Затерянный среди зеленых холмов в глухой, малонаселенной бездорожной местности западной Пенсильвании крохотный американский городок Тайтусвил в мае 1858 г. был сильно взволнован странным событием.

Ранним весенним утром прибыл и остановился в единственной в городе гостинице высокий со­рокалетний человек. В большой, хранившейся в запыленной конторке книге, где расписывались приезжие, появилась новая запись: полковник Эдвин-Лауреис Дрэк.

Не прошло и нескольких часов, как весь Тайтусвил, где приезд каждого нового человека был событиемь уже знал, что полковник Дрэк прибыл из Нью-Йорка, что он представитель «Пенсильваниа Рок Ойл Компани», т. е. «Пенсильванской компании горного масла», и что компания эта со­бирается добывать в окрестностях Тайтусвила нефть, или, как тогда говорили, горное масло.

В западной Пенсильвании нефть часто была спутником растворов соли, которые извлекались из ко­лодцев. Но темная жидкость с рез­ким запахом только портила каче­ство соли. Правда, лет за десять до этого в соседнем городке Тарентуме предприимчивый америка­нец Самуэл Кир начал собирать из соляных колодцев и скважин гор­ное масло, этот неприятный спут­ник рассолов. Кир рекламировал темную жидкость как универсаль­ное средство против всевозможных болезней и продавал ее в аптеках. В 1855 г Кир, впервые в Амери­ке, начал перерабатывать нефть и получать из нее осветительное мас­ло—керосин. Керосин этот полу­чался в ничтожных количествах и тоже продавался в аптеках.

Все это было прекрасно известно жителям Тайтусвила, и приезд в их город нового иска­теля нефти, вызвав обычное для маленьких го­родков любопытство, никого, однако, не удивил. Но завсегдатаи кабачка при гостинице были глу­боко изумлены, когда в разговоре с новым по­сетителем выяснилось, что он собирается добы­вать нефть при помощи специально пробуренных скважин.

Этого еще, как будто, никто не делал. Бурили скважины для добывания рассолов, вычерпывали нефть из колодцев; но бурить скважины для по­лучения нефти — что за странная идея! Это должно очень дорого стоить, и как знать, где надо искать нефть. Не окажется ли бурение напрасным?

Все эти сомнения были выложе­ны Дрэку новыми его знакомыми. Удивление и недоверие жителей маленького городка еще более уси­лились, когда Дрэк с невозмутимым спокойствием сообщил, что бурить придется, может быть, на глубину в 150 и даже 300 м.

Для того чтобы добывать из зем­ли жидкие ископаемые или газ, во­все не нужно рыть такую широ­кую яму, какую роют, когда дела­ют колодец. Колодцы делают боль­шого диаметра, так как в них для рытья приходится спускаться рабо­чим. Но если рыть яму не спуска­ясь, можно сделать ее узкой, как труба, а жидкость на поверхность подавать ведром. Такая яма называется скважи­ной, а рытье ее называется бурением.

При бурении скважин землю долбят острым долотом, подвешенным на канате или на специ­альных стержнях — штангах. Время от времени, когда на дне скважин (или, как говорят буриль­щики, забое) скапливается много измельченного грунта, долото вытаскивают. Вместо него спу­скают на канате узкое ведро, которым забирают из забоя измельченный грунт. Затем опять опускают в забой долото.

Так бурили скважины китайцы еще две тысячи лет назад. Перекинутый через перекладину канат уходит в скважину (слева). На конце каната — долото. Канат связан с гибкой наклонной дос­кой. Рабочие — кули — взбирались на помост и с него прыгали на наклонную доску. Доска опу­скалась и тянула за собой канат, а долото в скважине подымалось. Когда кули спрыгивали с доски, гибкая доска выпрямлялась, и долото па­дало. Слева — желонка. Канат от нее переброшен через верхнюю перекладину и намотан на бара­бан. В скважину желонка опускалась под дейст­вием собственного веса. Когда вол или лошадь вращали барабан, на него наматывался канат, и желонка подымалась на поверхность.

Примерно такое же ручное бурение существо­вало в Китае еще свыше двух тысяч лет назад.

В Америке и Европе до XIX в. бурение сква­жин применяли только для добычи соли. Идея добывать нефть при помощи скважин впервые пришла в голову нью-йоркскому журналисту и дельцу Джорджу Бнсселю. Он н организовал ту самую «Пенсильванскую компанию горного мас­ла», представителем которой был Эдвин Дрэк.

В Тайтусвиле непоколебимое упорство Дрэка. с которым он доказывал, что бурение скважин — это единственный правильный способ добычи нефти, заставило окружающих отвернуться от него. Стоит ли иметь дело с таким фантазером!

В соседнем городке Тарентуме Дрэк свел зна­комство со старым опытным бурильщиком Виль­ямом Смитом — стариком Билли, как его все на­зывали. Старый Билли приехал в Тайтусвил вме­сте с двумя своими сыновьями и принялся за де­ло: идея Дрэка его заинтересовала.

Выбрали наугад место для скважины (в те времена представления о нефтяной геологии были весьма туманные) и сколотили из бревен высокую четырехгранную буровую вышку. Рядом с вышкой выстроили сарай, в котором установи­ли паровую машину, барабан для наматывания каната и балансир — толстое лежачее брев­но. Балансир установили на шарнире на верти­кальных стойках. С одной стороны его прикре­пили канат с долотом на конце, другую сторону соединили при помощи передаточного механиз­ма с паровой машиной.

Чтобы удар долота о грунт был сильней, к нему привинчивали тяжелую железную штангу, а штангу привязывали к канату.

Паровая машина во время бурения заставляла балансир попеременно наклоняться то в одну, то в другую сторону. Когда конец бревна, к которому был прикреплен канат с долотом и штангой, подымался, вместе с ним подымались со дна скважины н долото со штангой. Когда же этот конец бревна спускался, долото падало и дробило грунт.

На верху вышки был устроен блок. Канат, пе­рекинутый через ролнк блока, одним концом на­матывался на барабан, а другой его конец свисал над устьем скважины.

Когда на дне скважины собиралось много бу­ровой грязи, бурение приходилось приостанавли­вать. Канат, иа котором висело долото, отцепля­ли от балансира и присоединяли к канату, свешивающемуся с верха вышкн. Паровую машину также отключали от балансира и приключали к барабану. Барабан вращался, наматывал канат и вытаскивал из скважины долото с тяжелой штан­гой. А затем на этом же канате спускали в сква­жину желонку — длинное узкое ведро, на дне ко­торого устроен клапан, наподобие тех, какие бы­вают в дачных рукомойниках. Когда этот клапан упирался в дно скважины, буровая грязь через открывшееся отверстие заполняла желонку. Затем желонку подымали, при этом клапаи опускался и закрывал отверстие. Так извлекали буровую грязь на поверхность. После этого в скважину опять опускали долото со штангой. Бурение продолжа­лось.

Однако за целый день работы Дрэку удава­лось углубить скважину не больше чем на 1 м. Стенки скважины обваливались, из рыхлого грунта вытекало много воды — очевидно, сква­жина пересекла какой-то водоносный грунт. Ра­бота осложнялась.

Дрэк решил тогда спустить в скважину же­лезные трубы. Они не давали обсыпаться стен­кам н проникать воде в скважину. Когда одна труба целиком уходила в скважину, сверху при­клепывали к ней вторую трубу и продолжали опускать в скважину такую сдвоенную трубу. Ко второй приклепывали третью, и так далее. Дело пошло несколько лучше. Потерявший уже надежду и истративший почти все деньги своих компаньонов Дрэк воспрянул духом.

Природа все-таки благоприятствовала первому искателю нефти: ему не пришлось бурить ни до 300, ии даже до 150 м — нефть оказалась в том месте на глубине всего лишь 21 м.

Перед вечером 27 августа — через два с поло­виной месяца после начала бурения — Смит со своим старшим сыном Сэмом стали подымать долото, чтобы очистить забой скважины от из­мельченного грунта. Вытащили долото, остано­вили паровую машину, н вдруг в воцарившейся тишине совершенно ясно услышали, как в глу­бине скважины что-то булькает и кипит. Каза­лось, кто-то большой тяжело вздыхает внизу, придавленный землей. Вместе со вздохами из скважины доносился резкий запах нефти. Дро­жащими от волнения руками Смит стал спускать в скважину желонку. Через четверть часа желон­ка, наполненная черной нефтью, показалась на поверхности земли.

С быстротой молнии весть о находке облетела городок. Все население Тайтусвила было в вели­ком волнении.

Рано утром следующего дня Дрэк едва мог протиснуться к скважине через толпу обступив­ших ее окрестных фермеров и рабочих, которые с изумлением смотрели, как из скважины бес­прерывно вычерпывали черную густую нефть.

Сорок бочек нефти в день давала скважина Дрэка.

Так в пенсильванской глуши, в окрестностях маленького городишка, родилась одна из самых мощных и важных отраслей промышленности.

С тех пор прошло 80 лет. За это время про­бурены сотни тысяч нефтяных скважин, и тех­ника бурения давно уже не та, какой пользовал­ся Дрэк. Сперва разрабатывали нефтяные пла­сты, которые были ближе к поверхности земли, а потом пришлось искать нефть глубже. Уже не на десятки, а на сотни и тысячи метров уходи­ло долото в глубь земли. А в апреле 1938 г. в Соединенных штатах была пробурена самая глубокая в мире скважина: ее глубина — 4572 м. Глубже в землю человек никогда не проникал.

Бурение глубоких скважнн стало возможным благодаря тому, что ударное бурение заменили вращательным, при котором долото сверлит породу, срезает слой за слоем. При этом долото спускается в скважину на соединенных между со­бой стальных бурильных трубах. Самая верхняя труба—не круглая, а квадратная. Она проходит через отверстие в плоском металлическом столе и плотно в нем зажимается. Этот стол находит­ся на поверхности, в буровой вышке. Он называется ротором-вращателем, потому что при­водит во вращение всю колонну труб и находя­щееся на ее конце долото.

Неподалеку от ротора, тут же, в буровой выш­ке, находится лебедка, которую приводит в дей­ствие электромотор, паровая машина или двигатель внутреннего сгорания. Лебедка в свою оче­редь вращает ротор, а ротор —- колонну буриль­ных труб и долото.

Долото и колонну бурильных труб спускают в скважину и подымают оттуда при помощи лебедки. На ба­рабан лебедки намотан стальной ка­нат, конец которого перекинут через блок на верхушке вышки (этот блок называется кроиблоком) и соединен с подвижным блоком и крюком. К крю­ку подвешен вертлюг-аппарат, верхняя части которого неподвижна, а нижняя соединена с самой верхней, квадратной трубой бурильной колон­ны и может Свободно вращаться вме­сте с долотом и всей колонной труб.

На крюке, таким образом, висит вся колонна бурильных труб с доло­том. А колонна эта имеет нередко длину в несколько тысяч метров.

При глубине скважины в 2—3 тыс. м колонна весит примерно столько же, сколько большой мощный паро­воз вместе с тендером. Поэтому н крюк, и вышка, и канат должны быть очень прочными. Прочными дол­жны быть н сами трубы — ведь на каждой бурильной трубе висят все ниже расположенные трубы.

Но как вытаскивать со дна сква­жины измельченный долотом грунт? Неужели при помощи желонки, как это делал еще Дрэк? Конечно, нет. Это потребовало бы слишком много времени, так как пришлось бы оста­навливать бурение, вытаскивать на поверхность и постепенно развинчи­вать всю колонну бурильных труб, спускать желонку и т. д.

Теперь забой очищают иначе.

В трубы, на которых держится до­лото, через горловину в верхней части вертлюга насосом накачивают жидкость. Она проходит через спе­циальное отверстие в долоте н с си­лой вытекает на забой. Затем жид­кость под давлением начинает поды­маться по кольцевому пространству между бурильными трубами и стен­ками скважины. Поднявшись на по­верхность, жидкость от устья сква­жины течет по желобам в чан. где она фильтруется, и снова накачивает­ся насосом через бурильные трубы в скважину,

В чем смысл такой циркуляции жидкости?

Сильная струя непрерывно промы­вает забой, захватывает измельчен­ный грунт и уносит его с собой на поверхность. Благодаря этому доло­то работает все время в чистом за­бое. Но самое главное заключается в том, что не надо останавливать бу­рение и вынимать долото, чтобы очистить дно скважины. Бурение и промывка производятся одновременно и не только не мешают друг другу, но даже помогают: сильная струя жидкости размывает рыхлую породу под долотом и облегчает бурение.

Промывают забой не водой, а гли­нистым раствором. Вода очень быстро размыла бы стенки скважины, и они начали бы обваливаться. Глинистый же раствор не только не размывает, а наоборот, закрепляет стенки сква­жины: он их как бы штукатурит, об­разует на них корку и не дает об­валиваться.

При бурении скважины нередко приходится пересекать водяные пла­сты, — глинистая корка не позволяет воде проникнуть в нефтяной пласт. Не будь этой глиняной штукатурки, вряд ли удалось бы спускать в сква­жину на глубину в сотни и тысячи метров обсадные трубы, окончатель­но закрепляющие стенки скважины.

Часто для большей надежности уз­кую кольцевую щель между обсад­ными трубами и стенками скважины

Похожие статьи:

1. История происхождения нефти
2. История часов
3. ТЕЛЕВИДЕНИЕ. История телевидения
4. Телескоп. История телескопа
5. История подводной лодки