
18世纪,在英国,以瓦特发明蒸汽机为契机,发生了世界第一次技术革命和产业革命。蒸汽机是人类利用的第一代以煤为能源的动力机。产业革命中发展起了机器制造业。蒸汽机加传动装置,加到各种机械上,使人类文明前进了一大步。
19世纪前半叶,美国出现了用蒸汽机为动力,通过传动装置来冲击钻井的顿钻,用于钻凿盐井。这是钻井技术的第一次技术革命。
1859年,德雷克“上校”在美国宾夕法尼亚州泰特斯维尔钻成的世界第一口近代油井,用的就是这种顿钻。这口井很浅,只有21米。
人们就想,可不可以用钻床钻孔的原理来钻井呢?于是,萌发并发展了旋转钻井。19世纪末,世界上最早的一批旋转钻机在美国得克萨斯州科西坎纳油田上得到使用。到20世纪20年代,旋转钻井很快形成了一整套工艺和工具,从而取代了冲击钻井用的顿钻,成为基本的钻井手段。
这是钻井技术的第二次技术革命。
这个过程中发生了许许多多的发明创造,有许多人为钻井技术的进步做出了贡献。这里讲的就是其中的一些故事。
1901年美国发现了“纺锤顶”(Spindletop)高产油田,就是用第一代简易的旋转钻机钻井的。这个油田的发现井,是美国第一批专业化的钻井承包商之一哈米尔兄弟(Hamill Brothers)公司。为了稳定井眼的井壁,防止坍塌,他们首创了黏土泥浆。他们在井场上挖了一个泥浆池,用救火用水龙带往池子里加水,把牲口赶到池子里用脚踏,“搅拌”成黏土泥浆,用泵灌注到井下去,效果良好。其他井场也起而仿效。到1914年前后,美国钻井中已经普遍采用清水黏土泥浆。
哈米尔兄弟的另一重要贡献,是在他们钻成的纺锤顶油田发现井——日产万吨的高产井上,安装了第一具“圣诞树”,控制住了强烈的井喷。这种“圣诞树”式的采油树,组合了多个元件,包括喷嘴、三通、闸阀及垂直的和卧式的管子,可以控制井口的流量和压力。