中国古代钻井技术

人类最早钻井活动是从中国开始的钻井就是人们从地表向下挖掘一个筒形的通道，最初的目的是为了汲取地下水。在人类历史发展的长河中，钻井大体经过了挖掘井技术、顿钻井技术和旋转钻井技术三个发展阶段。在前两个阶段中，中华民族都是处在该项技术的最前列。公元前1500年前后，我国出土的甲骨文中就已经有了“井”字，春秋战国时期的井深已达50余米，到唐朝时已超过140米。这个时期属于人工挖掘井阶段，井的直径大约为1.5米，人可以从井筒下到井底。中国古代钻探技术历经两千年的发展。到北宋的庆历年间（公元1041—1048年），我国古代钻井技术有了新的发展，取得具有划时代意义的突破，出现顿钻井技术。钻井井筒直径有碗口大小，井深可达130米左右，古称卓筒井。英国著名学者李约瑟在研究了我国古代钻井技术后极为赞叹，在他所著的《中国古代科学技术文明史》一书中写到“今天用于开采石油与天然气的深井就是从中国人的这些技术中发展起来的”，并指出“这种技术大约在12世纪以前传到西方各国”。1835年（道光6年），我国打成世界第一口超千米的“卓筒井”，在四川省自贡市大安寨，深度达1001.42米。19世纪末期出现的旋转钻井技术，实际上是在我国顿钻井技术基础上发展起来的。石油天然气井，我国古代称“火井”。据《汉书——郊祀志》记载（公元61年）：“祠天封苑火井于鸿门。”即在今陕北神木县附近的鸿门火井处建立祠庙。唐朝著名诗人李贺曾有“火井温泉在何处？”的诗句。据《蜀中广记》一书记载，明正德末年（公元1521年），在我国四川省的嘉州，在钻盐井或天然气井的过程中，由于钻出了石油后即改为油井。明清时期，我国四川钻凿油气井的技术就很普遍了，井深都在1000米左右。（摘自石油工业出版社《走进石油》丛书）中国古代钻探技术编辑词条分享新知社新浪微博人人网腾讯微博移动说客网易微博开心001天涯MSN本词条由别院扫花创建，共有2位协作者编辑了2次。最新协作者：艳仔，别院扫花。请用一段简单的话描述该词条，马上添加摘要。目录1中国古代钻探技术2正文3配图4相关连接为本词条添加视频和组图相关影像中国古代钻探技术-中国古代钻探技术中国古代钻探技术-正文中国古代钻探技术始自钻凿井盐。井盐钻探按照生产技术发展水平，井盐钻探大体经历了3个阶段：①大口浅井阶段（公元前3～11世纪）。口径大到二三十丈（古长度单位），井身浅，每挖一井投入几百人,凿挖工具都是铲锄等农用工具。自秦汉至南北朝,凿挖的都是上土下石的裸眼井；南北朝至五代，始用木制井筒护壁。②钻探形成阶段(1041～1368)。亦称卓筒井阶段。口径小，一般如碗大（5～9寸），深度自几十丈到百余丈。到北宋仁宗庆历、皇祐(1041～1054)年间已形成较完善的人力冲击式钻井技术。当时共有盐井728口,到南宋绍兴二年(1132)达到4900余口。钻头为铁质圜刃锉，吸卤筒和卓筒（即套管）为凿通节隔的楠竹。这是中国古代钻探技术的形成阶段，也是中国古代深井冲击式钻井技术逐渐传入西方的时期（约11世纪）。③深井发展阶段(1369～1911)。明宋应星著《天工开物》(1637)对钻井工艺有详细的叙述，凿井、打捞、治井工具形式多样。钻井工序分为6道:选择井位和初开井口；下石圈（下石制导管）；锉大口；制木竹（制套管）；下木竹（下木或竹套管）;钻小口（图1）和见功（钻小井眼和完井）。中国古代钻探技术古代主要钻凿工具（图2）为鱼尾锉、财神锉等；主要治井、打捞工具为提须子、柳穿鱼、霸王鞭等；传递动力和升降锉进工具用斑竹所制的篾索，堵漏和补腔（井）主要材料为桐油、石灰。钻进一口三百丈左右的井一般要四、五年。中国古代钻探技术深井钻凿工艺发展到明清时期已日趋完善，清道光年间(1835),四川自贡著名的燊海井钻凿成功(见彩图),井深1001.4米，创造了当时中国以及世界盐井井深的最高纪录。中国古代钻探技术石油天然气钻探中国古代劳动人民远在汉末、晋初(200～300)年间,在四川邛州一带钻成了天然气井,左思（约250～305）在《蜀都赋》中描述其景象为“火井沉荧于幽泉,高焰飞煽于天垂”。隋朝(589)在邛州设立大井县，发现了石油。据明代《蜀中广记》记载，1521年（明正德年间），中国第一口油井在四川嘉州用钻凿盐井器具钻成；1840年，四川自流井地区钻成深达1200米的天然气井磨子井。近代使用动力机械钻探石油始于1907年（清光绪三十三年）。参考书目周国荣编：《中国钻探发展简史》，地质出版社，北京，1982。中国古代小口井顿钻技术2007.02.2808:55:01放大字体缩小字体打印本页顿钻大口井由于钻进速度慢、需要破碎和取出的岩石多，满足不了人类获取大量盐卤资源的需要。北宋庆历年间，一项新的钻井技术——顿钻小口井（又称为卓筒井）应运而生。这种卓筒井具有口径小且井深的特点。当时把口径只有碗口大小的小口井称为卓筒井。卓筒意为直立之筒。卓筒井的井径一般仅容一个竹筒。井的深度可达数十米甚至上百米。当时人们使用了机械钻井的先进方法——冲击式顿钻法，即用冲击钻头不断地顿击井底，捣碎井底岩石，使井身不断加深。当时，中国人首创的钻头——环刃问世。环刃设计得很科学，环形切削刀可以破碎岩石、修圆井壁。横刃是主切削刃，每切削一次，就旋转一个角度，横刃就能接触井底，破碎岩石，加深井眼。当时人们采用了固井技术。由于井越来越深，地下淡水不断渗入井筒，为了阻隔淡水的渗入，发明了“木竹”（即现在的套管）下入井内以隔绝淡水。在打出井身胚形后，用木材或把大竹子去节，使其中空呈管状，并将其一节一节头尾相连，下到井内作为套管，以防止淡水渗入井内以及井壁坍塌，延长井的寿命。当时人们发明了扇泥筒（汲卤筒）。为了从小口径的井筒内把岩屑清除出来，或汲取井内卤水，古人创造了装有底部活门的吞泥筒（扇泥筒），即带有底部单流阀的提捞筒或捞砂筒。这种汲卤筒用小于井径的竹筒做成，将熟牛皮作为活塞置于竹筒底部，利用井底的上张力和筒内水的下压力，使之入水则张、出水则闭，巧妙地将井底的碎岩屑浆或水提出井口。用这种方式提取井底的碎岩屑浆或水，就叫扇泥，用于汲水的容器，称扇泥筒。当时人们采用了机械提卤的技术。古人在卓筒井的钻进或钻成提取卤水时，在每一口卓筒井的井口处都要立起大木架（称为天车），安装上辘轳，附近设置车盘，用牵引绳（竹蔑）经过辘轳，另一头系在汲卤筒上，然后用人力推拽车盘，带动辘轳，以此提取岩屑浆或卤水。随着钻井、采卤业的发展，用人力推拽车盘的劳动强度越来越大。为了适应生产发展的需要，1253年，四川地区首先用牛作为驱动车盘的动力。用畜力代替人力，这对钻井起下钻、清除岩屑以及采卤提捞，无疑是一项动力改革。由于汲卤筒的直径是一定的，卤水井的产量越高，需要汲卤筒越长，天车就必须越高，这样才能把汲卤筒取上来。四川自贡历史上最高的天车——达德井天车高达113米。卓筒井的问世，被称为钻井技术发展史上的第一次技术革命。英国学者李约瑟博士是研究中国古代科学技术发展史的专家，在他的著作《中国科学技术史》中列举的由中国传到欧洲的20多项重大发明中，就有钻井技术。他说：“今天勘探油田使用的这种钻深井或凿洞技术，肯定是中国人的发明，比西方要早1100年。中国的卓筒井工艺革新，在11世纪就传入西方。公元1900年以前，世界上所有的深井基本上都是采用中国人创造的方法打成的。”