1.1 薪柴时代的石油手工业

•石油工业是以原油为生产对象并以原油为原料所发展起来的工业体系，包括原油的勘探与生产（即上游）和石油炼制与化工（即下游）两大部门。•由于世界石油生产和消费地缘分布极不平衡，石油工业从一开始就是一个国际性极强的行业。石油工业的盛衰与世界政治、经济和军事格局紧密关联在一起，常常有联动效应。第一章石油工业的发展历程第一章石油工业的发展历程•能源就是人类用来维持生存、进行生产、保持发展的能量来源，是推动社会经济发展的物质原动力。•按照消费的能源所占的比例，把最大份额的消费能源称为该种能源时代。•人类所走过的能源消费时代可划分为：薪柴时代、煤炭时代、石油时代。•1.1薪柴时代的石油手工业•1.2煤炭时代的石油工业•1.3石油时代的到来•1.4石油时代的风云第一章石油工业的发展历程1.1薪柴时代的石油手工业•火的发现和使用，使人类告别了茹毛饮血的时代，开创了人类文明。•对火的使用，导致了人类对能源的需求。人类的第一个能源时代便是薪柴时代。•薪柴时代横跨了人类漫长的农业文明，石油也逐渐地走进了人们的视野。1.1薪柴时代的石油手工业•1.1.1石油名字的由来•1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业•1.1.3从战争武器谈古代炼制业•人类发现和利用石油与人类的文明史同样悠久。•早在公元前五世纪，古波斯帝国的古苏萨人已采用原始的手工方式进行掘井采油，并称其为拉迪那凯（rhadinace，渗流），这是有文字记载以来人类给石油起的第一个名称。•由于远古时期科学不发达，古人无法解释石油的物理化学特征，便赋予它许多迷信的说法，有了不少带有迷信色彩的称呼，如：“魔鬼的汗珠”、“普罗米修斯的血”、“木乃”、“神火”等等。•古人也根据石油的颜色和产状等物理特性为石油命名，如在汉、晋时期称石油为“水肥”、“石漆”等；在隋唐时期称为“石脂水”、“黑香油”等。1.1.1石油名字的由来•最早提出“石油”一词的是公元977年北宋李昉编著的《太平广记》。•我国北宋杰出的科学家沈括（1031-1095）在所著《梦溪笔谈》中根据这种油“生于水际砂石，与泉水相杂，惘惘而出”而将其正式命名为“石油”。书中在描述了陕北富县、延安一带石油的性质和产状后进一步提出了“……盖石油至多，生于地中无穷，不若松木有时而竭”的科学论断，并且预言“此物后必大行于世”。1.1.1石油名字的由来沈括问题1：中英文石油名字是怎么来的？•在14世纪中期，皇宫里有人在写贡品时，把希腊字中的“Petra”（岩石）和罗马字中的“Oleum”（油）组合成一个新词，即英文单词石油-“Petroleum”（岩石中的油）。•德国人乔治·拜耳于公元1556年在一篇关于石油的论文中第一次公开使用“Petroleum”一词，而后一直沿用至今。•石油-Petroleum，真正体现了中西合璧。1.1.1石油名字的由来1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业问题2：钻盐井的技术经历了一个怎样的发展过程？1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业这种技术是利用足踏碓“舂米”的原理，以“脚踏碓梢”，带动锉头上下运动，利用锉头在运动中形成的动能，冲击岩石和破碎岩石。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业问题3：卓筒井的工艺流程是怎样的？1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业石圈砌好以后，在井口两旁树立两个木柱所构成的“踩架”，中间再横放一根木棍，上面有一个类似“跷跷板”的“碓板”，板的前端悬挂着锋利的钻头——大锉，工人们在踩架上往来跳跃，碓板带着大锉像春米一样冲击岩石，把井下岩石撞成碎粉。钻进新井时，二人在碓上踩舂，一人在井口推扶转动钻头。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业扇泥筒长一丈多，把竹节全部削通，用绳子系住筒梢，筒的底端用一块皮钱掩着，下到泥水岩粉所在，工匠揉绳收缩，皮张开，泥水就进入筒内，注满泥水后，往上提筒，皮钱受水压封闭底口，筒就载着泥水上升。如此拉抽数次，待泥水渐渐捞尽后，再下锉钻凿。每钻凿一二日就下竹筒把凿碎的岩粉吸出来。捞岩粉时的操作是这样的：先用蔑（mie）缚住竹筒吊悬井中，二三个工人在踩架后、地滚前面双手抓住蔑条不断上升提动竹筒，就能把泥沙捞入筒中。捞满后取出来，再放入井内捞取，岩粉全部捞完后再钻凿。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业木竹，亦称木柱，是一种木制套管，作用在于隔绝地下水和巩固井壁。将两个半圆木柱用麻缠裹，然后用桐油、石灰把缝隙填满。木竹的下端带有用麻丝、桐油、石灰等做成的大麻头，其作用是把木竹下端与井底岩石粘接在一起，防止淡水从这里渗入井中。大麻头相当于现代钻井中的裸眼分隔器。下入木竹后，还要在木竹与井壁之间的环形空间内灌入软泥，用以固定和保护木竹。木竹的作用相当于现代钻井中的技术套管。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业这段井身，因岩质极坚，不再安置套管，为深井的裸井部分。关于锉小口的情况，套管下好，四周淡水不能浸入为害，就卸下大钻头，换上小钻头。木竹安好以后，以木竹的内径为准继续往下钻凿，名为锉小口，凿小口的目的是钻出卤水层，深度以见卤层（或气、油层）为止，这口井便打完了，也称见功。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业当时的天然气年产七千多万方，数十万人从事天然气和盐业的生产。•关于盐井的选址，自贡有一个这样的传说。说有一口井已经开凿了多年，虽然已经打到很深了，可一直不见期望中汩汩冒出的卤水。盐主眼见已经血本无归，绝望中卖掉井场的一盘大石磨，准备请工人吃一顿“散伙饭”。工人们被感动了，决定饭后再干一阵子，结果恰恰是这最后一下，竟然奇迹般的钻出了卤水和天然气，成为“古今第一大火井”。•因为这眼井的开凿成功与那盘石磨有关，所以人们给它起了个好记的名字，叫“磨子井”。•自贡过去的盐井，现在还能看到保存较好的有三口井。•它们是兴海井、达德井和东源井，这三口井是自贡的骄傲。•达德井开凿于清乾隆四十一年（1776），原名洪涌井。这种外形呈“A”字形的塔式井架，自贡人称作“天车”。天车是一种木制井架，由杉木以竹篾绳捆扎连接成巨大的支架，耸立井口用于采卤、治井、淘井。•天车主体一般由数百根质轻、滤水性好、耐磨防蚀的杉木排列捆扎，组成若干外圆中空、从低到高逐渐收小的木柱。然后安装“天滚”滑轮，再配置各种构件。整座井架立放井口，不仅有很强的荷载能力，而且有很强的抗震和抗腐蚀能力。•天车是将地底深处盐卤采汲上来的提卤工具，一口盐井有一座天车，是自贡井盐文化典型的象征。自贡最早的天车可以追溯到东汉年间，最初天车是独脚的，以后发展成两脚、三脚，天车的稳定性随之增强，天车也越来越高，达德井天车高达118米，创造了采卤井架的最高纪录。•自贡两千多年的井盐生产历史上，共开凿了13000多口盐井，在19世纪到20世纪井盐生产鼎盛时期，自贡到处天车林立，雾气蒸腾，蔚为大观。20世纪50年代，自贡地区保存完整的盐井有1000多口，天车也有近千座。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业问题4：为什么说我国是最早利用天然气作为能源的国家之一？•中国开采及利用天然气的历史，可追溯到公元前一世纪。•至迟在公元前61年，陕西出现了鸿门火井（天然气井）。•随着钻井技术的发展和盐井的开凿，天然气被发现，火井亦在四川应运而生。著名的临邛火井就是公元前一世纪中期在开凿盐井时，因发现天然气而诞生的。临邛火井开采的天然气，被用于煮盐，为用能源生产之始，而中国亦成为世界上最早利用天然气作为能源的国家之一。•到明代，四川盐卤、天然气井的钻凿深度已普遍达到含油地层，出现了卤水、天然气和石油共生之井。在这以后，天然气煮盐的方式逐渐取代以柴草为燃料的煮盐方式。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业•东源井自1892年开始逐步投产以来，至今也有100多年的生产历史，累计产气5亿多立方米，是古今中外一眼罕见的气井。东源井现在仍沿用自贡独创的低压天然气康盆采气技术生产，日产天然气27000立方米，一直保持着高产稳产纪录，名列自贡盐场气井井群之冠。这眼古老的气井，采用传统的钻井方法凿成。地上的建筑碓房、车房等，凿井用过的设备井架、踩架、大车等都保存较好。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业问题5：康盆采气工艺有什么特点？1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业•它的工作原理是，天然气从井筒喷出，进入康盆，体积膨胀，压力随之降低。康盆上小下大的截锥体形状，有利于天然气进入后的扩散与流动。由于井口静压的存在，天然气在康盆内降压后向周围窜流。因输气管连通康盆与灶房，而灶房位置高于井口地面，输气管形成从康盆至灶房方向向上的斜度，天然气与空气的密度不同引起压力差，使向康盆周围窜流的天然气因压力差而流入输气管。井口之上的空气从上碓臼进入康盆，避免了天然气从井口溢出。•随着灶房点火燃烧，使气体急剧膨胀，造成更大的负压。这种低于四周压力的负压，产生强大的抽吸力，加速了气体流动速度。空气从上碓臼进入康盆的量相应增加，同时从阴笕亦有少量空气进入康盆，空气的连续进入，天然气的持续喷出，一同在康盆中混合，形成强大的旋转状的混合气流，输气管成了气流的唯一通道，源源不断地流往灶房燃烧。•强大的气流使能量转换，动能增大，压能减少，这些都在康盆中出现了负差因素。压能进一步向动能转化，使天然气从井筒更畅通地流入康盆，同时配入更多的空气，并保证了天然气不从井口地表溢出，这就使康盆采气达到了预期目的，取得了理想的效果。1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业问题6：开始的竹制管道是做什么用的？1.1.2从煮卤熬盐谈古代钻采运输业近十万•下面从战争武器谈古代炼制业•《历史·希腊波斯战争史》记载了公元前五世纪在希波战争中使用“石油火箭”的情景：用浸蘸了石油的麻布，缠裹在箭头上，点燃后射出。如果事先在江河的水面上洒上石油，待有敌船驶来，便放箭点燃航道上的油，水面上顿时燃起大火，致使敌船焚毁。这是我们迄今所见到的关于用途的最早的文字记载。1.1.3从战争武器谈古代炼制业•荷马在《伊利亚特》史诗中记述说：“特洛伊人向快速行动的船不停地投掷火球，在船的上空形成一连串的难以扑灭的火焰。”•第七世纪以来，拜占庭人也利用过“希腊之火”。这是一种石油和石灰的混合物，遇到潮湿就会起火，它的配方是严密保守的国家机密。拜占庭人将这种火攻材料放在战舰上点燃以后用箭发射，或是像原始的投弹那样投掷出去。许多世纪以来这种武器被认为比火药更有威力。1.1.3从战争武器谈古代炼制业•在我国，据《诸葛武侯秘史》记载，三国时期，在战争中就使用了“引火球”、“蒺藜火球”等。而制造这些“火球”的配方中，都有沥青成分。沥青在“火球”中，主要是起控制燃烧速度、延长燃烧时间的作用。因此，能把沥青作为制作“火球”的原料之一，这就充分说明，我国古代人民，对沥青的性能早已有了较多的了解和认识。•到了北宋时期，已经有了爆炸性较强的各种“火球”，它们是由以燃烧为主要目的的各种“火球”发展而来的。在制造这些爆炸性较强的“火球”配方中，也都采用了沥青。1.1.3从战争武器谈古代炼制业•神就对诺亚说，凡有血气的人，他的尽头已经来到我面前。因为地上满了他们的强暴，我要把他们和地一并毁灭。你要用歌斐木造一只方舟，分一间一间地造，里外抹上沥青......我却要与你立约，你同你的妻，与儿子，儿妇，都要进入方舟。凡有血肉的活物，每样两个，一公一母，你要带进方舟，好在你那里保全生命......因为再过七天，我要降雨在地上四十昼夜，把我所造的各种活物，都从地上除灭。”——《圣经·旧约·创世记》•上帝命令挪亚造一艘好大的船，这艘船的尺寸是长约450英尺，宽75英尺，高45英尺。船的里外都刷上沥青，以免进水。•中国北魏时所著的《水经注》成书年代大约是公元512～518年，书中介绍了从石油中提炼润滑油的情况。说明早在公元六世纪我国就萌发了石油炼制工艺。•英国科学家李约瑟在有关论文中指出：“在公元10世纪，中国就已经有石油而且大量使用。由此可见，在这以前中国人就对石油进行蒸馏加工了”。1.1.3从战争武器谈古代炼制业•北宋时期，我国还建立了世界上最早的炼油车间-