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【能源之最②】燊海井:世界上第一口人工钻凿的千米深井

 ixhixh 2015-02-13

特约记者 | 刘燕 彭烟霏

通讯员 | 张世云

 

2014年12月18日,“新丝路·能源之路万里行”记者一行来到号称盐都的自贡,拜访坐落在大安区阮家坝山下、开钻于清代道光十五年(公元1835年)、历时13年钻探而成的燊海井——世界上第一口由人工钻凿的千米深井。 在《中国与西方在科学史上的交往》一书中,燊海井被誉为古代深钻技术完美的标本。

 

清代,自贡因盐设市,呈现出一派“天车”林立的井盐生产景象。

燊海井的“燊”,音shēn。其意为火在木上燃烧,寓意旺盛之意。“3个火”象征着生意红红火火,同时寓意天然气的源源不断。

 

燊海井门口停着一辆卡车,两名盐工正背着一袋袋的井盐装车,据说现在这口百年老井每日还能产两吨左右的盐供应市场。

 

燊海井是一处典型的清代井盐生产现场。170年前井凿成后,每天喷出万余担的黑卤,日产天然气8500多立方米,支起烧盐锅80多口。燊海井的开凿,揭开了三叠纪嘉陵江石灰岩地层地区的秘密,并由此因盐兴市。燊海井周围1.2平方公里的地方先后钻井198口,呈现出“天车”林立、锅灶密布的井盐生产的繁华景象。 

 

西南油气田页岩气威H202井场耸立的现代钻机。 廖军 摄

 

今天的燊海井依然保留着十九世纪初的布局和风貌,阮家山脚青瓦白墙半遮半掩着古老的以杉木联结、以竹篾绳捆扎而成高达18.3米的“天车”。一阵绞车摩擦声之后,盐卤沿着笕管被送到元昌灶房,空气中就有了天然气与盐卤混合出的特殊气味。这是中国古代钻井工艺成熟的标志,其钻井技术形成了由木制碓架、井架(天车)、天地辊(滑轮)、大地车(绞车)组成的一套完整的体系,即使在今天看来,这种技术也是科学的。至今,燊海井在产盐卤的同时,每天都还伴生天然气1500多立方米,满足了这口井的生产需求。

 

燊海井仍在产盐,目前日产量为2吨左右。余海 摄

 

距燊海井4.7公里,记者来到国家科技专业博物馆——自贡盐业历史博物馆。馆长宋青山展开了话题——蜀郡守李冰在主导都江堰水利工程的同时,受蜀地开挖水井的启发,以挖掘开采井盐被尊为井盐开采鼻祖。北宋庆历年间,大英县卓筒井首创的冲击式(顿钻)凿井法,使井盐开采技术从大口径浅井采卤发展到小口径深井采卤,这项技术被《中国井盐科技史》和《中国钻探技术史》誉为“世界近代石油钻井之父”。

 

看着眼前一排排被盐卤染上锈迹的工具,宋青山提高了声音:“冲击式钻井技术在自贡得到淋漓尽致的应用和完善。尤其是钻治井工具的进步,以及打捞、淘井等一整套修治井技术的完备,为钻凿千米以上深井奠定了基础。清道光年间,自贡的盐业钻井技术形成了完善周密的凿井工序、纠正井斜、考腔补腔和叼换木柱、盐多井组连通开采工艺等技术链,为1823年燊海井的钻探提供了保证。”

 

说到这里,宋青山小心翼翼地拿出一本发黄的书,这是一本清朝时保留下来的盐井开凿工作日志——《岩口簿》,记载着每天钻前准备、凿井过程中每道工序使用的工具、日凿井进度、岩层情况、井下发生事故原因、分析和处理措施等内容。与现代钻井记录相比,其内容相差无几。

 

宋青山的观点得到了四川石油有名的打捞专家、试修技师何吉海的认可。关于修井,何吉海最近的深刻记忆是1998年5月,威66井在震旦系开窗侧钻中,遇井下垮塌卡钻,井下落鱼多达1000多米。事故发生3天,现场技术人员用尽各种办法无法解卡。何吉海作为当时川西南矿区有名的打捞专家,与现场技术人员一起根据自贡井盐修井工具雏形,确立并改造打捞工具,在两天时间里成功将井下落鱼全部打捞出。何吉海对记者说:“我这一生的技术经验很多是受盐井修治技术的启发,尤其受著名的工匠、井盐技术的一代宗师颜蕴三(1826-1899)发明的修治井技术的启发,那些看似简陋的打捞工具其实非常实用。”在四川钻井中常用的打捞矛、打捞筒、打捞杯等工具的基础理论都源于盐井开采,也在几十年的实践中多次有效快速解决了四川油气钻探中的难题。

 

现存燊海井占地面积约1500平方米,保留着19世纪初的布局和风貌。余海 摄

 

与井盐勘探钻井技术相比,宋青山对井盐开采输卤技术研究颇多。自贡盐井多卤水与天然气同产,天然气很早就被用于熬盐制盐。燊海井现场,可以看到井盐沿用至今的传统开采方法——裸眼生产,利用天然气泄出顺势将卤水带至地面,是现代气水同产井排水采气理论和工艺的最早起源,这一技术为碳酸盐岩气藏排水采气工艺提供了实践依据,积累了宝贵的经验。上世纪90年代中期,四川油气田在威远气田开始大规模的排水采气论证,泡沫排水、机抽、增压机等技术被广泛用于有水气田开采。当时技术负责人采气技术专家、时任川西南矿区副矿长的曲俊耀,专门组织对盐业气水同采技术进行研究,以便确立威远气田最合理的开采方案。他认为:“自流井在气水同采方面的经验做法值得我们深思和借鉴。”

 

一钻千年,“燊”说石油。智慧与技术薪火相传、生生不息带来了能源的革命和社会的进步。距离燊海井100公里外,长宁页岩气和磨溪区气田已经现代钻井林立,拉开了新的天然气和页岩气开发序幕。

 

延伸阅读

 

从蜀郡太守李冰凿井汲卤制盐到今日燊海井园区内制盐,历经2000年的时间。然而除了钻井用具发生了变化,人们制盐的工艺和技术都无太大变迁。古人在采卤的同时将天然气钻出,煮豆燃萁,不仅物尽其用,也为今天天然气的大规模开发利用提供了技术支持。

 

自贡盐业开采的过程也是天然气综合利用的过程。早在东汉时期,蜀地先民就开始井盐生产。西晋张华的《博物志》记载:“临邛(今邛崃)有火井深六十余丈,火光上出,人以筒盛火,行百余里,犹可燃也。”东晋常璩的《华阳国志》也记述了取井火煮盐的情况。这些是我国最早开发和利用天然气的记载。

 

古代人民在盐业生产中创造了世界领先的地质及钻探技术,为世界石油工业发展奠定了基础。1835年,以冲击式顿钻技术钻成了人类历史上第一口超千米深井燊海井,1850年钻成了日产气100万立方米的“火井王”磨子井。时至今天,燊海井仍在产盐,目前日产量为2吨左右,采用传统工艺来制作粗盐,一锅盐要熬制8小时。此井曾在1984年进行过一次大的修复,现存燊海井占地面积约1500平方米,保留着19世纪初的布局和风貌,还原了典型的清代井盐生产现场。


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