第十四节 石油天然气

  第十四节 石油天然气

  明代石油天然气开发利用水平的提高,首先表现为凿井技术的发展。明代凿井技术继宋卓筒井发明以来,有很大进步,凿井技术逐渐趋于程序化。据《蜀中广记》等书记载②,当时凿井程序大致可分为选井位、立石圈、凿大窍、扇泥、下竹和凿小窍六道工序。

  凿井前先请有经验的山匠来选井位,这需要丰富的地质学知识,当时工匠在长期生产实践中基本掌握这些知识。井位选好后,为了防止表层泥土的垮塌,必须“尽去面上浮土,不计丈尺,以见坚石为度”③。然后将事先准备好的外方内圆的石圈下入挖好的坑中,层层相垒筑成井筒。接着用大铁钎为钻头,进行顿钻。大铁钎“扁竟七寸,有轮锋,利穿凿”④,人们用杠杆原理提起,放下大铁钎,使它上下运动,凿穿岩石,为了防止井径弯曲,凿井时必须时常转动钻具,这与现代钻井中大钳的作用相当。凿井过程中,还要向井内灌水或利用地下水,与凿碎的岩屑混合成泥浆,便于泥筒汲取。此外,还可以冷却、润滑钻头以加快钻进速度。每当钻井一二尺后,就要用扇泥筒扇泥。这样钻凿与扇泥交替进行,凿到二三十丈深,“见红石岩口,大窍告成”⑤。然后开始下套管,使“四溃淡水障阻,不能浸淫”①。最后再以小铁钎为钻头钻进,直至完井。钻井工艺的程序化,为钻井向深部地层发展创造了条件。

  凿井技术的程序化迫切需要固井技术和治井技术的发展,因此固井技术和治井技术的进步,也是这时期钻井技术发展的标志。

  明代的井,“浅者五六十丈,深者百丈”②,约合今制155.5至311米,井深比宋元时期有明显增加。套管必须下到红石岩层,深度达“二三十丈(约今62.2至93.3米),这样套管所承受的拉力、内部液压力和外部挤压力加大,需要强度较高的套管柱。宋代所用楠竹的强度显然适应不了凿井深度的猛增。人们在长期实践中,摸索出石料、圆木代替楠竹制套管技术,成功地解决了这一难题。如在井的上部用外方内圆的石圈,筑成石质的套管,这种套管不易变形,强度大;在土层之下,用竹木为套管,一般采用松木或柏木等木质坚硬且耐腐蚀的材料,按井径大小,剖开圆木,“挖空如竹,合而束之”,然后“以麻合其缝,以油灰衅其隙”③。油灰是用桐油和石灰混合制成的,它涂在木竹表面可以进一步提高套管的强度和防腐能力。新套管材料的出现,为地质井向更深层发展创造了条件。

  随着井深的增加,如何处理随时可能出现的井下事故,成为亟待解决的难题之一。明代的治井主要有打捞落物和淘井两种类型。在凿井过程中,钻头折断落入井中,或遇到淤泥受阻,就需进行治井。为了打捞落入井中的物品,人们发明搅镰、铁五爪、撞子钎等打捞工具①。用这些工具可以成功地处理各种井下事故。特别值得一提的是撞子钎,后来演变成现代钻井中的主要器具——活环。此外,人们还发明搜子、漕钎和刮筒等淘井工具,用以排除“淤泥填溢”等井下事故。

  这一系列钻井工艺上的重大突破,对明代石油天然气的开发利用有极大推动作用。在石油开采方面,据《益部谈资》等书记载四川嘉州、眉州、青州、井研、洪雅、犍为诸县都有石油井。这是继西北油井以来,我国又一批早期的石油井。

  在天然气开采方面更是突飞猛进,特别是在四川自流井出现了世界上最早投入开发的天然气田。明嘉靖年间,由于自流井地区的盐井大多坍塌成为废井,或是井老水枯。在这种情况下,人们运用先进的凿井技术,又钻凿一批新井②。这批井的深度都较以前有所增加。在开凿盐井的同时,相继出现了一大批高产的天然气井。据《李氏家谱》记载,明万历年间,自流井地区天然气的开采已有一定规模。这是世界上最早进行工业性开采的天然气田之一,在世界天然气开发史上具有重要意义。

  随着南方各地经济文化的发展,人们在上海、云南、广东等地又发现大批油气苗,这些记载一方面说明人们对大自然认识能力的增强,另一方面也说明我国是石油天然气蕴藏量极为丰富的国家。

  凿井技术的发展和油气苗的更广泛发现,为石油天然气的广泛应用奠定了基础。明代石油天然气的应用表现在许多方面。如明代陕西延安地区居民,不再以原油直接点灯,而是把它加热后,除去水分及其他易挥发成分,然后“浸不灰木”(不灰木即石棉),可长期点用。这是石油作为照明用油工艺上的又一次突破。四川许多地区也广泛地把石油用于夜间照明①。此外,石油在医药上的应用更为普及。《大明一统志》载,石油可以“燃灯疗疮”;《居家必备》载“可涤疖毒,无名恶疮效”;《延安府志》载“可燃灯涤疮”;《本草纲目》载“石油气味与雄硫同,故杀虫治疮”等,对石油药用价值的这些记述,显示明代人们对石油性质有了更加深入的认识。

  

  ②马骥:《盐井图说》,原著已佚,《蜀中广记》等书有引文。

  ③马骥:《盐井图说》,原著已佚,《蜀中广记》等书有引文。

  ④马骥:《盐井图说》,原著已佚,《蜀中广记》等书有引文。

  ⑤马骥:《盐井图说》。

  ①马骥:《盐井图说》。

  ②光绪《射洪县志》卷五引郭子章《盐井图说序》。

  ③同治《南部县志》卷六。

  ①《明会典》卷三三。

  ②马骥:《盐井图说》。

  ①曹学佺:《蜀中广记》。

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