История создания погружного скважинного насоса: от «Русского электродвигателя Арутюнова» до ЭЦВ ХЭМЗ (1 часть)

Март 2014

Часть первая. Насос вверх ногами

История создания погружного насоса для водяных (артезианских) скважин, больше известного просто как ЭЦВ, неотделима от истории нашей страны в XX веке. Но если историю нашего народа можно представить без истории погружных насосов, то наоборот – как не пытайся, не получается. Постараюсь восполнить этот пробел. Все началось еще в Российской империи…

В конце XIX века в Тифлисе (Тбилиси) в семье видного предпринимателя того времени Саркиса Казаровича Арутюнова родился сын Армаис. Армянин, выросший в Грузии и окончивший русскую гимназию, он получил хорошее образование – как домашнее, так и государственное высшее (петербургский институт талантливый парень окончил досрочно за три года). Армаис был энергичен и предприимчив. Увлекался электротехникой – новым и модным тогда направлением.

Разрабатывать свой погружной электродвигатель он начал уже в 16-летнем возрасте, собирая его собственноручно. В 1911 году Армаис Арутюнов организовывает собственную фирму, назвав ее «Российское Электрическое Динамо Компании Арутюнова».

В то время считалось, что нельзя сделать электродвигатель малого диаметра и большой мощности, который можно бы было использовать при скважинной добыче нефти. Однако Армаис нашел, как построить высокомощный двигатель с чрезвычайно малым диаметром. Чтобы развивать достаточную мощность, необходимо, чтобы электродвигатель работал на высоких скоростях. В создаваемом проекте конструкции скважинного насосного агрегата Арутюнов установил электродвигатель под насосой частью – такая схема работы позволяла охлаждать двигатель в потоке движущейся вверх нефти.

Разработка погружного двигателя была им закончена в 1916 году – в самый разгар Мировой войны. В том же году Арутюнов переделывает существующий центробежный насос: направляющий аппарат ступени, стоящий вне рабочего колеса, он размещает за ним. Это приводит к увеличению диаметра рабочего колеса, что позволяет значительно увеличить напор ступени. Такая конструкция существенно повышала производительность насоса. Заем Арутюнов объединяет оба своих инновационных решения, присоединив скважинный насос к погружному электродвигателю.

Испытания первого образца этого агрегата были проведены на территории сталелитейного завода в Екатеринославе (ныне Днепропетровский металлургический завод) – там располагалась мастерская Арутюнова. Там же произошло и его первое функциональное использование, причем применен он был в нестандартных условиях и необычным образом: мало того, что на поверхности, так еще и в горизонтальном положении и с испытательного стенда! Однажды на этом заводе случился сильный пожар. Пожарные не смогли справиться с пламенем, которое в результате охватило большую территорию. Тогда один из инженеров Арутюнова подвесил опытный образец скважинного электронасоса в горизонтальное положение и стал качать огромные объемы воды, отбросив таким образом пламя и затушив пожар. Благодаря этой необычной истории Армаис Арутюнов получил широкую известность.¹

Затем наступает 1917-й и события в России становятся совсем мало пригодными для освоения новой техники. В 1919-м изобретатель уезжает в Германию. Пытается организовать производство нефтяных скважинных насосов уже на немецкой земле. Там Армаис регистрирует предприятие с тем же названием, но уже на иностранный манер: Russian Electrical Dynamo of Arutunoff (REDA). Но в Германии мало нефти и в 1923 году Арутюнов уезжает в США, в Лос-Анджелес.

Здесь Армаис попытался продать свое изобретение представителям нефтяного бизнеса, но ему было отказано со словами, что работа его двигателя противоречит всем законам электричества. Затем инженер переехал в штат Оклахома, где ему удалось выйти на руководство Phillips Petroleum Company, с которым изобретатель успешно провел переговоры о тестировании своего инновационного оборудования (там нефтепромышленники быстро поняли, что насосный агрегат русского изобретателя будет значительно производительнее «качалок»). В 1928 году в городе Бартлсвилл Арутюнов основывает компанию Bart Manufacturing Company (которую в 1930-м переименовал в «REDA Pump»).

C тремя сотрудниками Армаис изготовил и установил первый погружной насос на скважину Эль-Дорадо поблизости от города Бернс (штат Канзас). Новость об удачном испытании его насоса вызвала немалый переполох в нефтяном сообществе. Даже газета The New York Times отправила Арутюнову телеграмму: «Пожалуйста, вышлите хорошие фотографии вашего насоса, который работает вверх ногами». С этого момента погружные скважинные насосыАрутюнова начали свое победное шествие по нефтяным промыслам, а основная инновационная составляющая этого агрегата – погружной двигатель до сих пор не потерял своего значения и известен во всем мире как «Русский электродвигатель Арутюнова».

Время шло, Арутюнов продолжал изобретать и «печь» патенты. Его скважинные насосы, выпускавшиеся под брендом «REDA», успешно работали на нефтепромыслах (причем до середины ХХ века кроме «REDA» никто подобные насосы не производил). А у нас работали «качалки».

Во время Второй мировой войны в СССР по ленд-лизу Соединенные Штаты поставили 53 погружных скважинных насосных агрегата для нефтедобычи фирмы REDA. По принятой в СССР практике «технического инжиниринга»³, часть оборудования была всесторонне изучена. Руководил их изучением выдающийся инженер Александр Антонович Богданов, позднее вошедший в состав правительственной делегации, посетившей в США Армаиса Арутюнова.

Есть предположение того, что Амаис Саркисович в первую же встречу передал нашим чертежи своего двигателя.

«Понимая перспективность применения установок погружных центробежных насосов для резкого повышения темпов добычи нефти как главного фактора подъема экономики страны после войны, Александр Антонович приложил все силы, чтобы организовать предприятие по разработке, исследованию и внедрению этих УЭЦН. Отправной точкой здесь можно считать его выступление на техническом совещании Министерства нефтяной промышленности СССР 20 декабря 1949 г., где он подробно изложил историю развития установок погружных насосов в США, их характеристики, эксплуатационные и экономические показатели, область применения и обслуживание. Там же освещался опыт применения установок, полученных в 1943 г. по ленд-лизу, на промыслах СССР. Приказ Министра нефтяной промышленности Н. К. Байбакова «Об организации производства бесштанговых насосов и о внедрении их в нефтяную промышленность» появился почти через год – 27 сентября 1950 г. Речь в нём шла о создании Особого конструкторского бюро по бесштанговым насосам (ОКБ БН). Согласно приказу, начальником ОКБ БН был назначен А. А. Богданов»⁴.

В стенах этого Особого КБ, видимо, и произошла та первая точка бифуркации⁵, которая разделила дальнейшие судьбы погружных скважинных насосов на нефтяные ЭЦН, артезианские ЭЦВ, топливные ЭЦТ и насосы для добычи урана…

Продолжение следует

___________________

^1,2 ESPpump.com

³ Технический инжиниринг (обратный инжиниринг) — создание технического объекта по образцу

⁴ Основоположник отечественых бесштанговых нефтяных насосов // Нефть России, 2012, №4

⁵ Бифуркация (от лат. bifurcus — «раздвоенный») — смена установившегося режима работы системы (в синергетике); разделение русла реки на несколько ветвей (в гидрографии).