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大英一个诞生传奇的地方,探寻之四:卓筒井重温千年钻井技艺

2019年07月05日 16:47 新浪四川城事 

  卓筒井位于四川省大英县卓筒井镇以东一公里处,是北宋庆历(1041-1048)年间的一项伟大发明。“凿地植竹,为之卓筒井”。它是一种用椎架子套铁质圜刃,以冲击式方法向地下深处开凿的小口径盐井,是人类发明最早的小口径钻井技术,比西方早八百多年,它开西方绳式顿钻钻井技术的先河,揭开了人类向地下深处探寻宝藏的序幕,这种钻井技术的发明,不仅极大地提高了井盐生产的水平,更重要的是,人类在开采盐卤的过程中,发现了深埋地下的油气资源,世界的能源革命由此翻开了崭新的一页。它加速了人类文明历史的进程,加快了整个人类社会的经济迅速发展,促使了现代石油化工、航空、汽车,电力等多种工业的兴起。它与火药、造纸、印刷术、指南针一样,对人类产生了不可估量的贡献。

  卓筒井现有9灶、41眼井,分布在卓筒井镇七个村落,现重点保护大顺灶。大顺灶占地 10655.8 平方米2,现有灶房一处、盐工住房一处、盐井三口、晒盐坝一处、晒盐(水)架一架、筒车一个、花车和羊角车20架、计量缸三个、大平坦盐锅两口、卤水储存桶四个、生产工具等共计一百四十一件。

  卓筒井具有历史性、科学性、艺术性和唯一性,中央电视台“科技之光”、“走近科学”、“探索发现”等栏目,对卓筒井作了专题报道。并载入了《中国科学技术史》、《中国井盐科技史》、《中国钻探技术史》;它开创了机械钻井的先河,是近代石油钻井之父,堪称中国古代“第五大发明”。

  一九九0年十二月二十二日被原蓬溪县人民政府公布为县级文物保护单位。一九九一年四月十七日被四川省人民政府公布为省级文物保护单位。二00六年六月卓筒井井盐深钻汲制技艺被国务院公布为首批国家级非物质文化遗产。

  1、卓筒井源于北宋庆历(1041-1048)年间,北宋大文学家苏轼在《蜀盐说》中对卓筒井发明的时间、地点、原理、井身结构、钻头等都作了详细的记载。由于历史和自然的原因,以“凿地植竹”为特征的卓筒井仅在四川省遂宁市大英县卓筒井镇得以保留和沿袭下来,现存9灶41眼井,是宋代卓筒井钻井方法连续生产到现在的仅有的实物遗存,成为研究宋代卓筒井钻井技术惟一的实物资料。

  2、卓筒井是在汉唐以来开凿大口径浅井的成功经验的基础上,新发明的冲击式顿钻凿井法。卓筒井工艺技术的出现,是中国井盐凿井技术从开凿大口径浅井向小口径深井过渡的标志,是一项具有划时代意义的重大技术革新。它的推广和应用,不仅为井盐生产的蓬勃发展开辟了广阔的前景,而且为世界近代石油、天然气工业的发展开辟了道路,开近代西方绳式顿钻钻井方法的先河,不愧为“世界石油钻井之父”,堪称“中国古代第五大发明”。英国科学史专家李约瑟组织编写的《中国科学技术史》、四川省科学技术出版社出版的《中国井盐科技史》、山东科学技术出版社出版的《中国古代井盐工具研究》以及《中国钻探技术史》等典籍皆对卓筒井的生产工艺历史及对人类文明的伟大贡献作出了详尽的记载和高度的评价。

  3、卓筒井钻井工艺流程:打井、散泥、下筒、修井;卓筒井制盐工艺流程:汲卤、晒卤、滤卤、煎盐,保存了一整套生产工具和一些至今仍能生产的井眼,具有珍贵的历史、艺术、科学价值。

  4、大英卓筒井的特点:(1)采用楠竹作套管;(2)井深数十丈,井径与套管外径相同;(3)产量小,“一筒致水数斗”(北宋熙宁年间一斗合今天7400毫升),重数十斤,与一筒水三四十公斤大体相当。大英卓筒井是宋代的文化遗存,因此,它对于研究宋代卓筒井钻凿工艺具有极为重要的意义。

  5、目前,卓筒井由大英县文物管理所管理使用,其保存状况良好,附近还建有文物陈列室,展出生产工具和图片。

  6、卓筒井井盐深钻汲制技艺是06年6月国务院首批公布的国家级非物质文化遗产,是四川省人民政府公布的第三批省级文物保护单位,其“四有”工作已完成。

  自然与人文环境:

  自然环境:卓筒井坐落在卓筒井镇关昌村的大顺坡半山腰,属川中丘陵地区,亚热带季风气候,四季分明,夏季多雨,冬季干燥,周围远近都是连绵起伏的山丘。卓筒井以北八百米是天灯坡,天灯坡下是农田,与天灯坡自然形成一片绿水青山的田园画面。东北方五十至五百米是关昌村天灯坡与大顺坡形成的地势低缓的大沟,中间是水田,两端是农耕土地。西南方卓筒井本体及一切附属设施皆座落于大顺坡山腰,站在大顺坡远眺一公里的西南方,可见连绵不断的九里杠山坡,坡上翠柏葱郁,与蓝天竟美。往近是低缓的大面积的良田沃土,其间还有两座低矮的山丘。西方远处是福寿宫后坡,东方向上直到寸塘口水库。两端丘陵连绵不断,野花芳草,气息诱人。沟中间是天灯河,河水潺潺蜿蜒如龙蛇,其间鱼戏虾游,白鹭欢飞,为关昌村迷人风景。

  人文环境:卓筒井东北方六百米是农家院落。院落翠竹环绕,掩映其间。近三百米是一座横跨天灯河的小石桥,前十五米是一农家,“小桥流水人家”自然成趣。西方一公里是卓筒井古镇。东北方两米是关昌村的乡村公路,五百米是卓筒井陈列馆,西下方五米是另一关昌村村民院落,与另一院落形成对映的田原画卷。卓筒井大顺灶旁是石阶小路,路两边是高大葱郁的翠竹,仰头只看得见斑斑驳驳的天空。

  文物本体状况

  1、描述

  (1)井场

  卓筒井地处大英县卓筒井镇以东一公里的一大片缓坡地带。地表出露川中常见的红色粘土,为农业耕地。卓筒井现存有灶房、晒盐(水)坝、井眼。为保证卓筒井的历史性、真实性和唯一性,卓筒井方圆一公里未作其他建设。井场、井眼、晒坝、晒盐架、灶房等均保持了它的原始性。

  A、灶房:长20米,宽15米,面积300平方米。房为两重檐小青瓦歇山式顶,木质穿逗结构。房内前部设灶,上置盐锅,盐锅平底呈长方形,边长110厘米,卤水放入锅内烧制结晶为盐。盐锅后面是温水锅。房内后部是盐炕。盐炕长方形,长约8米,宽2米,用石板砌成,用作最后将盐烘干。房内还置有储盐巨桶,制好的盐即倒入待运。出灶房斜对面为盐工住房和工具堆放处,长20米,宽8米,另有配房一间,皆为小青瓦单檐歇山式顶。

  B、晒盐(水坝):从灶房右拐上30步石阶即到达卓筒井晒盐坝,坝长60米,宽20米,占地面积1200平方米。坝内耸立着醒目的晒盐架,从底到顶高5米,长15米,是竹木穿逗结构的人字形支架,支架上铺满荆竹桠,顶端放置木质天船。天船底部有伸向支架两端的与支架一样长的空竹筒,竹筒上钻有两排对着支架左右晒盐架的小眼。晒盐架侧有筒车,筒车象一个圆盘,高6米,直径5米,被一根横轴穿着,在圆盘的外圈上依次安上竹筒,每个长约30-50公分。圆盘的内圈安上木板,人在板上走动,促使圆盘旋转,将晒坝架下石坑中的卤水通过筒车外圈的小竹筒输送到晒盐架顶端的天船里,卤水通过天船底部接出的空竹筒的小眼喷射到荆竹桠上,卤水下滴,回流入石坑中。重复这样的操作,让卤水中的水份不断蒸发,待卤水浓度达到18-20度后,再输入滤缸过滤。坝西5米处有六根石柱支撑的小瓦房,长6米、宽4米,内设石质计量缸(器)五个、存卤水池三个,计量缸每个长2米、宽0.8米,存卤水池长5.5米、宽2米。从滤缸过滤后的卤水倒入计量缸,盛满后计数,再排入卤水池内暂存,待输往灶房烧制。

  C、井眼:深井处于大顺坡一台土的坡脚下,接近坡岩,占地7平方米,井处中央,圆形,直径15厘米,宋代。井内竹制套管直径为13厘米。套管三到五年更换一次。深井深130米,井后边60厘米立两根间距70厘米,高为60厘米的石质担车架,平车、花车的中轴两端置于担车架的凹口处。平车、花车皆为圆形木质车架,车架上缠绕放蔑,放蔑以铁钩连接已经放入井中的汲卤竹筒。井场周围以条石砌边,地面以石板镶砌。井场四角以木质大柱撑起一个茅屋,以避日晒雨淋。茅屋与卓筒井井眼垂直对应处有一个约25厘米的圆洞,圆洞上固定竖起一个高6米的蔑制引笼,为保证稳固,引笼还被三至六根长蔑牵扯在地上打桩固定。提起卤水时,长10米左右的汲卤竹筒从井里伸上篾制引笼,受引笼控制,汲卤竹筒则不会偏倒造成事故。老井深约150米,占地10平方米;广井深约138米,占地8平方米。深井和老井同在一台土,相距约45米,老井居一台土中间位置。广井地处二台土边沿临乡村公路处。三口井呈一折线,形成以老井为钝角的三角形。三口井卤水浓度都比较高,且每天取卤不竭。为了把卤水浓度提高到18-20度,就产生了上述晒盐的设施设备。

  (2)大英卓筒井钻井工艺流程:打井、散泥、下筒、修井

  卓筒井一般深约130米,井口大10-13厘米(直径),占地两平方米。井址的选择是有经验的老盐工根据山的长势、岩层的长势来决定,选择井址也叫“度脉”,“度脉”不准一是打成漏井,二是打成干窟窿。

  《中国古代井盐工具研究》记载:圜刃锉是现代深井钻头的鼻祖。根据明代宋应星《天工开物》的记载,卓筒井的钻凿方法是采用机械凿井的方法——冲击式顿钻凿井法,即使用一种如古代舂米的设备,利用杠杆的原理,将钻头——圜刃固定于碓头,然后足踏礁梢,带动锉头顿击井底而将岩石破碎为粉末,边顿击边加水,锉头在每顿击到一定程度之后又重新被提起,清理出井底被粉碎的岩浆,然后又作第二次顿击,如此循环往复,不断捣碎井底岩石和清出岩浆,使井身得以逐步加深,钻出一个圆形的井眼。

  钻井分为两个阶段:1、打大眼;2、打小眼。卓筒井的构成即大眼小眼。上层是大眼,口径15-25公分,深约50多米不等。大眼的作用是下牝牡相衔的楠竹筒(即套管)。楠竹筒的作用是隔绝洞壁上渗透出来的淡水,不许淡水进入井里。竹筒能否隔绝淡水,又是把井钻成功的关键。大眼钻至50米深,竹筒相应下50米,若不能隔绝洞壁渗透的淡水,这叫漏井,不能再钻,只有报废。隔绝了淡水就打(钻)小眼,将大杆(钻杆)顶端的大令牌头换成小令牌头,继续往下钻,直钻至100米多深,如果每天能产500-3000斤浓度7-10度的卤水就成了井。如是无卤就是选址不准叫干窟窿。

  卓筒井大眼在上,下套管隔淡水,小眼在下产卤。产卤的小眼经过岁月的流逝卤水腐蚀、地层变迁,有时洞壁也要垮塌,这叫“垮匡”。岩石填塞了产卤眼,就无法汲卤。有时,一些汲卤工具掉在井里或其它人为造成的障碍这叫“屙堆”,也无法汲卤。要汲卤必须排除故障。因此产生了修治井的工艺和工具。如果故障大、难度大,要修好一口井需时间一月或数月才能完成。要保持一口不出故障产卤的井很难。

  (3)制盐工艺流程:汲卤、晒卤、滤卤、煎盐

  筒匠用盐车(又名羊角车、花车)上的竹筒将卤水从井里汲出,卤水混浊,一般浓度在7-10度,这样的卤水咸低,耗燃料,成本高。为了把卤水浓度提高到18-20度,就产生了晒卤支条架、晒坝(也叫盐田)等晒卤工具和相应的工序。

  晒坝一般长60米,宽20米。支条架一般长约20米,高5米,结构如八字型,木质穿斗,支条架上辅满金竹桠,顶端做有“天船”。天船长10米,高1米,宽1米,天船安放在支条架顶的中部,天船底部有伸向支条架两端的与支条架一样长的空竹筒,竹筒上钻有小眼。在支架的一侧做有筒车,筒车像一个大圆盘,高6米,直径5米,被一根横轴穿着。在筒车的外圈上依次安上竹筒,每个长约30-50公分。在内筒车圈安上木板,人在板上(内径)走动,促使圆盘旋转,将坑中的卤水通过筒车外圈的小竹筒输送到天船里,卤水通过天船底部接出的长竹筒的小眼喷洒到荆竹桠上,卤水下滴,这样水份晒去了,卤水浓度达到18-20度后,再输入滤缸过滤。

  滤缸将卤水中的泥沙、杂质滤掉澄清再放入盐锅内煎盐。

  煎盐的地方叫灶房,俗名叫“场火”。卤水在盐锅中经高温逐渐结晶成盐(为了使盐洁白,颗粒晶莹,在煎制中加皂角、豆浆,同时提旦。注:旦为另一种矿物质,可点豆腐),灶匠将有水份的盐舀入盐仓中,过滤掉水份再把仓中的盐撮到炕上,将水份全部烘干,即成食盐。

  历史沿革

  卓筒小井发明于北宋庆历(1041-1048)年间。川北卓筒小井分布在蓬溪县、大英县、乐至县、乐山市等地。民国时期大量存在,解放以后逐渐淘汰。由于历史和自然的原因,目前仅大英县卓筒井保存有41口这样的盐井。

  《新唐书》:“长江(今大英县蓬莱镇)有盐”,大英县在唐代属长江县辖地。

  北宋苏轼《蜀盐说》:“自庆历、皇佑以来,蜀始创‘筒井’,用圜刃凿,如碗大,深者数十丈。以巨竹去节,牝牡相衔为井,以隔横入淡水,则咸泉自上,又以竹之差小者,出入井中为桶,无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之,一桶致水数斗。凡筒井皆用机械,利之所在,人无不知。”

  《蓬溪县志》(道光版)记载蓬溪县有盐井13所,大英县在清代属蓬溪县辖地。

  民国时期设大英盐务所,属川北盐务局河边盐场管辖。当时卓筒井镇拥有108个灶房、连同宋、明、清老井计1711眼井,年产盐4000余吨,销于金堂、乐至、安岳、大足等地。目前的9灶41眼井分布在关昌、青木、快活岭、三兴、英家桥、青和等六个村方圆6公里范围内,其凿井、吸卤、煎盐等生产工艺流程依然是宋代卓筒井的基本方法,它特续近千年,生产未中断,对研究中国盐业史和钻井史具有很高的历史价值,受到盐业专家高度赞誉。

  一九九0年县人民政府公布为县级文物保护单位。

  一九九一年省人民政府公布为第三批省级文物保护单位。

  二00六年其钻井工艺流程被中华人民共和国国务院公布为首批国家级非物质文化遗产。

  目前,卓筒井由大英县文物管理所使用管理。

  价值评估

  一、卓筒小井的历史价值

  卓筒井是北宋庆历(1041-1048)年间的发明,已有近千年的历史,有着悠久的历史价值,它是古代劳动人民勤劳和智慧的结晶。目前,以“凿地植竹”为特点的卓筒井仅在四川省遂宁市大英县卓筒井镇得以保留和沿袭下来,成为人类研究宋代卓筒井钻井技术惟一的实物资料。

  二、卓筒井的科学价值

  1、东西方钻井技术比较

  中国凿井方法

  (卓筒井) 西方早期绳顿

  钻井方法

  发明时间 1041-1048年 1808-1831

  钻井原理 冲击方法 冲击方法

  提升装置 绳索(竹蔑)绞车 绳索(钢丝)绞车

  动 力 人工踩蹬 人工踩蹬

  井身结构 竹质、木质套管 木质、钢材套管

  钻具结构 缓冲装置 转槽子 活环

  钻头结构 圜刃(圆柱体)属横刃型的钻头 铲刀(扁体状)属横刃型的钻头

  排泥砂装置 汲筒(底端刃牛皮碗的单向阀门) 捞砂筒(底端为球形阀)

  开采对象 天然卤水 天然卤水

  发明地点 中国四川 美国宾馆夕尼亚洲

  2、卓筒井技术的主要成就

  (1)首创冲击式钻井方法,与近代西方绳式顿钻钻井原理相同,但比西方早750多年。

  (2)首创套管隔水法与近代石油钻井中多层结构的套管原理相同,但比西方早400多。

  (3)首创世界钻井史中的第一只钻头,即“圜刃”型钻头,其结构与近代石油旋转钻井中采用的鱼尾钻头结构相似,但比西方创造的第一只钻头早750多年。

  (4)首创钻井技术关键工具——转槽子,其工作原理和功用,与近代西方钻井的重要工具活环相似,但比西方制造出的活环早700多年。

  (5)首创提捞法采卤,其工艺技术比西方早400多年。

  (6)首创康盆低压采气,在世界天然气开发史上;这一独具特色,绝无仅有的科技成果,比现代气井开采工艺毫不逊色。

  3、卓筒小井凿井技术的历史意义和作用:

  (1)人类第一次创造了凿井方法,取代了人工挖掘方法,揭开了人类开发储存于地下深处的矿产资源的历史序幕。

  (2)卓筒小井凿井技术,开西方近代绳式顿钻钻井方法的先河,导致了二十世纪西方发明近代石油旋转钻井方法的诞生。所以,中国凿井技术是近代“石油钻井之父”。

  (3)在盐卤凿井中发现了石油矿藏,掀起了世界性的大量勘探和开发,引起了一场世界能源的重大变革,对人类历史进程产生了极其深远的影响。

  ——引自《中国井盐科技史》

  4、卓筒井具有历史性、科学性、艺术性和唯一性。

  5、对人类文明的巨大贡献

  《中国井盐科技史》载:卓筒井的发明,对人类社会的文明和进步无疑作出了伟大的贡献,这种贡献无论从历史地位或者是对当今世界政治、经济、军事和科学技术的影响,堪与指南针、火药、造纸术、印刷术等重要发明媲美,它是继中国古代“四大发明”之后的第“五大发明”是近代石油钻井之父。

  中国卓筒井的钻井之技术比西方早750多年,与火药、造纸、印刷术、指南针一样对人类做出了不可估量的贡献。英国科学史专家李约瑟在《中国科学技术史》一书中认为:“今天在勘探油田时所用的这种钻探深井或凿洞的技术,肯定是中国人的发明,这种技术在汉代(公元前1世纪到公元1世纪)就已经在四川加以应用。不仅如此,他们长期以来所应用的方法,同美国加利福尼亚州在利用蒸汽动力以前所应用的方法基本相同”,“开创了机械钻井的先河”。注:这种钻井技术,李约瑟博士文中所谓深钻技术(Techique of Deep Drilling),显然指北宋时期中国人发明的卓筒井凿井技术,它的发明年代大致在1041-1048年间,不是在汉代,因为四川卓筒井凿井技术问世以前,都是采用人工挖掘方法,属于大口径浅井,而不是卓筒井小口径深井。《中国井盐科技史》。

  综上所述,卓筒井这一历史文物有着较高的历史价值、科学价值和独特的艺术价值,对推动人类文明的进程起到了不可估量的作用。

  相关研究情况

  1986年,徐朝鑫同志在四川省盐务局编写盐业志时,在原蓬溪县大英乡(今大英县卓筒井镇)发现了卓筒井。同时,自贡盐业历史博物馆的同志在考察四川井盐历史时,也意外惊喜地在这里发现了卓筒井群。尔后,便引起了自贡盐业历史博物馆和北京清华大学撰写《中国盐业科技史》的专家、教授们的高度重视,他们于1987年7月至卓筒井现场考察了10天,录制、拍摄了大量珍贵的资料,并收录于《中国盐业科技史》,自贡盐业历史博物馆还在此收集了两汽车文物,在其盐业历史博物馆的重要位置展出。此后,大英卓筒井的研究便一直不断,至今仍有国内外专家学者对此兴趣浓厚。

  北宋大文豪苏轼(东坡)在其《蜀盐说》中有如下描述:“自庆历皇祜以来,蜀始创筒井。用圜刃凿,如碗大,深者数十丈,以巨竹去节,牝牡相衔为井,以隔横入淡水,则咸泉自上,又以竹之差小者,出入井中为桶,无底而窍其上,县熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之。一筒致水数斗。凡筒井皆用机械,利之所在,人无不知。”苏轼描述的筒井,与大英卓筒井完全相同。北宋画家文同在其《丹渊集》中载:“……凿地植竹为之卓筒井,以取咸泉鬻炼盐色,后来其民尽能此法,为者甚众。”文同之说,已证明卓筒小井在北宋时期大量存在。唐《元和郡县志》:“方义(今遂宁)、蓬溪诸县有盐井。”是什么盐井?是卓筒井吗?再看《新唐书·地理志》:“蓬溪盐井属华池厂。其井口如碗大,但容盏大竹筒,用铁锥凿井数十丈,得咸而煎之。”这描述,无疑是指蓬溪的卓筒井。而唐《元和郡县志》之“方义(今遂宁)、蓬溪诸县有盐井。”指的就是卓筒井。这就是说,卓筒井在唐代便存在了,而且就在蓬溪。大英于1997年12月建县(原属蓬溪县),而古代盐井又主要是在“老三区”,即今大英县。而北宋苏轼、文同的记述,更说明卓筒井在宋代更加成熟,并广泛地应用。在什么地方应用呢?按《新唐书·地理志》与唐《元和郡县志》之说,蓬溪在唐代便使用卓筒井了,(今大英县)在宋代当然会使用,而且随着当时盐业经济的突飞猛进,大英卓筒井制盐已如北宋画家文同所述“……其民尽能此法为者甚众。”再看《蓬溪县志·盐政》载:“明时蓬邑盐井共计3700余眼。”这三千七百余眼井的情形肯定是这样的,一部分是唐宋时期的老井,一部分是明代依唐宋卓筒井之法开凿的明代新井。综上所述,宋代卓筒井在今大英县卓筒井镇有大量的遗存,如古代以“老井”定名的卓筒井至今使用,更有纪念齐国宰相管仲(盐神)的“老管井”(有世代传唱的当地歌谣:管仲师兄施大贤,鲁班造车圆又圆,筒匠打水灶匠烧,烧出花盐万万担)。

  (图/文:苟熙海)

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