钻机。发明和生产的历史

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钻机或钻机 - 为钻井而设计的钻井设备和结构的综合体。钻机单元的组成及其设计由井的目的、钻井条件和方法决定。

钻机

钻机方案

在煤油出现之前，蜡烛和鲸油是许多国家的主要照明来源。为了后者，数十万头鲸鱼被灭绝。不久，鲸鱼变得稀有，因此有必要用其他油代替鲸油。然后求助于松节油与酒精的混合物；还尝试通过蒸馏从煤中提取石油。

中国古代石油开采

1844年，美国化学家艾布拉姆·格斯纳（Abram Gesner）从煤中获得了照明油，他称之为“煤油”。但后来“煤油”这个名字被赋予了精炼油。 1857年，费里斯发现了从石油中获取煤油的方法。与原油（也被尝试用于照明）不同，煤油燃烧得更好，而且没有烟灰和烟雾，这确保了新发明的成功。从那时起，石油产量一直在稳步增长。

与此同时，在纽约成立了一个协会，在宾夕法尼亚州开发石油资源。起初，采矿是用最原始的井法进行的，石油工人挖一个深洞，像桶里的水一样把油挖出来。社会领袖之一比塞尔很快就萌生了利用钻孔开采石油的想法。这个想法看起来很简单，但之前没有人想到过。

比塞尔了解到，多年来，钻井一直在从深盐泉中提取水（盐随后从水中蒸发），其中许多来源被废弃，因为它们与水一起含有油。因此，可以得出结论，油和水在地下彼此靠近，没有什么可以阻止使用泵从井中抽油，就像用水一样。然而，许多人对这个提议不信任。

XNUMX世纪中叶的钻地术已经有了长足的发展，但总体上还处于相当原始的水平。主要的方法是所谓的冲击钻井，其中井通过楔形破坏性工具（平凿或钻头）的打击在岩石中挖空。钻孔以下列方式进行。首先，他们为井选择了一个地方。然后建造了一座塔，并仔细安装了导管。钻机用作提升钻机的机器。

通过打击进行钻孔。在柱子的末端，一个带有门牙的沉重的头被加强了：在一根绳子的帮助下，它被扔在一个木块上，它被降低了，然后又被抬起了。她用自己的重力压碎了岩石。为了使井获得正确的形状，在每次打击之前将钻头旋转一定角度。当钻头深入地下时，一根长约3m的杆被拧在上面，铁管被放入钻孔中以固定墙壁。为了提取破碎的岩石颗粒，它们被水弄湿并变成泥浆，在水桶的帮助下定期收集 - 一个末端带有阀门的长桶。很明显，每次都需要从井中取出钻井工具并将其拧成零件。

这项工作（举起、拧下和拧紧打击乐器）花费了大量的工作时间。如果地面比较软，一天可以钻到18m，但通常钻不超过3-4m，钻得越深，工作越慢。

1846 年，Fauvel 发明了一种用水射流冲井的方法。他开始使用空心棒将水泵入其中，然后将水与碎石碎片一起泵出钻头和井壁之间。这项发明标志着钻井技术史上的一个时代。有了这样的钻井装置，井底永远不会有泥土堆积，也不需要不断地提升工具。有了Fauvel的这个发明，钻井难度降低了9/10，立刻开始飞速发展。钻井作业成本降低了 10 倍。

当比塞尔决定使用钻井设备寻找和提取石油时，情况就是这样。然后他还没有怀疑他的想法会带来什么样的经济革命。钻井被委托给工程师德雷克。 1858 年 XNUMX 月，在宾夕法尼亚州蒂特斯维尔市附近挖了一个深开式竖井，从底部开始钻探。

这第一口油井的历史充满了戏剧性的情节，由于缺乏合适的人和工具，德雷克从一开始就不得不克服许多困难。没有人对一个想从提水矿中提取石油的人有信心。最终，德雷克找到了一位经验丰富的司钻，他已经从事了 30 年的工作。他承诺把井带到尽头。但刚开始工作，钻工就发现了一个水层，水从井里喷涌而出，他们不得不惊慌失措地离开矿井——否则他们只会淹死。为了改善这种情况，德雷克下令将一根大铁管穿过含水层和沙子，之后可以继续钻探。

1859 年 21 月末，当司钻到达 8 m 深度时，油从井中流出。因此，这次体验是成功的。安装泵后，它开始每天抽出 20 桶油。一周后，这个数字增加到 30 桶。同年XNUMX月底，第一口井发生火灾，整个车站被烧毁。然而，企业家们并没有绝望，而是在同一个地方安装了一座新塔，从第一天开始每天生产 XNUMX 桶——这个数字多年来一直无人能及。

钻机，XNUMX 世纪

德雷克的成功经历标志着美国石油工业的开端。他的石油装置成功的消息很快传遍了全国。比塞尔租用了新的油田。其他企业家也纷纷效仿。很快，真正的石油繁荣开始了。结果证明，石油生产是最赚钱的企业。恰巧，前一天30-40美元的地块，几天内价格飙升至10美元。这吸引了许多投机者和资本家进入石油行业。资本在这一领域的巨大集中使得创造奇迹成为可能。输油管道和铁路以惊人的速度铺设，城市仿佛从沙漠的地下冒出来，成千上万的石油井架像蘑菇一样在油田中萌芽。

采油技术迅速提高。自 1858 年冲击式钻孔时，便开始使用蒸汽机来拔出钻头。但更重要的是向更高产的旋转（旋转）钻孔过渡。用这种钻井方法，用一个连续旋转的钻头钻一个圆柱形孔，在钻井过程中，通过不断循环的冲洗液射流将破碎的颗粒带到地面，并通过一个特殊的泵不断地泵入井中.

1889 年，查普曼发明了一种旋挖钻机，其设计至今未发生根本变化。转子（旋转机构）在这里接收来自强大内燃机的运动并将其传递到导管，并通过它传递到钻杆和钻头。起初，查普曼的钻机用于水钻。 1901 年，在其上钻出第一口油井。

作者：Ryzhov K.V.

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