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　　直到20世紀(jì)20年代，油田的開(kāi)發(fā)仍長(zhǎng)期處于盲目開(kāi)采的狀態(tài)。一口油井出油，其他人也蜂擁而至，就在這口井旁邊鉆井、采油。井架密集到從這口井鉆臺(tái)上可以跳到那口井鉆臺(tái)上。采油完全依靠天然能量，能自噴的任其敞噴，不能自噴的，安上泵抽。抽不出來(lái)就廢棄。因此，油藏的采收率很低；許多油田很快就產(chǎn)量遞減；好多油井很快就不出油了。以1901年發(fā)現(xiàn)的“紡錘頂”(Spindletop)油田為例，頭幾口井日噴油萬(wàn)噸，眾人一擁而上，第二年下半年整個(gè)油田產(chǎn)量就迅速下落，六年后這里已經(jīng)沒(méi)有幾口井還能產(chǎn)油了。

　　這種完全依靠油藏中的天然能量，粗放式的油田開(kāi)發(fā)，稱(chēng)為“一次采油”，油藏中蘊(yùn)藏的原油大約只有10％～20％可以開(kāi)采出來(lái)。

　　機(jī)械采油

　　對(duì)于不能自噴的油井，只能采取人工舉升。

　　人工舉升有兩種：機(jī)械采油和氣舉。

　　美國(guó)的第一個(gè)產(chǎn)油區(qū)在賓夕法尼亞的泰特斯維爾。那里，油層埋藏淺，地層壓力低，絕大多數(shù)油井不能自噴。財(cái)力小的生產(chǎn)商安裝手壓泵(唧筒)抽油；財(cái)力大的采用蒸汽機(jī)，通過(guò)游梁和皮帶輪，用泵抽油。

　　一口井配一套鍋爐和蒸汽機(jī)，成本太高。1875年，米克爾森(AlbertMickerson)和斯特里特(L．C．Streeter)發(fā)明了用一套蒸汽機(jī)帶動(dòng)多口油井的泵組，獲得了專(zhuān)利權(quán)。1877年，普羅克洛斯(W．F．Plockross)獲得一項(xiàng)專(zhuān)利，是“平衡錘同通常的游梁相連接，可以迅速地倒轉(zhuǎn)，而且節(jié)省動(dòng)力”。是應(yīng)用于中心動(dòng)力的傳動(dòng)裝置。1880年，耶茨(E．O．Yetes)發(fā)明推挽式中心動(dòng)力裝置，采用抽油拉桿及其夾持裝置。1880年以后，中心動(dòng)力裝置得到廣泛應(yīng)用。動(dòng)力機(jī)通過(guò)一組或多組皮帶輪傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)多口井的抽油泵。

　　1894年，低轉(zhuǎn)速燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世。由于它利用油田的伴生氣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很快取代蒸汽機(jī)，成為抽油機(jī)的動(dòng)力。

　　1892年，出現(xiàn)了第一臺(tái)可以驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)。美國(guó)西弗吉尼亞油田上5口油井用上了電動(dòng)機(jī)。不過(guò)，電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用在1900年以后。

　　1922年，漢伯爾(Humble)石油與煉制公司的工程師們對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行了兩項(xiàng)重大革新，形成了現(xiàn)代游梁抽油機(jī)的基礎(chǔ)：

　　一是休曼(J．R．Suman)的發(fā)明，在抽油機(jī)游梁兩端安裝了平衡用的軛鐵塊。二是把拖拉機(jī)上的蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置運(yùn)用來(lái)帶動(dòng)曲柄機(jī)構(gòu)。第一套樣機(jī)在得州博蒙特附近的奧蘭治油田上試驗(yàn)，井深2600英尺(約800米)，運(yùn)行18個(gè)月而故障很少。

　　漢伯爾公司的總裁羅斯?斯特林在同他的朋友、勒夫金公司副總裁特魯特(W．C．Trout)共進(jìn)午餐的時(shí)候，把這一情況告訴了特魯特，建議他去現(xiàn)場(chǎng)看看，能不能把這種抽油機(jī)定型和商品化。特魯特很感興趣，立即派工程師去考察，并親自指導(dǎo)他們?cè)O(shè)計(jì)。1923年，采用這兩項(xiàng)改進(jìn)的新型抽油機(jī)在得克薩斯的鵝溪油田上投入了使用。兩年后，特魯特為這種抽油機(jī)加上了鑄鐵的平衡重。這種抽油機(jī)非常暢銷(xiāo)。這就是我們常見(jiàn)的“磕頭機(jī)”。

　　“磕頭機(jī)”用的是有桿泵，通過(guò)抽油桿帶動(dòng)井下的活塞泵。

　　另外有一類(lèi)是無(wú)桿泵，包括電動(dòng)潛油泵(簡(jiǎn)稱(chēng)電潛泵)和水力活塞泵。

　　電動(dòng)潛油泵的發(fā)明人是前蘇聯(lián)的阿魯托諾夫(A．S．Arutunoff)。它把多級(jí)離心泵串在同一根軸上，連同電動(dòng)機(jī)一起下到產(chǎn)油層，把原油通過(guò)油管泵送出來(lái)。最初，電潛泵用來(lái)在礦井里排水，抽吸地下的水和油。1923年，阿魯托諾夫移居美國(guó)，也就把電潛泵引進(jìn)到美國(guó)。最先制造并銷(xiāo)售電潛泵的制造商是里達(dá)(Reda)公司。第一套電潛泵1926年安裝在堪薩斯州魯塞爾(Rusdl)的油田上。這種泵適應(yīng)于油層埋藏深的油井。

　　水力活塞泵的發(fā)明早在1852年。發(fā)明者是美國(guó)人福西特。他提出了水力活塞泵的原理。而水力活塞泵的實(shí)際應(yīng)用，開(kāi)始于1945年。

　　注水－－“二次采油”

　　早在1880年，美國(guó)地質(zhì)家J?F?卡爾(John F．CarH)根據(jù)賓夕法尼亞Warren、Venango、Clarion和Butter等油田的生產(chǎn)情況，認(rèn)為含油砂層底部水的流動(dòng)，幫助油井生產(chǎn)；提出了向油層注水可以提高采油量的觀點(diǎn)，但未引起人們的注意，因?yàn)楫?dāng)時(shí)人們關(guān)注的是如何找到新油田。

　　1906--1917年期間，在美國(guó)的布雷德福油田、克恩河油田，還有加拿大安大略的石油泉油田，都有人觀察到雨水流入干井使周?chē)�油井增產(chǎn)的現(xiàn)象。

　　注水“二次開(kāi)發(fā)”的先驅(qū)者是福雷斯特?道恩(Forest D．Dora)。他父子經(jīng)營(yíng)一個(gè)老油田，偶然發(fā)現(xiàn)，地表的雨水流進(jìn)了已經(jīng)不產(chǎn)油的廢棄油井，過(guò)了一段時(shí)間，周?chē)�的油井產(chǎn)量增加了。他們認(rèn)為是流入的水補(bǔ)充了油層的壓力，因此人為地向油層中注入清水，可以增產(chǎn)。他們做了幾次試驗(yàn)，證實(shí)了這一想法。1915年他們首創(chuàng)“線型注水(Line TypeWaterflood)”方法，在兩排生產(chǎn)井中間，設(shè)一排注水井。把水注入注水井，兩邊的生產(chǎn)井產(chǎn)量增加。他們基本上是把一部分生產(chǎn)井改為注水井。

　　1916年道恩父子創(chuàng)辦了福雷斯特石油公司(Forest Oil Company)，既為自己的油田注水，也為別人提供注水開(kāi)發(fā)的技術(shù)服務(wù)。他們公司二次采油的產(chǎn)量，1916年只有38桶／日(約1900噸／年)，1920年達(dá)到10000桶／日(約50萬(wàn)噸／年)。

　　福雷斯特?道恩繼續(xù)觀察注水開(kāi)發(fā)的情況，摸索如何不斷改進(jìn)。1922年，他創(chuàng)造出“五點(diǎn)布井法”，在1 El注水井周?chē)�，�?口生產(chǎn)井。l口注水井為周?chē)?口生產(chǎn)井服務(wù)。

　　布雷德福(Bredford)油田是美國(guó)，也許是世界上第一個(gè)采用注水開(kāi)發(fā)的油田。它發(fā)現(xiàn)于1871年，一次采油的產(chǎn)量高峰在1881年，產(chǎn)油2300萬(wàn)桶(約314萬(wàn)噸)。此后產(chǎn)量就不斷下降，到1906年，產(chǎn)量只有200萬(wàn)桶(約27萬(wàn)噸)了。1924年，福雷斯特石油公司首先在這里應(yīng)用線型注水方法，把一部分生產(chǎn)井改為注水井。這一年，潮水石油公司的前身Associated Products Co．采用五點(diǎn)布井法在這個(gè)油田上注水開(kāi)發(fā)。1928年1月，日產(chǎn)量從1927年的82桶(約4100噸／年)提高到6194桶(約31萬(wàn)噸／年)，直到1931年F半年還侏持1000桶／日(約5萬(wàn)噸／年)。20世紀(jì)30年代，布雷德福油Itt_h普遍采用五點(diǎn)法注水采油，1937年形成又一個(gè)產(chǎn)量高峰，年產(chǎn)1650萬(wàn)桶(約225萬(wàn)噸)。到1954年，大約54％的產(chǎn)量來(lái)自注水開(kāi)發(fā)。