钻井技术发展的故事_钻井技术的发展

2020-02-27 其他范文 下载本文

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钻井技术发展的故事

08-12-30 作者: 编辑:石油之光编辑

人类早在2000多年前就开始利用天然露头产出的石油和沥青了,最早是用容器在水面上撇取原油,后来发展到挖坑采油,又从挖坑发展到坑下凿井。因为是用手工工具,这类井的深度很有限。

1965年,我国湖北大冶铜绿山发掘出春秋战国时期(距今2000多年)的矿井,挖掘深度已达50多米,已经采用木质辘轳来提升矿石。

西晋张华著《博物志》中记述“临邛火井一所,从(纵)广五尺,深二、三丈”。即现今四川邛徕地方有一口气井,是人工挖成的,上口宽约1.6米,深约10米。而《太平广记》记述的“陵州盐井”,“周围四丈,深五百四十尺”,按三尺为一米计算,已经深达180米左右了。而且说,坑壁用木材作井栏框架,以支撑保护井壁,防止坍塌。

缅甸人大约在11世纪初也开始手工挖坑、凿井采油。缅甸的仁安羌油田上至今保存着一口人工挖的井。人下井到井底去挖土时,井口上悬挂一面镜子,把太阳光反射到井里去。

《俄罗斯石油技术史》一书记述,18世纪采油主要来自人工挖的坑,无需井壁支持。1766年在阿尔汉格尔斯克省的彼尔沙,有人挖坑采油,坑深2.8米。大致也在那个时候,沙俄的克里木、库班、切列金半岛上也都有人挖坑取油。

中国古代的冲击钻井

人工挖坑、凿井,深度很有限。后来发明了用简单的机械,用冲击的原理来打井。这就是顿钻的开始。这种没有动力机,靠人力或畜力来带动的钻井技术,其发源地在中国。世界著名科技史学家李约瑟,在他所著的《中国科学技术史》中这样写道:“今天在勘探油田时所用的这种钻探井或凿井的技术,肯定是中国人的发明”。

大约北宋中期开始(大约公元1041一1048年间),我国出现了人力冲击钻进的简单机械,用它来钻“卓筒井”。著名文学家苏东坡写的《东坡志林》一书中记述:“自庆历(公元1041--1048年)、皇佑(1049--1050年)以来蜀始创卓筒井,用圆刀凿如碗大,深者数十丈。以巨竹去节,牝牡相衔为井”。也就是说,这种冲击凿成的井里,下入了用竹子一节一节连接起来的套管。为了在凿井过程中把井下的岩屑取上来,出卤水后把卤水提捞上来,发明了“削泥筒”,实际上是一种底部有单流阀的提捞筒。这种简易的冲击钻井设备,用人力来推动绞车,把钻头或削泥筒提上来。《元一统志》记载,“五代以前,科丁充役,后以刑徒推车汲水,熏煎甚苦”。即五代以前,抓壮丁去服劳役,后来代之以服刑犯人去干这种重体力活。

大约在1253年左右出现了用畜力代替人力推动绞车的“冲击钻机”,(《元一统志》说,皇佑五年(公元1253年)知州事桑愈改以牛具推车取水。

到了明代、清代,中国的顿钻技术已经相当完善和成熟。清代嘉庆、道光年间(公元1820年前后),我国四川的钻井深度已经达到三四百丈,即1000米左右。

明朝宋应星所著《天工开物》一书,记载了那时凿盐井用的冲击钻头,“冶铁锥如碓,嘴形其尖,使极刚利,向石山舂凿成孔”。悬挂钻头“铁锥”的是“破竹缠绳夹悬此锥”,即用竹丝编成的竹绳来悬挂铁锥。

清朝出版的《四川盐法志》,是一部钻井技术专著,详尽地记述了18世纪四川冲击钻井的工艺和工具。

冲击钻井工艺分为7个步骤:

(1)开井口,在顿钻开始钻井眼之前,先在井位上挖一个坑。坑上口直径约3尺(1米),“浅或丈许,深或数丈,见石底为止”。就是说,这个井口坑要挖到坚硬地层为止。

(2)下石圈,石圈是中间凿了圆洞的方石块,圈洞直径约8~9寸(约2.4~2.7厘米),比钻头直径大。要在井口坑里叠放十几块或几十块这种石圈,如同现在的钻井下表层套管,目的是防止松散地层井壁坍塌。

(3)锉大口,就是用大直径的钻头冲击钻进。“钻机”包括“踩架”——建在井口的木架,前面两根木柱构成井架。井架顶上有“花滚子”,即天车滑轮。踩架上架设一长板叫碓板,有如跷跷板。它的前头悬挂着“锉”,就是“钻头”;另一头由人站在上面踩。踩下去时,木板那一头翘起,钻头提起来,人一放松,木板前头靠钻头重量往下落,钻头冲击井底。井浅时由两人操作,井深时要三四人操作。有一个工匠站在井El,不断地转动下落的“锉”,使井眼圆直。悬挂“锉”和扇泥筒都是竹篾编的索。

(4)下木竹,就是下套管。如果钻遇出水地层,就要把木头或竹子做成中空的“木竹”下到井底,保护井壁。木制的“木竹”,用的是柏木挖空的两半,外面用布、麻等缠裹起来,用桐油拌石灰加以密封,两根“木竹”用榫头连接,也是用麻、布和桐油紧裹和密封。

(5)扇泥,就是把井筒里的岩屑捞取出来。这一工具称为扇泥筒。这是一根l丈(3米)来长的中空竹筒,上头悬挂在竹绳上,筒底系一块皮钱,其作用有如单流阀。下人井底时皮钱往上顶起,泥水同岩屑进入扇泥筒内。往上提起时,皮钱下落,正好堵住筒底,岩屑被提到地面上来。

(6)锉小口,就是下了套管(“木竹”)后,换一个比木竹内径小的钻头(“锉”)继续钻进。此时钻成的井眼比原来的小。

(7)见功,也就是完钻。钻井过程中,钻开了目的层,出了油,出了天然气或出了卤水,都算“见功”。

这种钻井,速度非常慢,有的一口井要钻许多年。

为了钻井,人们创造出了多种多样的井下工具。

首先是“锉”——钻头。《四川盐法志》上介绍了5种钻头。一种叫鱼尾锉,是钻大井眼用的;一种叫银锭锉,是钻小井眼用的;一种叫财神锉,是遇到井下坍塌,处理复杂情况时用的;还有一种叫马蹄锉,是井眼失圆,或井眼里有了卵石不易捣碎时用的。

有一种工具叫“梃子”,是对钻头起加重作用的,就如同现今钻井用的钻铤。

有形形色色的打捞工具。井深了,而且以前没有钢丝绳,用的是竹篾绳,篾索断落,钻头失落,井壁坍塌,使钻头被卡死等,事故是常常发生的。(《四川盐法志》中载有20多种工具,都有图画。打捞篾索的“提须子”,连同“提须刀”、“穿鱼刀”、“双刀”、“夹签子”等。井下有砂堵,要用“柳穿鱼”、“霸王鞭”、“二水镊子”等。井底有篾渣、麻筋等东西,就用“平头提须”、“一皮革”、“松球子”、“五股须”等。打捞钻头或其他铁件时,用“笋壳瓦口”、“拐脚瓦口”、“偏尖”、“木龙”、“系子”,等等。

如果井眼不圆、不直,井壁坍塌等,需要修补井眼,((四川盐法志》也介绍了一整套工艺方法和工具。井眼不圆要修井,可用“蛇皮”;修补井眼坍塌部分,形成了“大肚子”,要用“独脚棒”。判断出水层,要用“木孩儿”或“泥孩儿”。

正是这一整套工艺和工具,加上匠人的技艺,保证了四川自流井气田钻成了许多口几百米乃至上千米的气井。两千多年来,四川用这种方法钻了13万多口盐卤井和天然气井,其中仅自贡地区就有13000多口。1750年前后,自贡地区的井一般深300~400米。1815年的桂炶井,井深已达798米,逼近800米,而1835年钻成的海井,井深1001.42米,这是世界上第一1:3千米深井。这El井现在还保存着供人参观。

旋转钻井

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。

钻 头

最早的旋转钻井用的钻头,是鱼尾钻头,中国人称之为“刮刀钻头”。它无法在较硬的地层中钻进。1909年,霍华德·休斯(Howard Hughes)发明了双牙轮钻头。这是钻头技术的突破。

霍华德·休斯同华尔特·夏普是好朋友,他们一起在美国路易斯安那州的石油城承包钻井。按照夏普的想法,休斯做出了第一个双牙轮钻头的模型,两只牙轮可以在旋转过程中把井底和井壁的岩石“咬”下来。夏普很高兴,两人合作把这种钻头做出来。第一只钻头在得州的鹅溪油田上做现场试验。休斯把钻工们从钻台上叫下来,从锁好的木头箱里取出钻头,安在钻杆上,他亲自操作,把钻头下到井底。但是钻头不能钻进,原因是钻杆弯曲了。

休斯第二次秘密地做试验,这回成功了。他马上用他和夏普两人的名义申报了专利,叫做“夏普休斯岩石钻头”。实践证明,用这种钻头钻的井眼比较直,比较圆,而且比鱼尾钻头快好几倍。于是,他们在休斯敦开设了夏普一休斯工具公司。不过,夏普3年后就去世了。休斯买下了他那一半资产,把公司改名为休斯工具公司。到1914年,美国的11个州和13个国家购买休斯的双牙轮钻头。

休斯是钻井方面一大发明家,他一共有73项专利。

在钻井钻头方面,金刚石钻头的问世,解决了硬地层钻井的快速钻进问题。在金刚石钻头试验和制造上,弗兰克·克里斯坦森(Frank L.Chnstensen)做出了重要贡献。

最早从事金刚石工具开发的是乔治·克里斯坦森。他创办了克里斯坦森金刚石产品公司(Chriaensen Diamond ProductsCo.)。弗兰克·克里斯坦森与他同姓,却不是一家人。两个人是犹他州立大学足球队的队友,也是底特律狮队的队友,他们为狮队赢得过1935年全国足球赛的冠军。离开足球队后,乔治开办了自己的公司,而弗兰克来到他父亲和哥哥在盐湖城开设的克里斯坦森机械公司工作。

乔治·克里斯坦森了解到石油钻井时对克服坚硬地层的需要,就想研制金刚石钻头。经过多次试验都不成功,问题出在工艺上,怎么能把金刚石镶嵌到钢质钻头胎体上,而不至于在钻井过程中剥落。

乔治想到了弗兰克,跟他说了这件事。弗兰克很有兴趣,就加盟到克里斯坦森金刚石产品公司,担任总经理。那是1944年。

弗兰克主攻金刚石钻头,不久就解决了生产工艺问题。1946年,他们把第一只金刚石取心钻头拿到科罗拉多州的Rangely油田上试用,一举成功。

1952年,克里斯坦森做出了第一只钻坚硬地层的镶有金刚石的钻头。

1960年,他们研发出镶有碳化钨硬质合金片的粗粒金刚石钻头。

1976年,又有了新的突破,公司推出了新型的、用人造金刚石即聚晶金刚石复合片的钻头,称为PDC钻头,成本和价格比天然金刚石低得多。

1981年,研制出一种新产品,叫做巴拉赛特(Baldaset),即三角形聚晶复合片钻头。这是一种热稳定的人造金刚石复合片,能钻更硬、更有磨损性的地层。

1987年,克里斯坦森公司推出了“切削王”(King Cutter)PDC钻头,是用直径1.2~2英寸(3.048~5.08厘米)的大聚晶金刚石刀片。

1990年,克里斯坦森公司被贝克休斯公司兼并。弗兰克·克里斯坦森于1998年退休。

发明家贝克

钻井业还有一位发明家,是鲁本·卡通·贝克(Reuben C.Baker),曾经是美国加利福尼亚州很有名的钻井技师。他在克恩河油田上钻了70口井,到1907年,贝克成了好多家石油公司的钻井监督。

在科林加地区钻井的实践中,他多次遇到硬地层,而且要把套管下到有问题的井里去。为了解决问题,贝克研制出一种顿钻用的偏心钻头(Offset bit),可以钻出比套管大的井眼来。1903年他因此获得了第一项专利。

1907年他得到第二项专利——贝克套管鞋。这是钻井下套管技术的一项革命。这种套管鞋“穿”在套管下端,确保井眼直径略大于套管。套管鞋头上有多个齿,好像楔形的凿子,可以防止套管被卡住。

1912年,贝克又获得了一项专利权,他发明了水泥承转器(Cementretainer),设计用来通过油管柱注入水泥浆时把套管同油管柱分隔开。20世纪30年代初,他发明了K型水泥承转器,可以有效地控制压力和方向;而后来发明的D型水泥承转器适用于多层完井。

泥 浆

在泥浆方面的一个重要发明家是乔治·拉特克里夫(George Ratcliffe),美国石油界认为他是钻井加重泥浆的创新者。

1929年,加利福尼亚州Caltalc公司的经理拉特克利夫看到报纸上报道,在Kettleman Hill发现了石油,但是地下的泥质页岩给钻井带来了很大麻烦,井壁很容易坍塌。拉特克利夫赶到那里去,针对那种地层,研发出多种钻井泥浆处理剂,使泥浆变稠,变重,有效地克服了难题。

拉特克利夫和他的朋友哈罗德·H·法纳姆成立了一个实验室,针对不同地层,研究开发多种钻井泥浆处理剂、添加剂,品牌是“Plastiwate”。

1929年10月,他们发现有一家名为国民颜料和化学剂公司(NationalPigments&Chemicals)在销售一种“白劳德”(Baroid)品牌的钻井泥浆产品。

两家公司没有为专利权打官司,他们愿意联手开发钻井液,于是,Caltalc同National合并了,又买进销售商A.J.Lynch公司,1931年组成加利福尼亚白劳德(Baroid)销售公司。

直到今天,白劳德公司仍然是世界上钻井液领域中的佼佼者。

打 捞

钻井过程中会发生钻具——钻头、钻头连同钻杆等脱落在井眼里的事故,这些落人井底的东西被称为“落鱼”。就得想办法把它们打捞出来,好比钓鱼一样,否则这口井只能报废了。

有一位天才的发明家在打捞技术上做出了重要的贡献。此人名叫弗兰克.辛德里特(Frank J.Hinderliter,1875--1965年)。他出生在美国第一石油城——宾夕法尼亚的泰特斯维尔。他父亲叫伊萨克·辛德里特,是一位机械专家,有过多项发明。弗兰克从小在父亲的车间里跑来跑去,对机械产生了浓厚的兴趣。

那还是他12岁的时候,石油城附近有口井出了事故,钻具掉在了井底。小弗兰克想出了办法,设计出一种工具,居然成功地把“落鱼”打捞了上来。弗兰克从此迷上了打捞技术。这种打捞工具在他上高中的时候才正式生产。他也因此一边读书,一边在油田上——宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的油田上,拿机械师的工资了。

1907年,弗兰克·辛德里特同他的好友威廉·斯凯利(Wiujam SkeUy)离开美国东北部,到印第安人领地(现在的俄克拉何马州)去,被位于塔尔萨的油井供应公司(Oil Well Supply Co.,后来的国民油井供应公司National Oil Supply Co.)聘用。他在这家公司干得并不瘠陕,老板似乎并不赏识这个人才。1919年,弗兰克脱离了这家公司,自己成立了辛德里特工具公司(Hinderliter Tool Co.),专门从事于打捞工具的开发、生产和供应。

他1946年卖掉了自己的公司,1956年去世。他一生有90多项专利,涉及冲击钻井、旋转钻井和打捞工具等方面。

比格齐夫钻井公司

在美国和欧洲,大多数钻井公司(drilling company)都是钻井承包商,而且大多数只拥有1~2台钻机或3~5台钻机的中小型公司,不具有技术开发的能力。它们只是按日费制把钻机租赁给石油公司使用。为数很少的几家钻井公司有技术开发的实力,它们在钻井技术的进步中发挥着重要的作用。

这里介绍一个例子。这是艾伯纳西和他的比格齐夫钻井公司。

杰克·艾伯纳西(Jack H.Abemathy)1911年出生在美国俄克拉何马州的Shawnee,是俄克拉何马大学石油工程系的第一批毕业生之一,那是1932年。走出校门的艾伯纳西进了阳光(Sunray)石油公司,1936年就当上了总工程师。阳光石油公司在几年里陆续发现了几个油田,包括俄克拉何马城Welcon Pool油田,他一直同一家小钻井承包商比格齐夫(Big Chief)钻井公司打交道。

1942年,艾伯纳西干脆辞掉了在阳光石油公司的职务,应聘到比格齐夫钻井公司担任副总裁。艾伯纳西运用他的才能,使这家小钻井公司发展成为在美国和拉美著名的钻井公司。

艾伯纳西不仅有组织领导才能,而且十分重视技术创新。在钻井技术进步方面,比格齐夫创造过许多个“第一”,比如:

1947年,他第一家采用油基泥浆钻井技术,在得克萨斯州的潘汉得大气田上。

1948年,在俄克拉何马州南部,设计出第一套满眼钻具,用于打弯曲井眼。

首创„„受控制自然偏斜距”(controlled natural drift)技术,使钻柱向目标层偏移。这套技术已经为用户节约了几百万美元钻井费用。

1967年,为THUMS(德士古、汉伯尔、联合油、美孚、壳牌5家联合的)公司在加州长滩威明顿油田上钻井,由于人工岛离开洛杉矶市区太近,他们首创用消音帷幕,大大减少了钻井噪声对城市的影响。

在艾伯纳西的领导下,比格齐夫钻井公司一连创造了多次当时美国和世界钻深井的记录:1949年12月,在得克萨斯北部平原上的记录为4352米;1956年2月,在中陆地区俄克拉何马州卡特克诺克斯油田上钻成那里最深的井,4877米;1959年在南美洲玻利维亚钻成赤道以南最深的井4953米;1962年钻的B1ark Warior盆地最深的井4366米。

艾伯纳西还是一个十分关心员工福利和安全的企业家。比格齐夫钻井公司是第一家为员工提供全部保险和退休金的钻井公司,多年来一直保持着安全方面的良好记录。

艾伯纳西死于1996年10月。

油气井灭火

钻井打交道的对象是石油和天然气,都是易燃物质,尤其是遇到高压气层,很容易井口着火,往往井毁人亡。

扑灭油井大火的先驱者是美国人迈伦·金利(Myron M.Kinley)。

迈伦„金利没有受过高等教育,也不出身名门贵族。1913年的一天,在美国中陆地区,KT&D公司的一口油井发生井喷,喷出的油气柱引发了大火。众人束手无策。此时,一位15岁的少年挺身而出,找来TNT炸药包,在井口进行爆炸,炸坍了井壁,井口的大火熄灭了

从此,金利成了专门搞油井灭火的“专家”。哪里发生了油井大火,他拿上简单的换洗衣服、牙具和刮胡子刀,就赶往井场。到了现场,他冷静地了解情况,就想出了制服大火的办法,于是立即组织采购、运输必要的器材、设备、物资,清理打扫井场,把大火扑灭,安装上新井口。

他一生拥有灭火方面46项专利。许多发明都是在灭火现场,情急智生时出现的。

1923年起,他宣布24小时随叫随到。他往往单枪匹马去“出征”,多次发生过危及生命的危险,但他“福大命大”,尽管多次被砸伤,灼伤,但没有致命的伤痛,可是,他兄弟却在1937年的一次灭火中失去了生命。

1960年,他只用48小时扑灭了日本一口天然气井的大火,当地专家们折腾了一个多星期未能解决。为此,日本天皇授予他旭日勋章。

金利不光善于扑灭大火,而且还动脑筋怎样防止着火。他认为,许多油井井喷失火的原因是油套管的小量泄漏。其起因是腐蚀。他还发明了一种测量井眼直径的仪器——裸眼井井径仪。他把这项发明专利权转让给了哈里伯顿公司。

金利的另一重要贡献,是他带出了一批优秀的徒弟,造就了一批杰出的油气井灭火专家。

1968年,美国上演了一部电影,是约翰·怀恩导演的“同魔鬼抗争的人(HeRfighters)”,描写的是著名的油井灭火专家、金利的徒弟之一„红色‟阿戴尔(Paul N.“Red”Adair)。它依据的是Phillip Singerman写的“一位美国英雄——红色阿戴尔的故事”。

阿戴尔1915年出生在得克萨斯州的休斯敦。家境贫寒,没有机会受高等教育,高中未毕业就到社会上来谋生,帮助养家。1938年,他被OTIS公司录用,进入了石油界。1945年应征去服役,去“伺候”炸弹,学到了一些关于爆炸的知识。复员回休斯敦后,就投入了迈伦·金利的灭火公司NT_人,从1946年一直干到1959年金利退休,他自己独立出来,开办“红色阿戴尔公司”(RedAdairCo.)。他的助手是后来出名的“布茨和库茨”——“布茨”。阿斯加。汉森(“Boots”AsgarHansen)和“库茨”·爱德华·欧文·马修斯(“Coots”EdwardOwen Mathews)。

1962年,阿尔及利亚发生特大井喷火灾,“加什·吐依耳”(Gai Touil)井被世界媒体宣传为“魔鬼的雪茄烟点火器”。阿尔及利亚把阿戴尔请去,扑灭了大火。美国“生活”杂志把阿戴尔的照片登在封面上。

1970年,美国路易斯安那州马昌德湾海上气井的大火,是阿戴尔去扑灭的。

1977年,英国北海的Bravo井井喷着火,被阿戴尔扑灭。

1979年,墨西哥在它的东海岸的一口探井Ixtoc-1号井发生强烈井喷,烧了好多天,是阿戴尔制服的。

1988年,英国北海西方石油公司经营的帕派油田上,阿尔法生产平台因天然气泄漏而发生大火,震惊了世界。最后是阿戴尔去解决的。

阿戴尔最杰出的成就,是1991年海湾战争后,扑灭科威特的一百多口高产井的大火。

海湾战争中,美国为首的联军,只用100小时就战胜了入侵科威特的伊拉克军队。萨达姆在撤退其军队时,对科威特的油田、管道、炼油厂进行了全面的破坏。600多口高产井——都是日产数千吨、上万吨的高产油井被炸着火。烈火腾腾,浓烟滚滚,烧了好几个月。

1991年6月11日,阿戴尔被召到华盛顿去。美国成立了海湾污染处理队,请阿戴尔去讲课——怎样控制油田的大火。第二天(6月12日),老布什总统接见阿戴尔,请教他怎么扑灭科威特油田的大火。阿戴尔讲了一般情况下怎样扑灭油田大火,至于科威特,他认为主要的办法是用帽罩罩在燃烧的井口上,造成空气隔绝而扑灭大火。

灭火的任务被哈里伯顿公司承接,哈里伯顿请阿戴尔为技术指导。他们扑灭了600多口着火油井中的117口,是参加灭火的各国各公司中数量最多的。

阿戴尔于1994年退休。

1978年,“布茨”和“库茨”两人从阿戴尔公司中分离出来,另立门户,开办了“布茨和库茨公司”(Boots and Coots Inc.)。

防喷器

油井着了火IIII以制止和扑灭,但是最好还是在钻井过程@II及时控制住井喷的发生。这种防止井喷的装置,叫防喷器。

在防喷器方面,有两个人做出了重要贡献。

一个是杰姆士·艾伯克隆比(Jams S.Abercrombie)。他1891年出生在得克萨斯州的杭特斯维尔。17岁的他,来到新发现并正在开发的鹅溪油田上当送奶工。他勤于学习,善于观察,很快熟悉了钻井等生产技术。后来他被皇冠石油公司雇用,当油田管理员。父亲去世后,他用积攒下来的钱买了一台钻机,自己仍然当管理员,钻机租给布尔克鲍奈特油田使用。两年后,他又买了3台钻机,于是把4个兄弟找来,自己开了一家钻井公司,当钻井承包商。

胡尔(HLdl)油田上发生了强烈井喷。怎么样防止井喷呢?他在一只信封的背面勾画了一张防喷器草图,这里诞生了防喷器的第一个专利。他在有锯末的泥巴地上把草图画给哈利·卡梅隆看。他称卡梅隆是一个用铁可以变出魔法来的人。两个人终于制造出了第一套可以实用的防喷器。

两人于是创办一家公司——卡梅隆铁器厂(Cameron Iron Works),专门设计、制造、供应钻井防喷器。这是1920年4月20日。

1931年6月,卡梅隆铁器厂聘用了一位年轻的发明家赫伯特·艾伦(Herber Alen)。

艾伦生于1907年,但是直到1929年才从赖斯大学毕业。因为他家境贫寒,一边上学,一边打工挣钱。上完大学二年级就在勒夫金铸造与机器公司工作了一年,挣够了钱再回去上学。在这家公司工作时,他参与了迈克。霍格资助的一种石油工具的研制项目。1929年一毕业,这个项目就聘用了他。

1931年6月,艾伦进入卡梅隆铁器工厂工作。第一件工作就是设计一种新的钻井泥浆泵。他设计出了一种新的泥浆阀。1935年,得州濒海“老洋油田”开发中给艾伯克隆比老板出了一道难题:那里地层压力比较大,一般防喷器不行。艾伦对研发这种高压防喷器提出了自己的想法,艾伯克隆比非常高兴,马上提拔他当卡梅隆的总工程师。卡梅隆公司也成为防喷器研发、生产的支柱企业。

艾伦在卡梅隆公司干了许多年。1966年当上了总裁,1973年出任公司董事长,直到1977年。

艾伦一生有300多项专利,都是同钻井有关的,包括防喷器、闸阀、压力表、泥浆阀、指重表、液压蓄能器,等等。

涡轮钻井

井下动力钻具的发明,也许可以称为钻井技术的又一次技术革命。施钻钻井的基本原理,是动力机通过传动装置驱动转盘,转盘夹住钻杆柱使之旋转,而钻杆最下端的钻头随着转动。井越深,钻杆越长,钻头得到的扭矩也越小。而井下动力钻具称为涡轮钻井技术的出现,则是钻杆不转动,泥浆从钻杆柱中间流下去,推动井底马达(一种涡轮)转动,涡轮带动钻头转动。它不受井深的限制。

最早发明涡轮钻具的是前苏联人。前苏联莫斯科有一所钻井技术研究所,多年来一直在开发、完善、推广应用涡轮钻井技术。

早在20世纪30年代后期,前苏联研制出了单级泥浆涡轮,1940年开发出多级涡轮,从而使钻头可以得到相当大的扭矩。

前苏联人用涡轮钻井技术打定向斜井,效果良好。1943年开始钻丛式井,也就是在一个有限面积的井场上,用涡轮钻井技术向不同方向打一组定向斜井。

这方面,亚历山大·格里戈里安(Alexander Grigoryan)起了重要作用。

格里戈里安是阿塞拜疆人,1914年出生于石油之乡巴库。高中毕业后就在油田上工作,当过司钻助手,很快熟悉了钻井技术,然后考上了阿塞拜疆工学院,那是1939年,也即希特勒发动侵略苏联战争的前一年。

伟大的卫国战争中,前线需要更多的石油——坦克、飞机、车辆都要石油,激励着前苏联每一个公民努力去工作。

格里戈里安认为,只要让油层出油通畅,油井就可以多产石油。通畅意味着井下没有砂堵,没有底水锥进,等等。

1941年,格里戈里安指导下钻了前苏联、也是世界上第一口定向斜井。他没有像美国人那样采用造斜器,而是采用井下泥浆电动机,既钻井眼的垂直部分,也钻水平井段。由于井眼在油层中的长度大为增加,它把水平段都暴露在油层里,结果这口井的产量比其他井高出几倍。这就是巴库1385号井。

巴库1385号井证实了格里戈里安的理论。从此,前苏联大力推广钻定向井。格里戈里安被提升到莫斯科的全苏钻井技术研究院当研究室主任,他在这里继续创新,进一步研究出各种井下工具来完善涡轮钻定向钻井技术。

1949年,他提出了一种新的理论,即多底井理论,他同油藏工程的专家们讨论。他们肯定了他的理论,一口井下面有几个井眼进入油藏,产量肯定比单个井眼高。

1953年,格里戈里安得以在俄罗斯南部的巴什基尔自治共和国的油田上检验他的理论。他用涡轮钻井法去钻66-45号油井,打到油气层顶部。这个油田1930年投人生产,产量已经降得很低。格里戈里安在一口直井下面,在不同高度、不同方向钻了9个井眼,好像大树伸出9支根去。这口井投产后,产量是同一油田的其他油井产量的17倍,日产755桶(约105吨),而成本只是其他井的1.5倍多一些。

于是,1980年一年,前苏联钻了100多口多底井,其中30多口是格里戈里安自己主持钻成的,由此他获得了“多底井之父”的称号。

20世纪80年代末,格里戈里安移居美国,在那里度过晚年。

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