ЭКТБ). Сейчас бы это назвали синергетическим эффектом — синтез достижений передовой отраслевой науки нефтяного Азербайджана и врожденной технической смекалки буровиков Прикамья, синтез опыта и дерзости.

Бакинская ЭКТБ объединила лучших советских инженеров-нефтяников. Ее первым руководителем был Петр Шумилов, выпускник физико-механического факультета Московского университета. Школьный учитель физики и математики нашел себя в прикладной науке. Именно ему принадлежала идея принципиально нового для буровой практики решения — применения многоступенчатой аксиальной турбины.

Проектированием и испытаниями безредукторных турбобуров с многоступенчатой осевой гидравлической турбиной занималась конструкторская группа, в которую входили Эйюб Тагиев, Ролен Иоаннесян, Михаил Гусман, ставшие основоположниками отечественной школы турбинного бурения. В конце 1930-х годов Эйюба Тагиева назначили главным конструктором, а потом и директором Бакинской ЭКТБ.

Эйюб Тагиев

Журналисты в 1960-х годах окрестили Эйюба Тагиева «человеком с лицом итальянского киноартиста» и называли его «нефтяным королем». Изобретения Тагиева, взять хотя бы двуствольный и многоствольный способы бурения, состоят «на вооружении» нефтяников всего мира. Его считают «отцом» индийской и бразильской нефти. Благодарная Индия, где некогда в поисках нефти спасовала знаменитая Standard Oil, установила в Калькутте памятник Эйюбу Тагиеву.

В конце 1941 года специалисты Бакинской ЭКТБ обживались в Краснокамске, городе-спутнике Перми. Рассказывают, что отличить бакинцев на улице не составляло труда: с наступлением суровой уральской зимы южан одели в овчинные полушубки и новенькие бурки — теплые войлочные сапоги на кожаной подошве, предмет нешуточной зависти модников тех лет.

На момент эвакуации Ролену Иоаннесяну, самому старшему из четверки инженеров-конструкторов, исполнилось 34 года, Петру Шумилову и Эйюбу Тагиеву — по 30 лет, Михаилу Гусману — 27. Они были молоды и полны энергии. Все четверо в 1942 году были удостоены Сталинской (Государственной) премии за изобретение многоступенчатой гидравлической турбины для бурения глубоких скважин.

В том же 1942 году безуспешно рвавшийся на фронт Петр Шумилов переключился на конструирование новых типов вооружений. В СКБ №36 Наркомата нефтяной промышленности СССР он работал над первым советским станковым противотанковым реактивным гранатометом (прототип СПГ-82). ЧП на полигоне при испытании опытного образца оружия стоило ему жизни. Фундаментальный труд учёного-прикладника «Теоретические основы турбинного бурения» выйдет в 1943 году посмертно.

Ролена Иоаннесяна и Михаила Гусмана в конце 1942 года перевели в Москву, в Наркомат нефтяной промышленности. В 1960–1970-х годах, уже работая во ВНИИ буровой техники, Ролен Иоаннесян останется верен турбобурам, а Михаил Гусман всецело посвятит себя винтовым забойным двигателям.

30-летнего Эйюба Тагиева в 1942 году выдвинули в руководители Молотовнефтекомбината (с 1940 по 1957 год Пермь носила название Молотов). Во многом благодаря Тагиеву в годы войны, после беспрецедентной эвакуации на восток огромного количества индустриальных объектов, в Прикамье удалось сформировать нефтяной комплекс полного цикла, включающий геологоразведку, бурение, добычу и переработку нефти, прикладную науку и отраслевое машиностроение. Такая конфигурация нефтяной вертикали, за исключением, пожалуй, только нефтегазового машиностроения, до сих пор считается визитной карточкой пермского ТЭК.

Строить или бурить?

В эвакуации бакинские инженеры-новаторы продолжили прикладные исследования в области бурения, занимались разработкой бурового оборудования. Но приоритетом для них считалось ускоренное промышленное внедрение на промыслах Молотовнефтекомбината перспективного турбинного бурения. Еще до войны бурение на Краснокамском месторождении турбинным способом опытной скважины показало увеличение скорости проходки в 2,5 раза.

Палаточный городок нефтеразведки (Краснокамск, 30-е годы)

Краснокамское нефтяное месторождение открыли в 1934 году случайно, при бурении артезианской скважины на стройплощадке будущего целлюлозно-бумажного комбината, естественно, крупнейшего в Европе. Два года потребовалось, чтобы доразведать в Краснокамске промышленные запасы нефти, и столько же — на выяснение контуров нефтеносности. К 1938 году, когда выяснилось, что в районе Краснокамска залегают значительные запасы нефти, в границах месторождения уже работал бумкомбинат и полным ходом возводился жилой массив Соцгородок.

Краснокамск начинали застраивать по канонам архитектуры светлого будущего. Дома-«аэропланы» для рабочих, дом-«пароход», коттеджи для руководства (два этажа, все удобства, участок 20 соток), громадный 205-квартирный дом (как сейчас говорят, в стиле «гипертрофированного классицизма») — с колоннами, лепниной, статуями в нишах, а кроме того — со столовой, прачечной и… большим концертным залом. Дом образцового социалистического быта в уральском Городе солнца!

Грандиозные планы жилищного строительства перечеркнул 1937 год и постановление Совнаркома СССР и ЦК ВКП(б) № 2089 «О передаче Наркомтяжпрому (Главнефти) под разработку нефти и газа территории Краснокамского нефтяного месторождения». Формулировки решительные и категоричные: «Передать тресту «Прикамнефть» весь Краснокамский район в пределах контура его нефтеносности за исключением участков, занятых действующими промышленными предприятиями… Запретить в пределах всего контура нефтеносности как промышленное, так и соцбытовое строительство, не связанное с эксплуатацией Краснокамского нефтяного месторождения. Все деревянные малоэтажные соцбытовые сооружения подлежат разбору и выносу за контур нефтеносности…».

Но постановление партии и правительства запоздало — перенос целого города, когда мир и страна уже вовсю дышали грядущей войной, оказался делом неосуществимым. Ситуация складывалась патовая — предполагаемые продуктивные залежи нефти находись не только под производственными и жилыми кварталами, но и под руслом Камы, и в районе прилегающего к Краснокамску Пальтинского болота. Общая площадь залегания труднодоступных запасов оценивалась примерно в 3 тыс. гектаров.

Степан Аликин

Идею применить на Краснокамском месторождении наклонное бурение выдвинул 30-летний краснокамский инженер-новатор, недавний выпускник Уральского горного института Степан Аликин. И турбобуры, которые активно осваивали пермские буровики, пришлись тут как нельзя кстати.

Пермь — пишем, Баку — в уме

В чем принципиальное отличие роторного способа бурения от турбинного? В одном случае с помощью поверхностного двигателя и ротора вращается целиком вся колонна бурильных труб с разрушающим породу долотом на конце. В другом – бурильная колонна и закреплённый на ней в забое турбобур (своего рода гидравлический двигатель) неподвижны, а вал турбины, раскручиваемый подаваемым под давлением буровым раствором, вращает только долото.

Первая в СССР скважина с наклонным в заданном направлении стволом была пробурена роторным способом в 1934 году на Каспии, на острове Артема, молодым инженером Николаем Тимофеевым, будущим признанным советским специалистом по сверхглубокому бурению. Из-за специфики роторного наклонного бурения (низкие механические скорости, большое количество спуско-подъемных операций для замены долот и замера кривизны) этот метод был признан неэффективным. Не вызвал тогда интереса и опыт с кустовым роторным бурением трех наклонных скважин.

Турбинным способом опытную наклонную скважину пробурили в начале 1941 года на том же Каспии, в бухте Ильича (Баил Лиманы), специалисты Бакинской ЭКТБ. Скважина глубиной 1920 метров, 220-метровым отклонением забоя (конечной нижней точки) от устья (начальной верхней точки) и максимальной кривизной ствола 22° предназначалась для освоения нефтеносного участка, залегавшего под Баиловской электростанцией имени Красина.

Увы, каспийские наработки по наклонному турбинному бурению для Западного Урала не годились — карбонатные породы Краснокамского месторождения существенно отличались от песчаников Апшерона повышенной твердостью. Это подразумевало кардинально иной подход к породоразрушающему инструменту, режимам и скоростям проходки. Особенные требования диктовали и условия рельефа — при относительно небольшой глубине бурения (около 1000 метров) здесь предполагались куда более значительные отклонения — до 400 и более метров, при этом максимальная кривизна стволов скважин могла превысить 30°.

Есть наклон!

Освоение новаторской технологии наклонного турбинного бурения в Краснокамске разворачивалось по законам военного времени. В 1942 году проходку опытной скважины № 2-Н в рабочем поселке Гознака доверили буровой бригаде бакинца-стахановца Али Абубекирова. До отметки 550 метров бурение велось вертикально. Начиная с этой глубины, предстояло добиться отклонения забоя на расстояние 110 метров. Первый визированный спуск для зарезки наклонного ствола по заданному азимуту производился 31 декабря 1942 года, при почти 50-градусном морозе!

Первопроходцы турбинного бурения Краснокамского промысла у буровой №106, 1940 год

В ходе отработки технологии наклонного бурения изучалось влияние жесткости бурового инструмента и механической скорости бурения на темп искривления скважины, подбиралась оптимальная конструкция низа бурильной колонны. Отклонителем для набора кривизны ствола служила обычная 8-миллиметровая бурильная труба, изогнутая на три градуса. Пробурили 45 метров — забой отклонился всего на один градус. Поменяли трубу на более жесткую — 11-миллиметровую, увеличили изгиб до 6 градусов, взяли более стойкое долото, бурильные трубы стали крепить не вручную, а машинным ключом…

«И вот первая победа, — писали в одном из послевоенных очерков. — На глубине 950 метров кривизна ствола достигла 30 градусов. Забой скважины отклонился на 106 метров и врезался в нефтяной пласт…». Через считанные месяцы пермские буровики научились доводить отклонение почти до полукилометра. На буровой №232 скважину подвели под тот самый 205-квартирный дом, на 234-й — под русло Камы, на 235-й — под корпуса фабрики Гознак. 

Практика показала, что наклонно-направленное бурение намного эффективнее вертикального. Так, например, в условиях Краснокамского месторождения средняя коммерческая скорость турбинного бурения вертикальных скважин составляла 251 метр на станко-месяц, наклонных — 313 метров.

Летом 1943 года, в дни боев на Курской дуге, бригада опытного бурмастера Михаила Кропачева начала бурение наклонно-направленной скважины №226. В ознаменование освобождения нашими войсками Орла и Белгорода буровой объект был сдан в эксплуатацию на 16 дней раньше срока. Отклонение скважины составило 420 метров. В Краснокамске шутили, что Кропачев хочет пробурить наклонную скважину с одного берега Камы на другой!

В августе 1943 года в честь освобождения Белгорода и Орла в Москве прогремел победный салют, первый из 354 салютов Великой Отечественной войны. А на пермском «нефтяном фронте» готовились к генеральному технологическому прорыву — переходу на кустовое разбуривание месторождений. Трудно представить, но до Краснокамска кустовым турбинным способом не бурили нигде в мире!

15 минут вместо 20 суток

Что дешевле — отсыпка одной небольшой площадки, или планировка нескольких, разбросанных на сотни метров? Прокладка одной промысловой дороги к рядом расположенным скважинам, или строительство дорожной сети к далеко отстоящим друг от друга буровым? Наклонное турбинное бурение позволяет с одной компактной площадки забурить сразу несколько скважин с различными азимутами стволов и отклонениями забоев, осваивая залежь не отдельными разрозненными скважинами, а объединяя их в группы — кусты. Один нефтепровод, один водовод, одна ЛЭП, единая установка сбора нефти, общая насосная станция — быстро, дешево и практично!

Сокращение объемов строительно-монтажных работ, дорожного строительства и транспортных расходов максимально удешевляют и ускоряют производство работ. Сейчас экономическая эффективность кустового способа бурения кажется арифметикой буровых работ, а в 1943 году требовалось обосновать очевидное.

Из пояснительной записки к техническому проекту разработки Краснокамского месторождения кустовым способом (1943 год): «Оборудование и вышка одной скважины после ее окончания могут быть в кратчайший срок сдвинуты и использованы для бурения другой, т.е. возникает идея централизованного расположения скважин — так называемого куста…». 

Здесь речь идет еще об одном новаторском решении, связанном с кустовым бурением. Согласно инструкциям и регламентам, буровые установки транспортировались к новому месту работ в разобранном виде. Полный демонтаж, транспортировка и монтаж 30–40-метровой многотонной конструкции отнимали ресурсы и время. В 1942 году на промыслах «второго Баку» внедрили метод поточного (крупноблочного) строительства вышечных конструкций, но пермяки пошли еще дальше, начав производить передвижку буровых установок в сборе, без демонтажа силового и агрегатного оборудования.

В октябре 1943 года на Краснокамском месторождении буровая установка вместе с лебедкой, ротором и талевой системой были передвинуты на новую точку на расстояние 10 метров. На все ушло 3 дня при нормативе 12 и фактически затрачиваемых 18, а то и 20! А в 1949 году на соседнем Северокамском месторождении пермские вышкостроители ухитрились передвинуть буровую вышку с агрегатным сараем за 15 минут!

Краснокамск в кустах

Наркомат нефтяной промышленности СССР держал на контроле разработку новаторской технологии кустового бурения. 25 октября 1943 года из Москвы в Пермь поступил приказ наркома Ивана Седина, в которой начальнику Молотовнефтекомбината Тагиеву предписывалось: «а) начать в IV квартале бурение опытного куста скважин №175, 176, 210 и 215; б) обеспечить бурение куста квалифицированной бригадой, качественным оборудованием и бесперебойным снабжением; в) обеспечить тщательную документацию всех производимых работ; г) разрешить израсходовать 50% суммы фактической экономии на премирование работников, отличившихся при проведении кустового бурения…».

Пионерами освоения передового метода стали пермские буровые мастера Тихонов и Бочковой, разбурившие в 1943 году первый куст скважин на Краснокамском месторождении. В 1944–1945 годах на Краснокамском нефтепромысле пробурили кустовым способом 40 скважин в 16 кустах. Полученная экономия составила 3,64 млн рублей. При стоимости легендарного танка Т-34 около 135 тыс. рублей, а дальнего бомбардировщика и торпедоносца Ил-4 – 380 тыс. рублей, сэкономленных средств хватило бы для снаряжения трех танковых батальонов (то есть, по сути, танкового полка) или бомбардировочной эскадрильи.

Наркомнефтепром инициировал распространение прогрессивного высокоэффективного и экономичного метода кустового бурения в Баку, Грозном, Дагестане, Башкирии, Татарии и Куйбышевской (ныне Самарской) области. В 1947 году за разработку и широкое внедрение метода непрерывного наклонного бурения нефтяных скважин (то есть, кустового бурения) Тагиев, Иоаннесян, Гусман и Аликин были удостоены Сталинской премии.

Городской пейзаж Краснокамска, 60-е годы

А нефтяные вышки и качалки стали привычным атрибутом улиц и  дворов Краснокамска. На качалках обожала качаться местная детвора, а взрослые горожане прозвали их «тарзанками» за устрашающий скрежет, напоминающий пронзительный клич героя культового кинофильма «Тарзан» с Джонни Вайсмюллером в главной роли. Такой уникальный симбиоз города и нефтепромысла существовал 40 лет, вплоть до закрытия месторождения в 1975 году.

Алексей Нерослов,
Музей пермской нефти