北宋「 ”卓筒井”工艺:世界上最早发明的钻井技术,现代钻井的先驱

作者&投稿:印韵 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 北宋中期,卓筒工艺的开创,乃是我国也是世界最早发明的钻井技术。这种工艺技术,与现代石油(包括天然气)工业中应用的顿钻钻井方法类同。它比美国创造的顿钻技术至少要早七个多世纪。 关于卓筒井的出现,北宋苏东坡、文同、范镇三位四川名人,在他们的著作中,都有明确的记载,其中苏轼记述最详尽: 「 ”自庆历、皇祐(1041-1054)以来,蜀始创筒井。用圜刃,凿如碗大,深者数十丈。以巨竹去节,牝牡相衔(公母榫连接)为井,以隔横入淡水,则咸泉自上。又以竹之差小者出入井中为桶,无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入井中,气自呼吸而启闭之,一筒致水数斗。凡筒井皆用机械,利之所在,人无不知”。 苏轼不愧为文豪,文笔非常简练,介绍卓筒井的内容十分丰富。卓筒井的发明,其工艺技术主要特点和成就,是开创了现代深井(如盐井油气井)的维形,即包含了现代钻井三大基本程序,或称三大基本要素:第一,用圜刃钻头破碎岩石;第二,用泥筒取出井内的岩砂(岩屑);第三,下木竹套管固井保全井壁。 一、世界钻井史上发明的第一个钻头——「 ”圜刃”锉 「 ”圜刃”锉是人类钻探史上发明的第一个钻头。它的发明,创造了现代深井钻头的雏形,因而,成为现代钻头的始祖。 凿井钻头的发明和发展,同其事物进展一样,由简单到复杂,由低级到高级,即早期的「 ”圜刃”钻头发展到现代的鱼尾钻头、齿轮钻头、涡轮钻头及巴拉斯钻头。 现代深井钻探技术,尤其目前世界上超深井的钻井钻头和基本原理,追根溯源,它的祖先乃是我国北宋初发明的「 ”圜刃”钻头和「 ”卓筒井”工艺的继承和发展。 11世纪中叶,中国四川井研盐区的井匠技师们,经过长期的探索和实验,在世界上最早研制成功了第一个深井钻头—— 「 ”圜刃”锉。 「 ”圜刃”是开创卓筒井的钻头,它的形制和结构,根据苏文的记载和古代钻头及钻井原理等进行考证,认为:苏轼以「 ”圜刃,凿如碗大”六个字,描绘了「 ”圜刃”钻头的基本形状。其一,圜刃钻头原始形状呈圆形;其二,在圆形的钻头上有刃锋;其三,锉头的直径与碗口(径)相当;其四,碗的口径就是「 ”卓筒井”的井径。 因圜圆相通,圜和刃的结合,故名「 ”圜刃”锉,即「 ”圜刃”钻头。圆为主体,其底部横凸「 ”一”字刃,锐利,易于破碎岩石。由于这种钻头先进,井匠在地面操作机械,钻凿卓筒井,比汉唐时期,人工手持锄、锸、锹等原始农用工具于井下艰苦作业,挖掘大口盐井,具有钻井工艺先进、工效高、劳动负荷轻、获利丰厚等优越性。因此,「 ”圜刃”钻头的问世和卓筒井的诞生,是世界钻井史上一次大革命。同时为现代深井钴头的出现和发展奠定了基础。 无独有偶,继我国圜刃钻头和卓筒井发明700多年后,美国人拉夫纳兄弟俩开始用冲击式钻井的方法,即一种十分简单的机械原理,开创了「 ”卓筒井”似的盐井,其井深18米(59英尺),凿井钻头直径7.6-10.2厘米(3-4英寸),是用铸钢制作的,它的规格、形制与「 ”圜刃”钻头大致类同。 二、世界钻井史上最早研制的第一个井下取岩(屑)工具——「 ”泥筒” 北宋初,用圜刃钻头开创的卓筒井,是一种冲击式顿钻方法,它与现代石油(天然气)工业中所用的绳式顿钻钻头技术基本相同。 在冲击式顿钻钻井中,及时取出井内粉碎的岩屑,十分重要。一是能提高钻井速度,加快进度;二是能及时考察井身质量是否符合要求(即是否出现井斜或并身不圆的情况),如钻井质量不符合要求,便立即采取措施,进行处理、纠正;三是在钻井时,发现了新的来水(卤水)和天然气的征兆,必须推水或多搧泥,直到井底泥砂(岩屑) 搧净,推水把气拉顺,以免所出的西水或天然气受到泥砂的阻塞和影响。 在长期的钻井实践过程中,四川自贡盐场的匠师总结了一条宝贵的经验:「 ”黄卤推砂,黑卤推气。”即把井内泥砂取净后,岩层裂缝不受泥砂的阻塞,卤气流动畅通,可获取丰富的卤气。 为取出进底的岩屑,我们的先民发明了「 ”泥筒”。苏轼在《蜀盐说》中述到: 「 ”又以竹之差小者出入井中为桶,无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之,一筒致水数斗。” 由此得知,当时不仅发明推卤汲筒,而且也发明了搧「 ”泥筒”。汲筒和泥筒有区别,但工作原理完全相同,两者都是竹制,筒底「 ”悬熟皮”(即单向阀),入水则启,出水则闭。因岩砂和泥水在筒内下坠,熟皮受压紧贴简底,不泄漏。通过泥简在井底一上一下来回往复运动,水与岩屑混合,由阀门进入筒内,然后提出地面,以达到清除井底岩屑之目的。如果没有发明搧「 ”泥筒”,卓筒井也是无法钻成的。为此,搧「 ”泥筒”的发明,十分巧妙地解决了钻井取砂的一大关键问题,从而为向地层深部开拓提供了可靠保障,标志着我国古代钻井技术已达到了一个新阶段。 现代西方如美国标准顿钻凿井应用的「 ”捞砂简”(又名「 ”抽砂筒”),其工作原理、操作方法,同我国900多年前发明的搧「 ”泥筒”基本一致。 而现代旋钴法钻进,则采用机械动力加压力,促使井内液体循环流动,不断将岩屑从井中返出地面,实现了钻井不停、除砂不断的新工艺,这是继「 ”泥筒”取砂法之后又一次重大的突破。 三、世界钻井史上最早创造的钻井保全井壁及止水的方法——下「 ”木竹”套管固井 卓筒井在11世纪中叶问世,同时也创造了楠竹制作成套管,下入井中,构成井壁,解决了钻井、生产两大难关:其一,保护井壁。竹制套管下入井内固井,可防止因井壁(松软地层)的垮塌,发生井下卡钻事故,从而保证了大口(窍)以下裸眼井段钻井的安全;其二,止水。封隔上部地层淡水渗入井中,避免淡水冲淡了天然水的矿化度,确保盐井下部生产层咸卤的开采。 因此,苏轼说:「 ”‘卓筒井’深者数十丈,以巨竹去节,牝牡相衔为井,以隔横入淡水,则咸泉自上。”由此可知,竹制套管,其结构是利用大楠竹通节中空,「 ”牝牡相衔”(即公母棒连接)的竹筒。南宋爱国诗人陆游在四川荣州(今四川荣县)做官时,亲自看到的卓筒井「 ”绝小”:「 ”荣州,则井绝小,仅容一筒,真海眼也。”盐井下入竹制套管止水,即「 ”隔横入淡水”和保护井壁的功用,这同现代石油(天然气)钻井中下钢管固井的目的和作用是一致的。 古代井匠利用竹制套管是与四川盛产楠竹、斑竹密切相关的。四川土地肥沃,气候温和,雨量充沛,地下湿润,宜于竹子生长,因而竹林遍布,各地竹子用途非常广泛,民众就地取材,用竹子制成日常生活需要的各种器物,如竹房、竹门、竹席、竹椅、竹筐、竹架,到农业灌溉等都广泛使用竹子,简直是竹的世界。 北宋四川大文学家苏东坡,目睹了竹子的广泛用途,尤其是与人们生活有着密切关系,曾深有体会地说:「 ”可使食无肉,不可居无竹”。 四川竹子材源丰富,同时又有独特的优点:伸直挺拔,具有天然圆形管状;质密坚硬,有较高的抗拉、抗压强度;耐腐蚀性能强,作套管固井寿命长达20~50年;产地广,材源丰富,价廉物美;加工制作简便等。如川北有的地区,现在遗存的卓筒井,仍是用楠竹或斑竹作套管固井,为北宋「 ”始创筒井”提供了实物见证。 为此,我国木竹固井技术的创造和发展,无疑为现代钻井固井技术开辟了道路。 在我国北宋「 ”圜刃”钻头和「 ”卓筒井”发明之后,俄国和美国的钻井技术相继得到发展。据两国史载,初始置的盐井,仍是一种小井,同我国北宋发明的卓筒井非常近似。 据俄国和美国早期的钻井史看来,俄国的钻井技术,始于12世纪,至少比我国11世纪中叶发明的钻井技术要晚约1个世纪。美国的钻井技术肇始于19世纪初,比我国要晚7个多世纪。由此可知,我国北宋中期开创的「 ”卓筒井”工艺,是世界上最早发明的钻井技术,理应推崇为现代钻井技术的先驱。




千阳县17542161853: 卓筒井的介绍 -
局信丰海: 卓筒井是手工制盐的活化石,是直立粗大的竹筒以吸卤的盐井,“凿地植竹,为之卓筒井”,发明于北宋庆历年间(公元1041年~1048年),比西方早800多年.其口径仅有竹筒大小,然而能打井深达数十丈,被称为“中国古代第五大发明”、“世界石油钻井之父”. 卓筒井目前在遂宁市大英县境内还保留有41口,分布在方圆6公里范围内,而当地的大顺灶,是卓筒井工艺仅存的一处还能生产的盐灶,也是无价之宝.卓筒井,主要靠三个技术,圆刃锉,表层套管,扇泥筒.扇泥筒安装有单向阀门,是世界上最早的单向阀门.有了这三个技术,盐井才能越打越深,卓筒井开创了人类机械钻井的先河,是世界钻井史上的里程碑.图" class="ikqb_img_alink">

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局信丰海: 1、指南针 (指南针的制造技术在沈括(公yuan1031—1095年)的《梦溪笔谈》中最早提出.有了指南针,远洋航行才成了可能. ) 2、活字印刷术(毕升发明活字印刷术,他是世界上第一个发明人,比德国J.谷登堡活字印书早约400年.是文明...

千阳县17542161853: 有谁知道卓筒井?
局信丰海: 卓筒井是直立粗大的竹筒以吸卤的盐井,“凿地植竹,为之卓筒井”.卓筒井始创于北宋庆历年间(1041—1048年),迄今已有近千年的历史.中国发明筒井凿井技术比西方早七八百年,其凿井工艺技术开西方近代蝇式顿钻钻井方法的先河,被誉为“世界近代中国石油钻井之父”,堪称中国古代的第五大发明,载入《中国井盐科技史》.

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局信丰海: 遂宁市大英县旅游资源较为丰富.主要有:“中国死海”--大英山川秀丽,人杰地灵.县城所在地蓬莱有清代著名的九宫十八庙、闻名川中的“魁”字山,跨鳌山、明月山、五凤山、寂光寺,带有浓郁古文化色彩的 “妻江晚泊”、“虎岭比奇”...

千阳县17542161853: 有人说四大发明有三个都发明在宋朝,是吗? -
局信丰海: 不能说发明在宋朝,因为有记载的起源早于宋朝. 宋朝是中国历史上商品经济、文化教育、科学创新高度繁荣的时代.宋朝在整个社会经济、文化推动下,科学技术得到了长足的进步,两宋的科技成就不仅成为中国古代科学技术史上的一个高峰...

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局信丰海: 北宋中期后川南地区出现了卓筒井.卓筒井是一种小口深井,凿井时,使用“一字型”钻头,采用冲击方式舂碎岩石,注水或利用地下水,以竹筒将岩屑和水汲出.卓筒井的井径仅碗口大小,井壁不易崩塌.古人还将大楠竹去节,首尾套接,外缠麻绳,涂以油灰,下至井内作为套管,防止井壁塌陷和淡水浸入.取卤时,以细竹作汲卤筒,插入套管内,筒底以熟皮作启闭阀门,一筒可汲卤数斗,井上竖大木架,用辘轳、车盘提取卤水. 卓筒井的出现,标志着中国古代深井钻凿工艺的成熟.此后,盐井深度不断增加.清道光十五年(1835年),四川自贡盐区钻出了当时世界上第一口超千米的深井——燊(shēn)海井.跟现代石油钻井的方式差不多.《探索 发现》中介绍过.

千阳县17542161853: 井盐的概述 -
局信丰海: 通过打井的方式抽取地下卤水(天然形成或盐矿注水后生成),制成的盐就叫井盐,生产井盐的竖井就叫盐井. 古代制盐工艺中,井盐的生产工艺最为复杂,也最能体现中国古人的聪明才智.井盐的生产工艺经历过一个不断发展的过程.早在战...

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