Дореволюционный период развития нефтяной промышленности России

 

Поездка Д. И. Менделеева в США

Командируя Д.И. Менделеева в 1872 г. на Всемирную промышленную выставку в Филадельфию, русское Министерство финансов одновременно дало ему задание — изучить на месте нефтяную промышленность США. Он к этому времени уже был известен как крупный ученый-химик, создатель периодической системы химических элементов. Несмотря на необычную жару, выдавшуюся в то лето, ученый бывал на промыслах, вникал во все детали организации и техники бурения скважин, посещал нефтеперерабатывающие заводы и лаборатории, знакомился с научными работами, изучал и собирал материалы в конторах транспортных обществ и нефтепроводных компаний, в статистических бюро, интересовался даже работой Главного метеорологического бюро.

Д.И. Менделеев и его спутник В. Гемилиан проделали свой маршрут в такой примерно последовательности: из Нью-Йорка в Вашингтон, Филадельфию. Оттуда через Гарисбург в Питтсбург — торговый центр пенсильванской промышленности, затем в Паркер и его окрестности — в район, расположенный в низовьях р. Аллегейни и славившийся в то время наибольшим количеством добываемой нефти и сосредоточием нефтеперерабатывающих заводов. Далее в Миллерстаун, опять в Паркер, оттуда вдоль р. Ойл-крик через Тайтесвилл (родину первых буровых скважин на нефть) в Буффало и затем в Нью-Йорк.  

 

Стараясь выяснить, в чем причина процветания нефтяного дела в США и что тормозит его развитие в России, Д.И. Менделеев интересовался вопросами геологии нефти, разведочного и промыслового дела, переработки, транспорта, хранения нефти, применения природного газа и нефтепродуктов, истории развития нефтяного дела в США, нефтяной торговли, внутренней и внешней, и законодательства. Вскоре по возвращению на родину Д.И. Менделеев написал книгу «Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвания и на Кавказе». Стремясь обратить внимание соотечественников на все полезное и ценное, что было достинуто зарубежной наукой и практикой, Д.И. Менделеев приводил массу справок и описаний. Но он не ограничивался пересказом виденного или прочитанного, а тут же делал критические замечания или, прервав описание, предлагал либо новую идею, либо дальнейшее усовершенствование.  

 

Так, например, он отмечал как достижение широкое распространение в Америке резервуаров для хранения нефти на промыслах. Но в нефти, особенно пенсильванской, содержится много летучих компонентов, в том числе нефтяной газ. При хранении они испаряются. Вспышки молний, близость огня часто приводят к воспламенению нефтяных паров и газов, а следовательно, к крупным пожарам. Д.И. Менделеев, рассказывая об этом, тут же предлагал устраивать резервуары-хранилища с двойными стенками, между которыми находится вода, и отводные трубки для испаряющихся компонентов пропускать через этот водяной затвор. Отметив, что в США нефте- и газопроводы прокладывают на поверхности земли, Д.И. Менделеев добавляет: «В Баку климат еще мягче, и, следовательно, там можно попытаться сделать то же самое». 

 

Пенсильванская компания легких двигателей рекламировала двигатель Брайтона, или «углеводородную машину». Д.И. Менделеев заинтересовался ею и привел описание устройства, отразив его достоинства и сравнив с появившимся ранее газовым двигателем Ленуара. В результате он упомянул о желательности разработки и широкого использования у нас компактных недорогих двигателей. 

 

Д.И. Менделеев отмечал широко распространенную в США, хорошо слаженную и достаточно механизированную работу партий бурильщиков, для использования опыта которых он рекомендовал приглашать их к нам. Однако же в устройстве буровых вышек, в технике канатного бурения скважин на берегах Аллегейни он не обнаружил ничего принципиально нового по сравнению с методами работы в Европе и России. 

 

Кое-где из скважин добывали природный газ и направляли его по газопроводам к местам потребления. В Питтсбурге газ использовали с большим успехом в металлургическом деле. Однако же основная масса природного газа не утилизировалась, его выпускали прямо в воздух или сжигали на факеле. Бесполезное уничтожение газа приводило к быстрому снижению давления в нефтяных пластах и отсюда — к преждевременному падению дебита скважин. 

 

Д.И. Менделеев решительно заявлял, что нерационально выпускать газ из нефтяного пласта, а скважины, которые его выделяют, следует закрывать, так как выпуск газа должен вредно сказываться на выходах нефти. Позже наука и практика подтвердили справедливость этого мнения.  

 

Ученый положительно отзывался о широко развитом в США строительстве и применении нефтепроводов для перекачки нефти специализированными «трубочными компаниями». Компании располагали трубопроводами, резервуарами для хранения нефти, насосными станциями, оборудованными мощными насосами. «Насосы, трубы и тому подобное обдумано и устроено прекрасно». Перевозка нефтепродуктов по железной дороге производилась в хорошо оборудованных вагонах-цистернах. 

 

В США было несколько крупных нефтеперегонных заводов, производивших не только керосин, но и смазочные масла и бензин. Переработка нефти на этих заводах была экономически более выгодной, чем на бакинских, занятых производством только керосина. К тому же американские нефтеперерабатывающие предприятия были расположены в центрах потребления нефтепродуктов, а не в районах добычи, как в России. Эти обстоятельства Д.И. Менделеев отметил особенно охотно, так как, начиная еще 1863 г., он сам предлагал русским предпринимателям именно такую же систему переработки нефти. С другой стороны, особенно поразила Д.И. Менделеева примитивность и рутина в технике собственно нефтеперегонного производства США. Большинство заводов, даже крупных, имели перегонные устройства «которые прямо не стоят описания». На нефтеперегонных заводах расточительно используется топливо, преимущественно каменный уголь, хотя можно было пользоваться, и с большим успехом, нефтяным газом. 

 

Все это, а также отсутствие научных исследований во всех отраслях нефтяной промышленности Америки того времени произвело резко отрицательное впечатление на Д.И. Менделеева. Он обращался ко многим ученым и был удивлен тем, что научная разработка (особенно с химической и геологической сторон) вопросов, относящихся к нефти, у американцев была поставлена плохо. Поэтому Д.И. Менделеев предостерегал наших предпринимателей, чтобы они не подражали американцам и не медлили с привлечением науки на помощь нефтяной промышленности. В связи с отсутствием научных основ разработки месторождений добыча нефти в США в конце 19 в. уменьшилась, наступил период «истощения залежей» и лидером нефтедобычи становится Россия.  

 

Первый российский магистральный трубопровод 

В третьей четверти 19 в. развитие нефтяной промышленности России получило дополнительные стимулы. 6 июня 1877 г. император Александр II утвердил решение Государственного совета об отмене акциза на нефть и нефтепродукты, начиная с 1 сентября 1877 г. Этот шаг существенным образом сказался на дальнейшем росте добычи нефти в России: если в 1865 г. она составляла 9 тыс. т, в 1875 г. — 85 тыс. т, то в 1885 г. — уже 1,9 млн т. 

 

Правда, до начала строительства в России трубопроводов, наливных морских и речных судов отечественные нефтепродукты не находили широкого сбыта за границей. Американский керосин на внутреннем рынке США и других стран стоил дешевле русского как раз из-за наличия развитой транспортной инфраструктуры, включая трубопроводную. Более того, недостаток транспортных средств не позволял существенно повысить уровень потребления в России основного продукта нефтеперегонных заводов — керосина. В 1900 г. при численности населения в 142 млн жителей его потреблялось 714 тыс. т, или 5,3 кг на одного человека в год, тогда как в Германии и Англии — 16,4 кг. 

 

В качестве топлива не находили в центральной России широкого применения и нефтяные остатки — мазут. На местных фабриках и заводах сжигали главным образом дрова, тем самым способствуя истреблению лесов. Впрочем, не лучше обстояло дело с основным видом топлива и на речных судах, и на железной дороге. Только построенный по совету Менделеева промышленником Рогозиным в Ярославской губернии завод по переработке тяжелых нефтяных остатков в масла снискал своей продукцией добрую славу, и Европа долго и охотно покупала «русское масло». Мазут также был применен в качестве топлива на двух миноносцах еще в 1870-х гг. также по настоянию Д.И. Менделеева.  

 

Первый нефтепровод в России от промыслов Апшеронского полуострова до нефтеперегонного завода братьев Нобелей бакинском Черном городе был построен, как уже отмечалось, осенью 1878 г. фирмой «Бари, Сытенко и Ко» по проекту выдающегося русского инженера Владимира Шухова. На следующий год был сооружен второй нефтепровод, а также запущена в эксплуатацию бакинская промысловая железная дорога. Вскоре стало ясно, что перекачка нефти по промысловым трубопроводам обходится почти в 2 раза дешевле перевозки ее по железной дороге.  

 

Тем не менее, в 1883 г. по настоятельным требованиям русских нефтепромышленников закончилось строительство Закавказской железной дороги, что привело к увеличению вывоза нефтепродуктов за границу: с 14 тыс. т в 1882 г. до 853 тыс. т в 1891 г., причем на долю Закавказской железной дороги из общего экспорта пришлось 786 тыс. т. В связи с этим почти все выгоды от нефтяного экспорта доставались железнодорожникам. Так, из 15 млн руб., вырученных от продажи нефтепродуктов в Батуми, нефтепромышленники получили лишь 3,8 млн, а 11,2 млн достались Закавказской железной дороге. 

 

Однако опыт перекачки нефти по промысловым трубопроводам однозначно свидетельствовал об ее выгодности по сравнению с перевозками по железной дороге. Исходя из этого, еще в 1878 г. американский нефтепромышленник Г. Тведль организовал товарищество для строительства нефтепровода от Баку до Батуми, для сооружения которого в Министерство государственных имуществ был направлен запрос о предоставлении земельных площадей от Каспийского до Черного морей на срок до 40 лет. С помощью проектируемого трубопровода Тведль намеревался перекачивать до Батуми сырую нефть, а оттуда вывозить ее за границу, что не отвечало экономическим интересам России, и правительство отказало ему. 

 

Концессия 1887 г., выданная на строительство нефтепровода Баку — Батуми горному инженеру Ивану Илимову, предполагала переработку сырой нефти в Батуми и сбыт за границу нефтепродуктов. Проект сооружения этого нефтепровода поддержали Дмитрий Иванович Менделеев, основатель Русского нефтепромышленного общества Михаил Лазарев, а также учредитель Русского технического общества Евгений Андреев. Его сторонники считали, что перекачка сырой нефти и ее переработка в Батуми будет способствовать более «глубокому» использованию этого сырья, то есть получению из него в большем количестве не только керосина и мазута, но и минеральных масел и других ценных продуктов. 

 

Оппонентами «нефтепроводчикам» выступили крупные нефтепромышленники, вложившие капиталы в перерабатывающие заводы в Баку, а также владельцы судов по перевозке нефтепродуктов по Каспийскому морю и Волге. Спор возник также из-за того, кто должен владеть трубопроводом. Правительство возражало против частного владения трубопроводом Баку — Батуми и ставило условие, что он будет принадлежать Закавказской железной дороге. В конечном счете выступления противников нефтепровода свели на нет реализационные возможности концессии Климова. В то же время изобилие фонтанной нефти на бакинских промыслах, низкие цены на нее и керосин при высоких перевозочных тарифах на железной дороге стали тормозить развитие нефтяного дела. В Баку в 1893 г. даже образовались запасы керосина более чем в 1,5 млн т. 

 

Наиболее трудным в эксплуатационном плане участком железной дороги Баку — Батуми был Сурамский перевал. Для ускорения на нем перевозок в 1889 г. «Товарищество нефтяного производства Бр. Нобель» на участке между Михайлове (Хашури) и Квирилы построило керосинопровод длиной 62 км. Это было временное сооружение, так как уже 16 сентября 1890 г. открылся Сурамский тоннель. 

 

В октябре 1895 г. вследствие разлива р. Куры на Закавказской железной дороге был поврежден железнодорожный путь и несколько мостов. Перевозки нефтепродуктов застопорились на два месяца, принося большие убытки нефтепромышленникам. 

 

Явно требовался второй путь, однако вместо него Государственный Совет 23 мая 1896 г. принял решение построить керосинопровод, который должен был проходить по краю железнодорожного полотна. Руководство его проектированием и сооружением было поручено Инженерному совету Министерства путей сообщения, возглавил разработку проекта профессор Н.Л. Щукин. С трубопроводным транспортом нефти Н.Л. Щукин познакомился в 1896 г., когда он и инженер Л. Ватенбург по приказу министра путей сообщения были направлены в США для ознакомления с сооружением нефтепровода. В Филадельфии русским инженерам было отказано в ознакомлении со специальным оборудованием, так как по правилам фирмы «Стандард Ойл» на нефтеперекачивающие станции для осмотра никого не допускали. Они осмотрели лишь насосные станции трубопроводов мелких фирм. 

 

Вернувшись в Россию, инженеры решили построить керосинопровод на западном горном участке — от Михайлово до Батуми, трудном для перевозки железнодорожных цистерн с нефтепродуктами. Пропускная способность трубопровода в 980 тыс. т при его работе в течение 300 суток в году была выбрана на основании технико-экономических расчетов, которые и раньше проводились многими учеными, к примеру, Д.И, Менделеевым в 1885 г. 

 

При средней плотности керосина 820 кг/м3 и рекомендуемой скорости 1,5 м/с из уравнения расхода был рассчитан внутренний диаметр трубопровода. Однако в то время в мировой практике не было подобного опыта строительства столь протяженного керосинопровода по краю железнодорожного полотна. Перекачка керосина, обладающего огромной способностью к утечкам и испарению, была сопряжена с опасностью, особенно в соседстве с цистернами, наполненными нефтепродуктами, и пассажирскими вагонами, да еще при наличии тоннелей, мостов и других железнодорожных сооружений. 

 

Приняв рабочее давление керосина в трубопроводе в 4,4 — 5,2 МПа, а пробное — в 11,8 МПа, Н.Л. Щукин рассчитал толщину стенки труб по упрощенному методу из условий действия на нее радиальных сил при допустимом напряжении на растяжение металла 74,5 МПа.