【摘 要】：深井钻探技术是近代各国开采石油和天然气这些重要能源的基本手段。本文以文献和实物证据表明，深井钻探技术是中国人在北宋庆历年间(1041—1048)为开发四川井盐而首先发明的。文内叙述了此技术发明的背景、在历代的发展及其工艺要点；对中国与欧美国家早期钻探技术作了比较后，系统阐述其西传过程。

【关键词】：深井钻探；起源；发展；中国；西传

中图分类号：TS351

文献标识码：A

文章编号：1003-9864(2009)04-0003-31

一、中国深井钻探技术的起源和发展

食盐(氯化钠，NaC1)是人类每日不可缺少的食用品。在生理上，食盐是维持体内渗透压平衡的主要物质，缺乏时可导致严重病理情况(失水)，甚至休克、昏迷而死亡。它还是血液中所含体内必需的营养成分，人久不食盐，必弱而死。家养大牲畜亦然。此外，食盐还用于染色、皮革和陶瓷等工业生产中，其年耗量相当之大。制盐为民生所必需，制盐业获利甚巨，盐税成为古代各国政府财政收入的重要来源。解决食盐的供应问题，是关系各民族生存的头等大事。中国自古以来就是幅员辽阔、人口众多的大国，古人费尽心机在全国范围内寻找盐的不同来源。据北宋人掌禹锡(996--1066)等撰《图经本草》(1061)所述，食盐按其来源有海盐、井盐、岩盐、池盐、土盐、砂盐和树盐等七种，可以说把全人类所能观察和使用的一切找盐方法都用上了。明代科学家宋应星(1587—约1666)《天工开物·作咸》章(1637)再次重申这一见解并发出至理名言：“四海之内，五服而外，皆有寂灭之乡，而斥卤则巧生以待”，换言之，就是说The sources of saltcall be tound everywhere in the world and await to beexplored by the mankind。中国井盐多产于离海较远的川、滇内陆地区，但从历史地质学角度看，川滇在中生代本是海湾，因受多次海进、海退作用的结果，在某些地区地下存在含丰富盐水和岩盐的资源，在深浅不同的地层所含盐分也有所不同，通过凿井、钻井技术加以开采。本文以四川井盐开发技术为研究对象。

中国开采井盐有二千二百多年历史，大体说可以分为三个发展阶段：(1)大口浅井(shoal wellof major diameter)阶段，时跨战国末至北宋中期(前256--后1041)持续近1300年，井径2m9m，井深20---250m，以人力挖掘方法凿井。(2)卓筒井或小口深井(deepwell ofminordiameter)阶段，北宋中期至清代中期(1041--1815)，持续774年，采盐同时兼采天然气和石油，井径一般30cm左右，井深100--800m，以铁制钻头借绳式冲击钻进法(rope percussion drilling)钻井。(3)清代后期的95年间(1815--1910)，对宋朝以来深井钻探技术作了全面改进。在这一阶段除钻出盐井外，还有天然气井，井径30--32cm，井深800—1200m，仍以前一阶段的绳式冲钻方法钻至地下岩层。重大改进表现在明代发明的“撞子钎”(震击器，jar)安装在钻井工具上，使钻进深度达到前所未有的1000m以上的水平。清代以后进入现代机械钻进阶段，不在本文研究范围之内。

四川井盐开发始于公元前3世纪战国末期，显然利用了古代采矿时凿井的现成技术。1974年湖北大冶铜绿山发掘的战国(前4世纪)铜矿竖井已深达50m，井口1.1—1.3m见方，解决了通风、排水、挖掘提升和照明等井下作业技术。晋代史家常璩(287--360在世)依汉以前至晋有关四川古史资料编成的《华阳国志》(347)卷三《蜀志》称：“周灭后，秦孝文王以李冰为蜀守。冰能知天文、地理，……识齐水脉，穿广都盐井诸陂池，蜀于是盛有养生之饶焉。”

对上述一段话需作出解说，才能明了其所述内容。据《史记·秦本纪》记载，秦孝文王只在位三日，此处应改为秦昭襄王(前306—前251在位)。前316年，秦惠王遣兵灭古蜀国，至昭襄王即位后，为将蜀地建成重要基地，并治理泯江水患，称任命李冰(前322—前247)为蜀郡郡守。李冰在任期间领导当地群众，兴修大型水利工程都江堰，灌田万顷(100万亩)促进农业发展，又在广都(今四川双流)凿井取盐，因而“蜀于是盛有养生之饶”，成为天府之国。“识齐水脉”中的“齐”读作跻(ji)，义为上升，“水脉”为地下之伏流，因此这句话的意思是说，李冰晓得提升地下卤水伏流的技术。《华阳国志》说“周灭后，秦昭襄王以李冰为蜀守”，按《史记·秦本纪》，昭襄王五十一年(前256)灭东周，则李冰任蜀守、凿广都盐井时间为前256—前251年间。书中没有谈到所凿盐井深度，从当时技术发展水平并与后世盐井比对来看，李冰时代的盐井应是大口径浅井。他幸运地在今四川双流县一带找到距地表不太深的地下盐卤水暗流所在之处。含盐浓度不会高，但有开采价值。

在战国末期李冰奠定井盐开采技术的基础上，汉代(前206—后211)得到进一步发展，产盐区扩大，盐产量随之提高。西汉时蜀郡成都出生的文学家杨雄(前53—后18)在《蜀王本纪》中写道：“宣帝地节中(前69—前66)，始穿盐井数十所”，这是说，在汉宣帝地节年间三年内又新开盐井数十口。东汉史家班固(32—92)《前汉书》(83)卷九十一《货殖列传》载，成帝、哀帝时(前32—1)，成都人罗裒(p6)财至钜万，用平陵(今陕西咸阳)人石氏资本往来于巴、蜀经商，数年内积金千多万，“擅盐井之利，期年所得自倍，遂殖其货”。这条史料说明，西汉时出现靠经营盐井致富、使资本增值的实例。

除文献记载外，有关汉代盐井形象的实物资料也有出土。上世纪五十年代在成都市和邛崃县东汉墓中发现反映井盐生产的画像砖(图1)，生动描述了盐井形制、盐工工作情景。此画像砖拓片发表后，美国汉学家鲁道夫(Richard c.Rudolph)很快就在1952年用英文作了介绍。出土的1世纪东汉盐井画像砖共二枚，内容大同小异，可互相补充。从拓片可清晰看到，盐井开凿于山上。图左显示盐井上立有高架，架上安装有辘轳，用以转动系在绳上的吊桶在井内上上下下，木架分两层，每层各有二人相对站立，左侧的二人将装有盐卤水的吊桶从井中向上提升，右侧二人则将空吊桶向下拉入井中以灌入卤水。提至井上的盐水，注入井右侧的立方形卤水槽中，由此再通过竹筒引至煮盐灶旁的五口大铁锅内，灶前一人摇扇以助火力，后有烟囱。山上另有二人背着盐包向山下走去，运至库房。画面上还有二人射猎山上野兽，以衬托盐井位于人烟稀少的山区。如以人体身长比对，吊桶直径约40—50cm，井径1.6—2.0m。井内可由二人作业，坐在竹筐内