掘削リグ。発明と生産の歴史

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掘削リグまたは掘削リグは、井戸を掘削するために設計された掘削装置と構造の複合体です。掘削リグのコンポーネントの構成とその設計は、坑井の目的、掘削の条件、方法によって決まります。

掘削リグ

掘削リグスキーム

灯油が登場する前は、多くの国でワックスキャンドルと鯨油が主な照明源として使用されていました。後者のために、数十万頭のクジラが絶滅しました。やがてクジラは珍しくなり、鯨油を他の油に交換する必要が出てきました。その後、テレビン油とアルコールの混合物に頼りました。蒸留によって石炭から油を抽出する試みもなされた。

掘削リグ
古代中国での石油掘削

1844年、アメリカの化学者エイブラム・ゲスナーは石炭から灯油を手に入れ、それを「ケロシン」と呼んだ。しかし、後に「ケロシン」という名前が精製油に割り当てられました。石油から灯油を得る方法は、1857 年にフェリスによって発見されました。原油 (これも照明としての使用が試みられた) とは異なり、灯油ははるかによく燃焼し、煤や煙が発生しないため、新しい発明の成功が保証されました。その時以来、石油生産率は着実に増加しています。

同時に、ペンシルベニア州で石油源を開発するための協会がニューヨークに設立されました。当初、採掘は最も原始的な井戸の方法で行われ、石油労働者は深い穴を掘り、バケツの中の水のようにそこから油をすくい取りました。社会のリーダーの一人であるビッセルは、すぐにボアホールを使用して石油を抽出するというアイデアを思いつきました。このアイデアは非常に単純に見えますが、これまで誰も考えたことがありませんでした。

ビッセルは、掘削が長年にわたって深い塩泉から水を抽出していたことを知り（その後、塩はこの水から蒸発しました）、これらの水源の多くは、水と一緒に油を含んでいたために放棄されました。したがって、石油と水は地下に近接しており、水と同じようにポンプを使用して井戸から石油を汲み上げることを妨げるものは何もないと結論付けることができます。しかし、多くの人がこの提案に不信感を持って反応しました。

XNUMX 世紀半ばまでに、地球を掘削する技術は長い道のりを歩んできましたが、全体としてはまだかなり原始的なレベルにありました。主な方法は、くさび形の破壊ツールである平らなノミまたはドリルの打撃によって、井戸が岩にくり抜かれる、いわゆるインパクトドリリングでした。掘削は以下の方法で行った。まず、彼らは井戸の場所を選びました。その後、タワーが建設され、ガイドチューブが慎重に取り付けられました。掘削リグは、ドリルを持ち上げるための機械として機能しました。

掘削は打撃によって行われた。ポールの端で、切歯のある重い頭が強化されました。ブロックの上に投げられたロープの助けを借りて、それは下げられ、次に再び上げられました。彼女は重力で岩を砕いた。ウェルが正しい形状になるように、各ブローの前にビットを特定の角度で回転させました。ドリルが全長にわたって地面に深く入り込んだら、長さ約3mのロッドをねじ込み、ドリル穴に鉄パイプを下げて壁を固定しました。砕石粒子を抽出するために、それらは水で湿らされて泥に変わりました。そして、それはベイラーの助けを借りて定期的に取り上げられました-最後にバルブのある長いバケツ。そのたびに、掘削ツールを井戸から取り外し、ネジを緩めて部品にする必要があったことは明らかです。

この作業（パーカッションツールを持ち上げたり、ねじを緩めたり、ねじ込んだりする）には、膨大な作業時間がかかりました。地面が柔らかい場合、18日で3 mまで登ることができましたが、通常は4〜XNUMX mしか掘削できませんでした。掘削が深くなるほど、作業は遅くなりました。

1846 年、フォーベルはウォータージェットで井戸を洗い流す方法を発明しました。彼は中空のロッドを使用し始め、それらに水を汲み上げ、ドリルの壁と井戸の間から砕石の破片と一緒に汲み上げました。この発明は、掘削技術の歴史に一時代を築きました。このような掘削装置を使用すると、井戸の底に土が蓄積することは決してなく、ツールを常に持ち上げる必要もありませんでした。このファウベルの発明により、穴あけの難しさが 9/10 に軽減され、すぐに急速に発展し始めました。掘削作業のコストは 10 分の XNUMX に減少しました。

これは、ビッセルが掘削装置を使用して石油を探して抽出することを決定したときの状況でした。それから彼はまだ彼の考えが経済の革命を起こすであろうことを疑っていませんでした。掘削はエンジニアのドレイクに委託されました。 1858年XNUMX月、ペンシルベニア州のティテスビル市の近くで深く開いたシャフトが掘られ、その底から掘削が始まりました。

この最初の油井の歴史は劇的なエピソードに満ちています。Drake は、適切な人材とツールが不足しているため、最初から多くの困難を克服しなければなりませんでした。揚水鉱山から石油を抽出したいと考えていた男を誰も信用していませんでした。最後に、Drake は 30 年間仕事をしている経験豊富なドリラーを見つけました。彼は井戸を終わらせることを約束した。しかし、作業を開始するとすぐに、掘削者は水の層に出くわし、井戸から水が勢いよく噴出し、パニックになって鉱山を離れなければなりませんでした。そうでなければ、単に溺れていたでしょう。状況を改善するために、ドレイクは大きな鉄パイプを帯水層と砂に通すように命じ、その後さらに掘削を続けることができました。

1859 年 21 月末、掘削機が 8 m の深さに達したとき、油が井戸から出てきました。したがって、この経験は成功でした。ポンプが設置されると、20 日あたり 30 バレルの石油を排出し始めました。 XNUMX 週間後、この数は XNUMX バレルに増加しました。同年XNUMX月末、第一井戸で火災が発生し、駅全焼。しかし、起業家は絶望せず、同じ場所に新しいタワーを設置しました。これは、初日から XNUMX 日あたり XNUMX バレルを生産し始めました。これは、長年にわたって卓越した数でした。

掘削リグ、XNUMX世紀

ドレイクの成功体験は、米国の石油産業の始まりを示しました。彼の石油施設の成功のニュースは、すぐに全国に広まりました。ビッセルは新しい油田をリースしました。他の起業家もそれに続いた。すぐに本格的な石油ブームが始まりました。石油生産は最も収益性の高い企業であることが判明しました。たまたま、前日に 30 ～ 40 ドルの土地が、数日で 10 ドルまで値上がりしました。これにより、多くの投機家や資本家が石油ビジネスに引き付けられました。この地域への資本の巨大な集中は、奇跡を起こすことを可能にしました。石油パイプラインと鉄道は驚異的な速さで敷設され、都市は砂漠の地下から出現したかのように見え、何千もの石油デリックが油田のキノコのように発芽しました。

油の抽出技術は急速に向上しました。 1858 年以降、パーカッシブドリルでは、蒸気エンジンを使用してドリルを引き出すようになりました。しかし、さらに重要なのは、より生産性の高いロータリー (ロータリー) 掘削への移行でした。この掘削方法では、円筒形の穴が連続的に回転するビットでそのまま掘削され、特別なポンプによって連続的に井戸に送り込まれるフラッシング流体の絶え間ない循環ジェットによって、掘削中に破砕された粒子が地表に運ばれました。 .

1889 年、チャップマンは回転掘削リグを発明しましたが、その設計は今日まで基本的に変わっていません。ここでローター（回転機構）は強力な内燃エンジンからの動きを受け取り、それを先頭のパイプに伝達し、それを介してドリルパイプとビットに伝達しました。当初、チャップマンのリグは水掘削に使用されていました。 1901 年に最初の油井が掘削されました。

著者：Ryzhov K.V.

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