Технологические установки, используемые в добыче нефти и газа, не имели кардинальных изменений уже более десяти лет. Реальный способ снизить себестоимость нефти — усовершенствовать способы ее добычи. Одним из способов понижения себестоимости отечественной нефти является введение новой, менее ресурсно-затратной технологии добычи [1].
Буровая установка [2, 3] — это комплекс буровых машин, механизмов и оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологических операций по строительству скважин.
В состав бурового оборудования всех современных буровых вышек входит буровая лебедка, являющаяся основным исполнительным механизмом для спуска и подъема бурильной колонны (рис. 1).
Буровые лебедки являются самой главной и самой дорогой частью всей буровой вышки. Совершаемая лебедкой работа происходит вследствие затрат тепловой энергии сгорания топлива. Управление осуществляет компьютер, что говорит о затратах электрической энергии. Коэффициент полезного действия современных буровых лебедок не превышает 84%.
В Мирнинском политехническом институте (филиал Северо-Восточного федерльного университета) проводились эксперименты по использованию свойства квантовой левитации в подъемном механизме буровой лебедки. Несмотря на то, что свойство квантовой левитации [4, 5] было открыто в 1911 г., его использование ограничивается применением в медицинском оборудовании (создание сверхпроводников) и ведутся работы по реализации сверхскоростного поезда на квантовой подушке. В 1933 г. физики из Германии Мейснер В. и Оксенфельд Р. обнаружили, что при охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объема.
Необходимыми условиями для левитации являются наличие силы, компенсирующей силу тяжести, и наличие возвращающей силы, обеспечивающей устойчивость объекта. В случае квантовой левитации силой, компенсирующей силу тяжести, является электромагнитная сила взаимодействия электронов сверхпроводника с постоянным магнитным полем, т. е. квантовая сила.