Матвей Капелюшников

Годы жизни

1886 — 1959

Род занятий

Нефтяная промышленность

Изобретатель первого отечественного турбобура

Биография

Предметы и документы

Библиография

Матвей Алкунович Капелюшников (1886 — 1959) известен, главным образом, в горном деле как изобретатель турбобура — гидравлического забойного двигателя для бурения скважин, его принципиальной конструкции, показавшей оправдавшиеся впоследствии перспективы способа бурения забойными двигателями. Однако его творчество имеет гораздо более широкий диапазон, а судьба этого замечательного человека весьма показательна, так как глубоко связана с историей нашего отечества в годы зарождения и становления советской власти со всеми его позитивными и негативными явлениями. Это было время преобладания в обновленном обществе созидательных тенденций, время энтузиазма, новаторства, нетерпеливого и горячего ожидания успехов в развитии промышленности молодого государства. Очень многое, что осуществлялось в те времена в нашей стране, осуществлялось впервые в мире.

Матвей Алкунович Капелюшников родился 12 сентября 1886 года в местечке Аббас-Тумани, Ахалцихского уезда Тифлисской губернии в семье военного кавалериста. Отец М.А. Капелюшникова воспитывался с семилетнего возраста в аракчеевской военной школе, прослужив в армии 18 лет, в сорокалетием возрасте вышел в отставку в должнос­ти полкового писаря. Некоторое время семья жила в Каменец-Подольской губернии, а затем в Кировабаде (ст. Елизаветполь), где М.А. Капелюшников получил начальное образование в железнодорожном училище. В 1904 году он оканчивает реальное училище в Кутаиси, куда семейство переехало в связи с болезнью отца. В мае 1914 г. М.А. Капелюшников окончил полный курс наук по механическому отделению Томского Технологического Института Императора Николая И. Звание инженера-механика давало право, как записано в дипломе, "при поступлении на государственную службу, на штатную должность техника, быть утвержденным в чине XII класса и вообще пользоваться всеми правами и преимуществами, законами Российской Империи, с званием инженер-механика соединяемыми". Диплом был выдан на имя "Капелюшникова Мордухая Алкуновича, сына отставного полкового писаря, иудейского вероисповедания"[1].

В 1914 году Матвей Алкунович поступает на работу в конструкторский технический отдел нефтепромышленной фирмы "Бакинское общество русской нефти" и начинает заниматься проектированием буровых установок для роторного (вращательного) бурения. Но через год отдел ликвидируется, и Капелюшников перешел на нефтеперегонный завод К.В. Быховского, где под его руководством были построены небольшая электростанция, резервуары для хранения нефти, здание лаборатории, бензиновая установка и другие сооружения [6, С. 245]. В это время он встречался с выдающимися химиками профессорами JI.Г. Гурвичем и Д.Д. Гадаскиным и др. Эти ученые оказали большое влияние на дальнейшую судьбу начинающего инженера.

После национализации нефтяной промышленности М.А. Капелюшников с 1920 по 1922 год был членом Коллегии Управления третьей группы нефтеперегонных заводов Баку. В 1922 году он назначается заместителем начальника технического бюро объединения "Азнефть". В эти годы М.А. Капелюшникова занимали вопросы совершенствования буровой техники, в частности, забойного двигателя. Вместе с С.М. Корневым и Н.А. Волохом они сконструировали модель забойного двигателя, испытание мо­дели в принципе подтвердило работоспособность двигателя. Но когда вопрос встал об изготовлении опытной партии турбобуров, М.А. Капелюшников не встретил подде­ржки среди руководителей Азнефти.

Однако этим изобретением заинтересовался секретарь ЦК Компартии Азербайджана С.М. Киров, который поддержал изобретателей, и на изготовление опытной партии турбобуров были отпущены средства. При содействии С.М. Кирова заказ на турбобуры был передан Мальцевскому механическому заводу. В 1923 году первые испытания опытного образца турбобура были проведены на воде с пристани Бакинского нефтяного общества. Затем были проведены испытания турбобура на буровой 72−57 Сураханского нефтяного промысла, где в присутствии С.М. Кирова и членов Бакинского комитета партии пробурили несколько десятков метров. В 1924 году турбобуром Капелюш­никова в Сураханах была пробурена первая в мире скважина глубиной около 600 м. С.М. Киров и впоследствии оказывал неизменное содействие дальнейшему развитию турбинного бурения. Позже М.А. Капелюшников отмечал: "С.М. Киров вместе с С. Орджоникидзе и В.В. Куйбышевым весьма поддерживали меня и моих товарищей — энтузиастов по работе. Нам создавалось все возможное для того, чтобы мы широко поставили наши экспериментальные работы. Для нас был выделен специальный завод им. Мясникова, где мы могли вести усовершенствования, были предоставлены мастера, автомашины и т. д. Только таким дружным путем приходилось преодолевать и конструктивные трудности, и консерватизм людей. Несмотря на то, что факт бурения был налицо, находились люди, которые утве­рждали, что турбобуром бурить нельзя"[2].

Действительно, явные преимущества по сравнению с роторным бурением в механической скорости проходки скважины сводились к нулю из-за того, что работоспособность турбобура ограничивалась всего несколькими часами, и средняя коммерческая скорость такого турбинного бурения значительно отставала от роторного бурения в тех же условиях. Наиболее слабыми звеньями первой конструкции турбобура были турбина и редуктор. Работоспособность турбины ограничивалась лишь несколькими часами, а трущиеся части редуктора от большого удельного давления и попадания глинистого раствора в картер двигателя сильно изнашивались, и их приходилось менять еще чаще.

В истории получения патента на изобретение турбобура имеются загадочные моменты. М.А. Капелюшников с соавторами подали в Комитет по делам изобретений СССР заявку на патент (дающий исключительное право пользования турбобуром) 19 сентября 1922 года (заяв. свид. № 75863). А в феврале 1925 года туда же поступило заявление от авторов М.А. Капелюшникова, С.М. Волоха и Н.А. Корнева, живших в то время в Баку: "В виду состоявшегося между нами соглашения, в отмену всех предыдущих наших заявлений, настоящим мы просим Комитет: в патент на изобретение гидравлического аппарата для бурения скважин вращательным способом при неподвижных трубах, на каковое было выдано заявочное свидетельство от 26 сентября 1922 года за № 75863, включить только единое имя Матвея Алкуновича Капелюшникова, как действительного его изобретателя и самый патент выдать ему же — КАПЕЛЮШНИКОВУ. Подача этого заявления в Комитет предоставляется М.А. КАПЕЛЮШНИКОВУ. Гор. Баку, 1925 года Февраля 21 дня"[3].

О выдаче патента на имя М.А. Капелюшникова было опубликовано в печати 31 августа 1925 г.[4]. Действие патента распространялось на 15 лет от 15 сентября 1924 года. Любопытно, что еще до этого в октябре 1923 года М.А. Капелюшников единолично подал заявку на патент в Великобритании, которая была удовлетворена. Патент выдан в марте 1925 года сроком на 16 лет со дня подачи заявления. Почему получилось так, что в СССР в сентябре 1922 года заявка была подана от трех соавторов, а через год в октябре 1923 года заявка на патент в Великобритании поступила от единственного автора М.А. Капелюшникова, остается загадкой.

Ведь официальный отказ от авторства, как следует из вышеприведенного заявления, произошел в 1925 году. Впоследствии Капелюшников трижды был награжден Орденом Трудового Красного Знамени и орденом Ленина. А судьба двух его соратников остается неизвестной. Безусловно, это были талантливые инженеры, без которых за два года сконструировать, изготовить и испытать первый опытный образец турбобура М.А. Капелюшников, если судить по его производственной загруженности, никак бы не смог. Примечательно, что отказ С.М. Волоха и Н.А. Корнева от авторства на изобретение произошел именно после того, как в 1923 году партийное руководство Азербайджана стало активно содействовать разработке турбинного двигателя. То есть стало необходимо контролировать социально-политическую безупречность и благонадежность исполнителей.

Иностранные фирмы быстро отреагировали на изобретение турбобура в нашей стране. В 1928 году немецкий журнал "Петролеум" обратился к М.А. Капелюшникову с просьбой дать описание своего изобретения, а в 1929 году его пригласили прочитать доклад на Всемирной выставке нефтяного оборудования в г. Талсе (США)[5]. Туда и выехал молодой изобретатель вместе с супругой Варварой Андреевной[6]. Нефтяные фирмы "Стандарт ойл оф Нью-Йорк" и "Техас ойл" обратились к советскому представителю с просьбой продемонстрировать бурение скважины с помощью турбобура. Для этого в США была отправлена буровая бригада с двумя турбобурами редукторного типа [6]. В США Матвей Алкунович Капелюшников сделал доклад о принципах работы своего турбобура, а в местечке Эрлсборо на скважине компании "Техас ойл" было продемонстрировано бурение привезенными забойными двигателями. Об этом испытании он вспоминает так: "Условились бурить последовательно, сначала ротором, затем нашим турбобуром. Опыты показали, что в одних и тех же условиях, т. е. на глубине около 700 м, при подаче глинистого раствора 16,5 литров в секунду турбобур бурил со скоростью на 60% быстрее роторного способа, что удивило всех. Расход энергии турбобуром был в три раза меньше, чем при роторном бурении, — два котла из трех автоматически выключались. Этот успех, как мы писали в Москву, обусловливался мощными насосами, шарошечными долотами "Мы выявили еще ряд дефектов в конструкции турбобура. Выяснилась необходимость очистки глинистого раствора от песка, наличие которого доходило до 50%, а в одноступенчатой турбине это приводило к сильному износу лопаток. В это же время возникла мысль о постройке многоступенчатой турбины, каковая была спроектирована инженером Любимовым и вполне себя оправдала"[7]. Заметим, что личность Г.А. Любимова еще ждет своего исследователя. П.П. Шумилов так оценивает это усовершенствование: "Наиболее существенные результаты в области создания необходимого для турбобура редуктора, в случае применения быстроходной турбины, были достигнуты путем удачного приспособления редукторной передачи системы Баретта, произведенного инженером Г.А. Любимовым. Передачи эти осуществлялись в один, в два и в три яруса. Построенные в 1928 г. турбобуры с двухъярусными редукторами указанного типа выявили более эффективную производительность и надеж­ность, вследствие чего этот тип сохранился на весь прошлый период применения турбобурения" [7, С. 41].

Ряд зарубежных фирм обращался к советскому правительству и к Капелюшникову с просьбой продать изобретение либо испытать турбобур на заводе фирмы "Ойл сэплай", США и продать лицензию на него. Правительство и автор изобретения предпочли не продавать изобретение (патент или лицензию), а организовать в своей стране работы по совершенствованию турбобура, оставляя за собой право исключительного пользования. Было ли это решение оправдано, до сих пор остается вопросом. В те годы в Советском Союзе отсутствовали шарошечные долота, мощные насосы и не было способов удовлетворительной степени очистки глинистого бурового раствора. В таких условиях внедрение турбинного бурения, которое в течение последующих девяти лет настойчиво поддерживалось партийным руководством страны, и лично С.М. Кировым, не могло дать положительного результата и едва ли не дискредитировало среди буровиков-практиков саму идею турбинного бурения. Удельный вес турбинного бурения к 1927 году по стране составил всего лишь 1,1%, в Бакинском районе — 2,5%, а к 1932 г. — всего 3,9%.

Тем не менее, М.А. Капелюшников описывает итоги испытаний турбобура в Америке как успешные: "Появление нашего турбобура летом 1929 года в Америке произвело большое впечатление на технические круги, изготовляющие буровое оборудование, и на бурильщиков. Сейчас же в двух нефтяных штатах Оклахома и Пенсильвания были произведены испытания турбобура. При опытах в Семиноле турбобур показал скорости, превосходящие на 60 процентов скорости вращательного бурения, <...> расход энергии на турбобурение все время оказывался в три раза меньший. В настоящее время проблема глубокого бурения на 10 тыс. футов (3500 м) сильно интересует Технические нефтяные круги Америки, так как бурение на таких глубинах вращательным способом чрезвычайно затруднительно. После испытания турбобура в американской нефтяной прессе в последнее время все чаще раздаются Голоса о том, что единственным разрешением задачи глубокого бурения является перенос бурящей силы к забою"[8].

Далее изобретатель объясняет внешними причинами то, что для практического использования, как в России, так и в Америке конструктивные и технологические данные турбобура оказались все же неудовлетворительными: "Успешные испытания турбобура в Америке совпали с началом тяжелого кризиса, переживаемой сейчас американской нефтяной промышленностью. Там — огромное сокращение добычи нефти, вызвавшее в свою очередь большой застой в бурении. <. .> Перепроизводство нефти в результате кризиса оказалось настолько большим, что во многих местах нефтепромышленники стали эксплуатировать скважины одни сутки в неделю, совершенно прекратили буре­ние, а заводы перешли на неполную переработку"[9].

Какое же место занимает турбобур Капелюшникова в истории создания забойных двигателей? К 1942 году история создания забойного турбинного двигателя уже прошла несколько этапов [7]. До 1923 года турбину пытались рассматривать как двигатель, который должен работать непосредственно на долото без промежуточного механизма — редуктора. Построить такую турбину необходимой для бурения мощности на первом этапе не удалось. В 1923 — 1932 гг. М.А. Капелюшников разработал осевую одноступенчатую турбину, снабженную многоярусным редуктором. Опыт применения этих турбин в СССР на протяжении девяти лет показал, что такое разрешение проблемы также не может обеспечить серьезного успеха турбинному бурению, ввиду невозможности достижения достаточно высокой мощности двигателя при недостаточной, к тому же, его прочности.

В 1932 — 1934 гг. творческая группа ГИНИ[10] под руководством талантливого инженера и организатора П.П. Шумилова осуществила переход к более мощным многоступенчатым турбинам, снабженным одноярусным редуктором усиленного типа. Таким способом удалось добиться значительного повышения скорости проходки скважины, но при этом не обеспечивалась требуемая стойкость механизма, ввиду наличия слабого звена — редуктора. В 1934 — 1940 гг. творческая группа ГИНИ под руководством П.П. Шумилова отказалась от применения редуцирующего устройства в турбобуре и построила особого типа тихоходную многоступенчатую турбину, обеспечивающую необходимое для бурения число оборотов непосредственно на валу и приспособленную для бурения всех встречающихся в промысловой практике пород. Таким образом, с современной точки зрения турбобур системы М.А. Капелюшникова может рассматриваться лишь как прецедент на пути к созданию промышленного турбобура конструкции П.П. Шумилова, в котором турбина стала многоступенчатой, в ней отсутствовал редуктор, и работала она на относительно низких оборотах.

Оценивая значение изобретения Капелюшникова, специалисты отмечали, что из-за частых выходов из строя турбобура и его низкой производительности в значительной мере было даже подорвано доверие к самому принципу бурения забойными двигателями [7, 8]. И только изобретение П.П. Шумиловым с соавторами многоступенчатого безредукторного турбобура позволило не только изменить это негативное отношение буровиков-практиков к забойным двигателям, но перевести на турбинное бурение до 80% всех буровых работ в нашей стране. А то, что Кольская сверхглубокая скважина[11], достигшая глубины более чем 12 000 метров, была пробурена именно турбинным способом, окончательно доказало плодотворность развития теории и техники бурения в направлении забойных двигателей.

Научная деятельность. В 1930-е — 1950-е гг. большинство остальных изобретений (более десяти) М.А. Капелюшникова отражает работу изобретателя в направлении научной организации труда буровых бригад. С 1932 года и до конца жизни М.А. Капелюшников разработал ряд аппаратов, которые механизировали труд бурильщика, удешевляли бурение, уменьшали аварийность и вносили культуру в работу буровых бригад. Некоторые из них разработаны им совместно с C.JI. Залкиным; был получен патент (СССР, 1934 г.) на пульт воздушного дистанционного управления. Разработан комплекс механизмов для подачи долота на забой скважины (МПД), новые дистанционные катушки-лебедки, механизированная установка свечей (АУС), механизм для спуска и подъема труб, безопасные катушки для буровой лебедки, тормозное устройство для буровой установки и другие механизмы. В фондах хранятся подлинники 11 авторских свидетельств на изобретения, сделанные М.А. Капелюшниковым (в соавторстве) в период с 1934 по 1958 год, касающиеся различных устройств для буровых станков, а также способов получения веществ из нефти. В фонде имеется фотопортрет Залкина C.JI. и фотография его с М.А. Капелюшниковым у диспетчерского аппарата воздушного дистанционного управления бу­рильным станком.

Значительный интерес представляет монография М.А. Капелюшникова "Итоги работы завода "Советский крекинг" за период 1931 — 1934 гг. ". Этой теме принадлежит имеющийся в фондах ряд фотографий на листах из альбома "Советский крекинг". Завод "Советский крекинг" был построен в Баку по проекту В.Г. Шухова и М.А. Капелюшникова (1931 г.). На заводе была впервые осуществлена оригинальная технологическая схема получения высокооктановых бензинов с использованием технологии парафазного крекинга и риформинг-процесса; был получен также чистый толуол, открылась возможность получения из крекинг-дистиллата аминовых спиртов. Как соавтор проекта, Матвей Алкунович участвовал в строительстве и вводе в строй завода.

В период с 1937 по 1958 гг. в лаборатории физики нефтяного пласта Института нефти АН СССР, которой руководил М.А. Капелюшников, проводились исследования, связанные с проблемами физикохимии пласта и миграции нефти. Здесь совместно с С.Л. Заксом Капелюшников исследовал связанную воду в коллекторах нефтяных место­рождений, а также закономерности фильтрации нефти через различные горные породы, совместно с В.М. Фокеевым он занимался определением критических параметров системы нефть — газ. В 1949 году ими было сделано техническое предложение о возможности повышения нефтеотдачи пласта путем нагнетания в него газов высокого давления вплоть до перевода всей нефти в газовую фазу. Был предложен "метод холодной перегонки нефти" путем обратного испарения и конденсации для разделения нефти на фракции при невысоких температурах. Метод основан на явлении растворения (перехода в газовую фазу) жидких углеводородов в сжатых углеводородных газах в определенной области температур и давлений. При снижении давления происходит обратный процесс: переход их в состав жидкой фазы, — при этом по мере снижения давления сначала переходят в жидкость более высококипящие углеводороды, затем — низкокипящие. Это метод исключает разложение химически неустойчивых высококипящих углеводородов, что наблюдается в высокотемпературном фракционировании, и нефтепродукты получаются более высокого качества.

Умер Матвей Алкунович Капелюшников 5 июля 1959 года в Москве. За выдающиеся заслуги в области отечественной нефтяной науки и техники Матвей Алкунович Капелюшников был награжден двумя орденами В.И. Ленина (1931; 1939), тремя орденами Трудового Красного Знамени (1925; 1930; 1945), орденом Отечественной войны I степени (1946). Ему было присвоено звание Героя социалисти­ческого труда (1938) и заслуженного деятеля науки и техники (1946). В 1939 году М.А. Капелюшников был избран членом-корреспондентом АН СССР (отделение технических наук, горное дело). Научная деятельность М.А. Капелюшникова была связана с техникой и технологией нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности, интенсивно развивавшихся в период становления Советской власти и, особенно, в послевоенные годы. Именно с "турбобура системы Капелюшникова" началась история турбинного бурения, которое по своему техническому и экономическому значению позднее стало революционным как в отечественной, так и мировой практике глубокого и сверхглубокого бурения.

Использованная литература

  1. Асриянц Э.А. Как рождался турбобур //Экономика и орг. пром. пр-ва. — 1976. — № 4. — С. 181 — 186. (Об отечественных изобретениях — турбобуре М.А. Капелюшникова (1922) и многоступенчатом гидравлическом турбобуре П.П. Шумилова, Р.А. Иоаннесяна, Э.И. Тагиева и М.И. Гусмана (1938)).
  2. 20 лет работы на нефтяном фронте. Мастер высокой культуры (инженер М.А. Капелюшников) //Нефть — 1934. — № 19. — С. 1 — 2.
  3. Капелюшников Матвей Алкунович (1886 — 1959) //БСЭ. — 3-е изд. — 1973. — Т. 11. — С. 344.
  4. Капелюшников Матвей Алкунович (13/IV-1886 г. — 5/VII-1959 г.) //Ежегодник БСЭ. — 1960. — С. 598.
  5. Капелюшников Матвей Алкунович (р. 1886) //Биографический словарь деятелей естествознания и техники. — 1958. — Т. 1. — С. 394. — Библиогр. в конце ст.
  6. Лисичкин С.М. Выдающиеся деятели отечественной нефтяной науки и техники. — М.: Недра, 1967. — С. 240 — 251: портр.
  7. Шумилов П.П. Турбинное бурение нефтяных скважин. Ч. 1. — М.; JL: ОНТИ, Гл. ред. горно-топлив. лит., 1936. — 177 с.
  8. Шумилов П.П. Многоступенчатые турбины для бурения нефтяных скважин: диссертац. работа на соиск. учен. степ, д-ра техн. наук. — Баку; М. — 198 с.
  9. М.А. Капелюшников //Нефтяник. — 1959. — № 9. — С. 35: портр.
  10. М.А. Капелюшников [Специалист в области нефтяной промышленности: некролог] //Нефтяное хоз-во. — 1959.-№ 8.-С. 71: портр.
  11. Мезенцева А.Е. К истории турбинного бурения: па­радоксы эволюции //История науки и техники. — 2003. — № 4. — С. 25 — 39: портр., ил.

[1] Политехнический музей. Ф. 23 — on. 1

[2] Выдержки из записки М.А. Капелюшникова, которая хранится в личном архиве С.М. Лисичкина, приведены в книге: Лисичкин С.М… Выдающиеся деятели отечественной нефтяной науки и техники — М., Наука, 1967. — С. 284.

[3] Политехнический музей. Ф. 23, on. 1.

[4] Там же.

[5] Политехнический музей. Ф. 23, on. 1…

[6] В Политехническом музее имеется личный фонд М.А. Капелюшникова, богатый подлинными документальными материалами. В частности, сохранились фотографии М.А. Капелюшникова с женой и с коллегами, сделанные в Нью-Йорке в 1929 году.

[7] Записка М.А. Капелюшникова из архива С.М. Лисичкина (Лисичкин С.М. Выдающиеся деятели отечественной нефтяной науки и тех­ники — М., Наука, 1967.- 284 с.)

[8] Бакинский рабочий. 1931 г., № 14 (апрель).

[9] Бакинский рабочий. 1931 г., № 14 (апрель).

[10] Государственный исследовательский нефтяной институт, впоследствии он был реорганизован в Научно-исследовательский институт буровой техники (НИИБТ).

[11] Кольская сверхглубокая скважина расположена в Печенгском районе Мурманской области близ г. Заполярный. Она сооружалась в восточной части Балтийского щита для изучения геологии и металлогении континентальной земной коры с отбором керна по всему стволу скважины.