Наше время принято называть временем атома, электроники, интернет-технологий. Но что будет с нашей цивилизацией, если на мгновенье исчезнут трубы? Она прекратит свое существование в тот же момент. Мы создали мир, в котором труба — это основа нашей технической цивилизации. И если хочется понять, как выглядит мир по-настоящему, стоит отправиться на экскурсию — для начала в глубину истории.

Человек увидел преимущество трубы в глубокой древности. Можно сказать, что еще десятки тысяч лет назад люди нашли применение трубчатым растениям, чтобы, к примеру, подводить к жилищам воду, делать стоки, пить воду через соломинку или плеваться отравленными колючками.

Уже древние египтяне имели развитое производство керамических труб. Их вставляли одну в другую и так создавали длинные конструкции, которые могли служить либо водоводами, либо сточной системой.

В Европе и России в древности научились делать трубы из стволов деревьев. Самым простым способом было расщепление ствола на две половинки, выдалбливание середины и последующее соединение с помощью смолы. Эта технология пережила века: в наше время находят трубы, которые делали 150 лет назад из древесных реек, смолы и проволочной оплетки. Они до сих пор могут служить людям.

Но такие трубы хороши только до тех пор, пока вода в них идет самотеком, под действием силы тяжести. А вот если вы начинаете качать воду или пропускать ее с большим перепадом высоты, такие трубы оказываются непригодными. Потребовались десятилетия, чтобы инженеры осознали причины проблемы и нашли пути ее решения. Бочки и кружки

В середине XVII века проблема труб, выдерживающих высокое давление, появилась в связи с развитием садово-паркового искусства. Стали создаваться насосные станции, которые поднимали воду, и трубопроводы, по которым вода опускалась со значительными перепадами высот. Все отмечали, что в этом случае вода идет очень сильной струей. Но часто вода прорывала соединения труб или даже разрывала сами трубы, хотя их сечение было совсем небольшим.

В 1644 году итальянец Эванджелиста Торричелли опубликовал закон, описывающий зависимость скорости вытекания воды от давления, получивший его имя. Чем больше давление, тем быстрее будет вытекать вода. По сути, он положил начало науке — гидравлике. Следующий шаг, объяснивший, почему рвались трубы, сделал француз Блез Паскаль, который в 1648 году взял крепкую бочку, полную воды, вставил в нее тонкую стеклянную трубку высотой до второго этажа и стал заполнять трубку из небольшой кружки. На удивление, вскоре бочку разорвало.

Паскаль понял, что самое главное — это перепад давления в системе, а не диаметр стеклянной трубки. Открытия Торричелли и Паскаля лежат в основе всей современной гидравлики, например, в любой автомашине несколько метров трубопроводов, по которым поступает бензин, гидравлические жидкости, антифриз. Трубы в тракторах, кораблях и самолетах, водо-, нефте- и газопроводах.

По трубопроводам подается в наши дома вода и природный газ. Многие виды промышленного производства, например химическое, это сплошной клубок труб и трубочек. И о каждой разновидности можно рассказывать очень долго. Самыми крупными трубопроводами в мире являются так называемые магистральные: по ним идет подача нефти или газа на значительные расстояния от места добычи до места, где начнется переработка сырья и его практическое использование.

У трубопровода по сравнению с цистерной или газовым баллоном есть несомненное преимущество —непрерывность подачи продукта, но есть и свои слабости. Например, чтобы ускорить транспортировку нефти через трубопровод, нужно повысить давление. При этом чем меньше диаметр трубы, тем большее значение имеет вязкость жидкости, которую перекачивают, и то, насколько она липкая по отношению к стенкам этой трубы. Поэтому сопротивление перекачке в маленькой трубе будет много больше, чем в трубе большого диаметра. Но чем больше будет диаметр трубы при одинаковой толщине стенки, тем больше шансов, что она лопнет. Поэтому первые трубопроводы были достаточно скромного диаметра.

Например, первый в России нефтепровод, построенный в 1878 году по проекту выдающегося инженера Владимира Шухова, имел диаметр 75 мм. А в 1906 году в России был запущен нефтепровод Баку ¾ Батуми длиной 833 км. Этот трубопровод был построен из труб с внутренним диаметром уже 200 мм. И тем не менее трубопроводы не могли тогда еще составить конкуренцию перевозке нефти по железной дороге или по морю. В 1913 году по батумскому нефтепроводу перекачивалось всего 5-6% всей нефти, которая шла из этого региона. Просто потому, что потребление нефти было еще сравнительно невысоким. Большой нефтяной рывок

Первая мировая война сделала нефть самым перспективным видом топлива. На глазах рос мировой автомобильный парк. Особые взгляды были обращены  на бензин и дизельное топливо военные: все помнили слова французского генерала Фоша по поводу Версальского мира — «перемирие на двадцать лет». Поэтому системы бесперебойных поставок приобретали особое значение.

В 1926 году был проложен первый нефтепровод в Южной Америке. В 1925 году советские инженеры построили вторую ветку нефтепровода Баку — Батуми длиной 834 км, а спустя несколько лет ¾ нефтепровод Грозный ¾ Туапсе протяженностью 650 км. Диаметр труб увеличился до 250 мм, насосные станции стояли примерно через каждые 70 км

Однако СССР значительно уступал тем же США по длине своих трубопроводов и объемам перекачки нефти. Перед началом Второй мировой войны общая длина трубопроводов в СССР составляла чуть больше 4000 км. При этом в годы войны США проложили продуктопроводы из штата Техас на северо-восток длиной более 2000 км каждый. В 1944 году был построен магистральный газопровод Tennessee длиной 3300 км. Наступало время сверхдлинных трубопроводных магистралей.

Нет более вдохновляющей темы, чем добыча «черного золота». Разработка месторождений нефти производится  с помощью нефтяных скважин шахтным методом. Поскольку даже обыватель представляет себе примерно, что такое скважина и что такое шахта, мы подробно остановимся на видах разработки, на которые подразделяются способы добычи, сравним их между собой и рассмотрим особенности каждого способа добычи нефти..

Шахтная разработка нефтяных месторождений применяется для разработки залежей с высоковязкой нефтью, а также неоднородных энергетически истощенных залежей нефти средней вязкости. Она осуществляется с помощью очистных, дренажных или комбинированных систем разработки.

При очистной системе нефтенасыщенная порода разрушается, как правило, при помощи буровзрывных работ, грузится взабое погрузочными машинами на средства подземного транспорта и через шахтный ствол выдаётся на поверхность, где перерабатывается на специальных установках с выделением нефтяных фракций. При этом возможно комплексное использование сырья, т.к. вмещающие породы продуктивного пласта после выделения нефтяной фракций могут быть использованы как строительный материал, сырьё для химической промышленности и т.п.

При дренажной системе нефть извлекается посредством буровых скважин, пробуренных из предварительно пройденных горных выработок. Применяется в тех случаях, когда природное углеводородное сырьё находится либо в подвижном (текучем) состоянии, либо может быть приведено в такое состояние искусственно — термическим воздействием на продуктивный пласт. Поэтому различают системы природной шахтной разработки, когда дренажная разработка осуществляется при использовании естественной энергии пласта, и термического шахтной разработки, когда разработка проводится с воздействием на пласт паром, горячим газом, горячей водой и другими теплоносителями.

При наиболее распространенной двух горизонтной термошахтной разработке с надпластового горизонта через вертикальные и наклонные нагнетательные скважины закачивают в продуктивный пласт теплоноситель. А  отбор нефти осуществляют из добывающих скважин, пробуренных из расположенной в пласте добывающей галереи.

Сбор нефти производится в горных выработках , откуда она насосами подается на поверхность.

Опыт разработки месторождений высоковязкой нефти показывает высокую эффективность применения технологии термошахтной добычи нефти. Конечная нефтеотдача повышается до 50-60% против 4%, достигнутых при природно шахтной разработке, и 2% — при разработке скважинами с поверхности Земли, которые работают в естественном режиме.

В целом процесс добычи можно условно разделить на 3 этапа: 1) движение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин, 2) движение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности - эксплуатация нефтяных скважин, 3) сбор нефти и сопутствующих ей газов и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа.

В настоящее время используют три основных способа добычи нефти:

Фонтанный - жидкость и газ поднимаются по стволу скважины от забоя на поверхность только под действием пластовой энергии. Фонтанирование скважины может происходить под действием гидростатического напора или за счет энергии расширяющегося газа, или того и другого вида энергии вместе и зависит от режима работы залежи. Фонтанная эксплуатация скважин осуществляется по колонне насосно-компрессорных труб. По этой колонне НКТ осуществляется подъем газонефтяной смеси от забоя до устья. Они спускаются в скважину обычно до верхних отверстий фильтра. Оптимальный размер НКТ труб подбирают на основании специальных расчетов или опыта эксплуатации скважин в сходных условиях. Диаметр НКТ должен обеспечивать использование энергии расширяющегося газа при подъеме нефти на поверхность, обеспечивать необходимую скорость потока для реализации эффекта самоочищения забоя скважины от песка, создавать условия для проведения работ по очистке от парафинов и смол, спуска дополнительного забойного оборудования, исследовательских приборов и т.д.

Газолифтный. В некоторых источниках его называют компрессорным. Суть в том, что для подъема нефти на поверхность в скважину подают или закачивают с помощью компрессоров сжатый углеводородный газ или воздух. Компрессорная эксплуатация нефтяных скважин является воспроизведением условий естественного их фонтанирования. Разница заключается в следующем. При фонтанирование скважин источником энергии является пластовый газ, а при компрессорной эксплуатации подъем жидкости из скважины происходит под действием энергии сжатого воздуха или газа, нагнетаемого в скважину с поверхности. Для этого применяются компрессора высокого давления различной конструкции. Если в скважину нагнетается воздух, то такая установка называется эрлифтом, а если газ, то газлифтом. Компрессорные скважины оборудуются однорядным или двухрядным подъемником путем спуска НКТ труб. При двухрядном подъемнике, трубы первого ряда (большего диаметра) служат для нагнетания рабочего агента, а трубы второго ряда (меньшего диаметра) – для подъёма жидкости.

Насосный - подъем жидкости на поверхность осуществляется с помощью спускаемых в скважину насосов. Глубинно- насосная эксплуатация нефтяных скважин является самым распространенным способом добычи нефти  в мировой практике нефтедобычи.

Имеется ввиду штанговые насосные установки. Дело в том, что они позволяют наиболее  гибко регулировать отбор жидкости из скважин.

Бывают еще безштанговые насосные установки. При этом насос спускается в скважину одновременно с двигателем. Двигатель и насос представляют собой единый силовой агрегат, спускаемый на насосных трубах. Преимуществом безштанговой насосной установки является отсутствие колонны насосных штанг и расположение самого двигателя ближе к забою скважины. Особенно широкое распространение в нефтяных скважинах получили насосы центробежного типа.