五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】石油杂谈(0) -- 奔波儿

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家园 【原创】石油杂谈(2)----我钻,我钻,我钻钻钻

说起石油开采,早起的人们主要通过地表的“油苗”来寻找油田。由于大地并非铁板一块,存在着大大小小的断裂,从地底一直延伸到地表。由于油比水轻,在浮力作用下自然就会慢慢渗透到地表。人们最初就是找到油苗,然后拿铲子镢头一通挖,运气好的话,一口油井就刨来了。

但问题是,靠油这么慢慢渗到浅处,速度太慢。这刨油坑,土方作业太大,而且可能刨半天啥也刨不出来,得不偿失,于是人们集中于一点,开始钻井。说起钻井,这回该俺们老祖先发言了。据文献记载,早在公元347年,咱们自贡这儿就开始树立起井架,将盐水从地下提取出来,熬制成闻名天下的井盐。在钻井的时候,人们发现顺着管道有气体溢出,点燃以后火力还挺旺,干脆就用竹管子把这些气引到熬盐的大锅那儿,这气体就是以甲烷(CH4)为主的天然气,属于石油气化后的产物。自贡的这种井架在当地叫“天车”,人们是以“堆积木”式的方法,把数千根杉木层层往上累叠,用篾索捆扎而成。没有地基,地面是用篾绳作拉式支撑,一般有数十米高,最高的“天车”有113米,形如通天高塔,气势磅礴(怀疑受到侗寨鼓楼的影响)。为了把井钻的更深,自贡人发明了冲击式锉钻凿技术,比欧美人早了四百多年。依靠这一技术,世界第一口超千米深井——燊海井(1001.42米)于1835年在自贡凿成。这时候,欧美人还在那儿刨油坑呢。

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13年之后,也就是1848年,俄国工程师F.N. Semyenov在现今阿塞拜疆首都---巴库树立起鬼子们的第一口油井。由于埋深潜,品质好,包括瑞典诺贝尔兄弟在内的各国资本蜂聚巴库,一时间,井架如林。在19世纪中期,世界上百分之九十的石油都产自现今阿塞拜疆的首都巴库。1854年,波兰人Ignacy Lukasiewicz在Bóbrka树立起欧洲的第一口油井;1858年,在加拿大安大略省立起了北美的第一口油井。由于当时鬼子们还没有掌握冲钻技术,基本上还是以刨为主(有点象洛阳铲),因此油井都不深,能有个二三十米就了不得了。

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当时,在宾夕法利亚州的Titusville有一条小河叫做石油溪(Oil Creek),人们通过溪水中时常漂起的油花推断此处有油,但要想钻出来却没那么容易。由于地下水位高,钻下去没多深,井壁就坍塌了。1859年,石油工业史上的Edwin Drake上校(1819~1880)闪亮登场了。他用的方法就是先往土中打一个铁管,然后把铁管中的土刨出来,这样井就不会塌了,另外他还运来了蒸汽机,用来带动钻头。这种套铁管和机器钻井的办法,奠定了现代钻井的基本样式。当井打到10米的时候,碰到了基岩,再往下异常艰难,一天顶多就打1米深。眼看着钱花得飞快,可油还遥遥无期,Drake的合伙人都耐不住性子,准备撤资了。但Drake牛脾气犯了,报着不见石油部撒手的念头继续打,在钻到69.5英尺(21米)的时候,基岩终于被打穿,出油了!接着,Drake又发明了用手泵提取石油的技术,这就是现代“磕头机”的雏形。Drake的井虽然在深度上与燊海井根本无法相提并论,产油量也不多,但他开创了现代钻井的先河,解决了很多技术上的难题。可惜,Drake没有为自己的技术申请专利,结果别人盗版了他的技术,钻出一口又一口日进斗金的油井,而他自己却因为在一次石油投机生意中破产,最终穷困潦倒,郁郁而亡。

在Drake的油井钻成之前,人们一般钻到基岩打不下去,就认为此处是个干井,立马换地方。但Drake的成功告诉给了人们一个启示,那就是钻透岩石,下面就可能有大油田。可石头这东西对常规钻头的磨损实在厉害,往往打不多深,钻头就损毁了。自然界中什么最硬?钻石!惯于异想天开且敢想敢干的米国人的代表们Bone、Morris和Eaton等人在钻头前端镶上了巴西钻石,这一钻下去,穿石头就像穿豆腐一样,果然是效率倍增。

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19世纪末到二十世纪初,内燃机技术逐渐成熟,取代了蒸汽机。内燃机是要烧油的,对石油的需求量猛增。以美国为例,1859年,美国的石油产量是2000桶,到1899年,则上升到五千七百万桶,到1906年则达到1.2亿桶。石油作为“工业血液”的地位因此确立,石油工业从此进入大发展时期。

1902年,Rotary Drilling(旋转式钻井)技术首先在美国加州的Coalinga出现;虽然这第一口井以失败告终,但这一技术大大提高了钻井效率,钻井深度的记录被一次次打破。1930年,一口9629英尺(近3000米)深井在加州的Kern郡钻成;1943年,同样是在Kern郡的South Coles Levee,钻井深度达到16,246英尺(4952米);次年,在临近的North Coles Levee,深度达到17,895英尺(5454米)。

迄今为止,人类钻的最深的一口井位于俄罗斯贝加尔湖的克拉半岛,深度达到了12262米。但这口井与石油无关,是纯用于地学研究的。

现代钻井技术发展何如呢?人们不但能向下钻,还能横着钻,拐着弯钻。由于俺学识有限,此处就不多谈,还是藏个拙,贴一张钻井一览图吧。

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主要参考站点:

www.petroleumhistory.org

www.geocities.com/mudsmeller/history.html

www.wikipedia.org

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