книги из ГПНТБ / Диомидов М.Н. Покорение глубин

боты воду из понтона откачивали и после всплытия судно букси­ ровали в другое место.

Изобретение подобных судов было большим шагом вперед в развитии добычи подводной нефти. Уже не требовалось для бу­ рения каждой скважины строить дорогостоящий стальной остро­ вок, значительно сократилось время на перевозку оборудования. Но такие суда имели все тот же недостаток: их можно было ис­ пользовать на относительно малых глубинах. Сооружение морских вышек на стальных сваях и погружаемых понтонах диктовалось необходимостью выполнения всех операций, связанных с бурением ■скважины, на поверхности.

Некоторые ученые считают, что через несколько десятков лет основная часть нефти будет добываться под водой. Морскую нефть добывают на Каспии, в Мексиканском и Персидском заливах. Бо­ гатейшие залежи нефти и газа открыты под дном Северного моря. Обнаружение нефтеносных пластов в Латвии служит доказательст­ вом наличия нефти под дном Балтийского моря. Мощные нефтя­ ные и газовые пласты найдены на побережье и на дне Северного Ледовитого океана. Недалеко время, когда буровые нефтяные вышки шагнут на акваторию Северного Ледовитого океана. Нефть и газ будут добывать прямо из-под ледовых припаев.

Но современная техника бурения с надводных судов или со свайных островов пока еще не совершенна и во многом зависит от метеорологических условий. В последние годы только в США

60 м, только десять оказались рентабельными, остальные пришлось закрыть до тех пор, пока не будут разработаны более совершен­ ные и экономически выгодные методы и техника подводного бу­ рения.

Сила морского шторма слишком велика — ее трудно одолеть, инженеры приходят к выводу, что установку для добычи нефти надо размещать непосредственно на морском дне, где нет ни ветра, ни волны. Но как это выполнить практически? Американский ученый Леон Денфорт предложил проект подводного нефтепро­ мысла, состоящего из системы подводных жилых и производствен­ ных помещений, соединенных широкими трубчатыми галереями. Внутри помещений должна быть создана гелиокислородная атмо­ сфера, давление которой равно давлению окружающей воды. В про­ изводственных помещениях, выполненных в виде огромных шаро­ образных камер, установлено буровое оборудование.

В центральном звездообразном доме, напоминающем Прекон­ тинент II Ж.-И. Кусто, живут 45 подводных нефтяников, по гори­ зонтальным трубчатым тоннелям они ходят на работу в произ­ водственные помещения.

Все снабжение, необходимое для промысла нефти, и новую смену рабочих доставляют с надводной базы в специальных кон-

512

Подводный нефтепромысел (проект американского ученого Леона Денфорта).

Подводный нефтепромысел открытого типа (проект).

3 1 4

тейнерах. Снаружи обслуживание и наблюдение за нефтепро­ мыслом осуществляют самоходными прочными аппаратами.

Отработавшую смену подвергают декомпрессии внутри цент­ рального помещения, а затем поднимают на поверхность в герме­ тичном лифте. Насколько реален и экономичен этот проект, пока­ жет будущее.. .

Другие инженеры предлагают буровые вышки и все оборудова­ ние устанавливать непосредственно в воде, на морском дне и обслуживать их на малых глубинах легководолазами, а на боль­ ших— прочными аппаратами.

давление воды, пущенной под нефтеносный слой, будет вполне достаточным для извлечения нефти на поверхность. Благодаря разнице в удельном весе нефти и воды на каждые 100 м столба воды над слоем нефти дополнительное давление составит \0 кгс/см2, что вполне достаточно для подъема нефти вверх более чем на 100 м.

Нефтяные и газовые промыслы на дне океана еще несколько лет назад считались областью фантастики. Но сейчас человек уже может создать такую глубоководную технику, которая позволит не только изучать, но и добывать из недр морского дна нефтяные богатства. Морская нефть может стать дешевле, чем добытая на суше. В море придется бурить менее глубокие скважины; не по­ требуется прокладывать дороги и устанавливать дорогие соору­ жения...

**

*

Дно Мирового океана находится под огромным давлением, величина которого на каждом участке сложного рельефа дна опре­ деляется высотой находящегося над ним слоя воды. Не пора ли ис­ пользовать это, казалось бы, никому не нужное давление! Разве пытливый ум человека не в состоянии заставить и его служить для блага людей?

Рассматривая различные области промышленности, где приме­ няется высокое давление, необходимо остановиться на химическом производстве.

Среди наиболее распространенных процессов можно отметить, например, производство синтетического аммиака, который требу­ ется химической промышленности в огромном количестве. Синтез аммиака наиболее рентабелен при давлении 600—1000 кгс/см2. Из бурого или каменного угля методом гидрогенизации под дав­ лением от 200 до 700 кгс/см2 можно получить высокооктановое жидкое топливо. Этиловый спирт, изготовленный из этилена и воды, синтезируется под давлением до 300 кгс/см2 и при темпера­ туре до 300° С. Можно привести десятки и сотни примеров, когда

для получения химического продукта необходим процесс, проте­ кающий под высоким давлением.

Повышение давления зачастую во много раз увеличивает ско­ рость протекания химического процесса. Это характерно для про­ цессов, проходящих в газообразной фазе (например, синтез аммиака и метанола), а также с жидкими и твердыми веществами (жидкофазное гидрирование, синтез карбонилов различных метал­ лов и т. п.). Высокое давление дает большой эффект при элект­ ролизе воды для получения кислорода и водорода. В некоторых случаях при электролизе отпадает надобность в компрессорах.

Человек живет на дне воздушного океана, где давление равно всего 1 кгс/см2. Не только его жизнь, но и все природные явления и подавляющее число производственных процессов происходят при атмосферном давлении.

Во второй половине XIX в. с возникновением машиностроитель­ ной промышленности стали развиваться процессы, протекающие при давлении выше нормального. Изобретение насосов, компрес­ соров и паровых машин положило начало развитию совершенно новой технологии и созданию оборудования для процессов, проис­ ходящих под давлением.

Применение высоких давлений требует решения множества сложнейших технических задач. Все аппараты, машины, трубопро­ воды и арматура, работающие под давлением, приобретают огром­ ный вес, большие размеры и должны быть одинаково прочными. Особые трудности возникают при обеспечении уплотнений в разъ­ емах деталей, сальниках и при соединениях арматуры. Некоторые реакции проходят с большой отдачей тепла, поэтому необходимо применять специальное охлаждение.

Если бы на земле существовало место с давлением воздуха в несколько сот килограммосил, осуществить многие химические процессы в промышленных масштабах было бы значительно проще. Не потребовались бы тяжелые стальные колонны и реак­ торы, толстые трубы, сверхпрочные соединения и уплотнения, массивная аппаратура! Все оборудование стало бы легким и ажур­ ным. Тонкие стенки оборудования имели бы только одно назначе­ ние— изолировать реагирующие вещества от окружающей среды. Были бы исключены опасность взрыва и возможность утечек. Сжатые газы можно было бы хранить в тонкостенных эластичных или жестких баллонах.

Таких условий на суше нет. Здесь, на дне воздушного, океана, давление среды всегда равно 1 кгс/см2. Но на Земле существует другой, правда, не воздушный, а водный океан, в глубинах кото­ рого давление превышает 1000 кгс/см2. Океан велик, и глубины его

Человеком уже сделаны первые шаги по использованию гидро­ сферы— пока для хранения жидких продуктов. Появление прочных эластичных материалов позволило создать огромные мягкие резер­

316

вуары для хранения жидкого топлива или других жидких про­ дуктов под водой. На поверхности такой резервуар не годится: его «порвет» жидкость. Но в гидросфере давление топлива на стенки резервуара уравновешивается давлением воды и материал емкости не испытывает растягивающих усилий; он находится под равным давлением воды снаружи и жидкости изнутри.

Если жидкость легче воды, то эластичные емкости приходится

не нужна подготовка ровных площадок и фундаментов; закачива­ ние и прием продукта осуществляют через гибкий шланг, конец которого укреплен на плавающем буе. К бую подходит танкер и, присоединив гибкий шланг, принимает груз в свои танки. Выдав­ ливаемый давлением воды из емкости продукт по специальному трубопроводу можно передать на берег.

Подводные емкости — это только первые попытки. Можно предположить, что водная среда, находящаяся под большим давле­ нием, постепенно будет использоваться и для сооружения огром­ ных химических заводов.

Завод будет находиться в гидросфере, на дне океана, но техно­ логия производства многих химических продуктов, вероятно, не изменится. Принцип действия машин и оборудования в основ­ ном останется прежним, но их конструкции претерпят значитель­ ные изменения.

Все глубоководное оборудование будет разгружено от дейст­ вия высокого давления, что исключит необходимость применения особо прочных конструкций и сложных уплотнений. Для процес­ сов, протекающих на дне океана, где давление равно давлению химического процесса, реакторы и сосуды могут выполняться из эластичных или жестких материалов. Они могут иметь любую форму, в том числе и плоскую. Жесткий прямостенный реактор (резервуар) внутри может быть, например, разделен эластичной диафрагмой. По одну сторону диафрагмы емкость будет соеди­ нена отверстием с окружающей водой, а объем с другой стороны диафрагмы можно использовать для проведения химического про­ цесса, как в обычном сосуде, работающем под давлением.

Представляется, что арматура и резервуары глубоководного завода будут тонкостенными, а трубопроводы и емкости — выпол­ ненными из эластичных материалов, стойких против разъедающего действия морской воды. Для химических реакций, требующих подогрева внутри реактора, можно создать необходимый тепловой режим с помощью электронагревателей. В этом случае реактор, который тоже может быть изготовлен из эластичных материалов, должен иметь тепловую изоляцию. Изоляция может быть создана применением двойной стенки с заполнением внутренней полости теплоизолирующей жидкостью.

Значительно упрощается проблема охлаждения в химических процессах, происходящих с большим выделением тепла. Не нужно

317

строить огромные холодильники и прокладывать трубопроводы для подвода охлаждающей воды. Сама среда гидросферы явля­ ется хорошим поглотителем тепла, выделяемого при реакции.

Обслуживающему персоналу не придется постоянно находиться в глубинах во время работы завода: завод должен быть полностью автоматизирован. Контроль и управление будут осуществляться дистанционно с подводной или надводной базы, об устройстве кото­ рых уже говорилось. База будет снабжать глубоководный хими­ ческий завод электроэнергией; отсюда станут регулировать подачу сырья и транспортировку готового продукта.

Не исключена возможность работы и на местном сырье. Океан богат нефтью, газом и различными минералами, и некоторые за­ воды могут работать на сырье, получаемом из недр океана или непосредственно из морской воды.

* * *

Попробуем представить химический завод на дне океана. Завод находится в непроглядном мраке, поэтому для ориенти­

ровки обслуживающего персонала он расцвечен зелеными отличи­ тельными огнями, мерцающими на черном фоне. Когда оператор или наладчик в батиандре спускается на территорию завода, дис­ петчер, находящийся на базе, включает эти огни, и контуры ос­ новных сооружений становятся очерченными цепочками зеленых огоньков.

Огромные, но легкие резервуары находятся во взвешенном состоянии. Некоторые удерживаются мертвыми якорями, а другие, наоборот, подвешены к плавучим буям. Все оборудование и ма­ шины соединены сложным переплетением очень толстых шлангов, а весь завод занимает не плоскую территорию, а большое объем­ ное пространство. Толстые трубы, электрические кабели и провода дистанционного контроля и управления тянутся вверх к плавучей базе.

Оператор хорошо разбирается в расположении сложных машин и переплетении трубопроводов. Он, как птица, парит среди раз­ личных устройств и фарами своего батиандра освещает те или иные детали.

Несомненно, обитатели глубин станут постоянными гостями завода, этого удивительного сооружения, излучающего тепло, и, порой, свет. Они будут сопровождать глубоководных наладчиков, считая их несколько странными, но привычными жителями глубин...

Конечно, возможность создания подводного химического завода пока еще представляется технической гипотезой, требующей спе­ циальной разработки. На данной стадии развития химического производства создание такого завода может показаться и ненуж­ ным, и невозможным. Могут сказать, что, выиграв в весе реактор­ ных колонн, различных сосудов и оборудования, мы больше про­ играем в весе коммуникаций, соединяющих глубины с поверх-

318

Химический завод на дне океана.

3 1 9