顿钻：“中国文化最壮观的应用”

余生忆谭

顿钻，亦称冲击钻，自古流行于四川自贡地区的井盐深钻及汲制技术，被誉为“世界石油钻井之父”。

顿钻的“顿”字，解释为“忽然、立刻、一下子”。顿钻是利用钻头在钻井过程中突然施加压力，使钻头迅速进入地层，从而实现钻深井的一种方法。

顿钻利用地面提升设备（如钢丝绳）将钻头提离井底，再通过自由下落产生的冲击力破碎岩石。钻井过程中需交替进行钻进和捞砂（清除岩屑），无法连续作业。此工艺被古人形象地称作“卓筒井”法。

传统顿钻，是北宋时期发明的绳式深井钻探设备，为中国古代重大发明之一，被英国著名科学史学家李约瑟称为“中国文化中最壮观的应用”。

井盐技艺的发明，催生了绳式顿钻钻井技术的出现，使地底深处的天然卤水得到了开采。冲击式顿锉钻凿技术的发源地，是被誉为中国盐都的自贡市，这一技术经历了东汉至宋初大口浅井的孕育期、宋代卓筒井的转型期，以及明代至清代小口深井的成熟期等发展阶段，有近2000年历史。

传统顿钻通常包括碓架、绳索与加重杆、圆刃钻头、搧泥筒和下木竹套管等部件。前两部分与铁质钻头构成一个以人力或畜力为动力、上下往复运动的机械装置，而钻头与后两部分则分别对应冲击式钻凿、取出岩屑和固井并隔绝地表淡水的三项关键工序。

顿钻（冲击式顿钻凿井法）作为中国古代一项革命性的钻探技术，其发明与发展不仅深刻影响了中国井盐与天然气的开采史，更被国际学术界誉为“现代钻井技术的先河”，甚至被称为“中国第五大发明”。《顿钻吟》曰，“顿钻如剑破岩层，铁骨铮铮显神威”“光芒四射照天地，锐利无比斩蛟龙”。

顿钻的发明与井盐的开采关系密切。盐是人类日常生活的必需品和官府管控的重要资源。由于自然分布不均衡，部分地区需用凿井的方式从盐岩层开采盐矿。尽管被称为井盐凿井的技术很早就出现在世界多个地区，但顿钻与深井钻探技术的发明，至少经历了上千年的技术累积期和数百年的完善期。

井盐凿井自战国末期开始，至北宋发明比较成熟的顿钻和“卓筒井”法。苏轼在《蜀盐说》中详细记载了其工艺：“用圆刃凿山如碗大，深者数十丈……以竹筒隔横入淡水，则咸泉自上。”在此发展过程中，人们不断改进和发明品类丰富的凿井、修治井、汲卤的系列工具，改善了钻井及汲制技艺，还开发了天然气。

可以说，顿钻的发明和演化，伴随着一个长期相关工具的发明和工艺的创新。明代《天工开物》记载了钻井、汲卤和煎盐的工具与工艺流程。

清道光十五年（1835年），自贡市大安区钻凿了一口深1001.42米的深井，其125米以上井径11.4厘米，以下至井底10.7厘米，是当时的世界钻井之最。

井盐深钻及汲制的技术优势，还促进了云南等地资源优势的形成，也拓展了世界其他地区的人们对盐业资源的认知与开采。李约瑟在《中国科学技术史》中指出，中国顿钻技术通过贸易与文化交流传入西方，直接启发了现代石油钻井技术，西方直到19世纪才在蒸汽动力支持下实现类似突破。

2006年5月，自贡井盐深钻汲制技艺经国务院批准，列入第一批国家级非物质文化遗产名录。2019年11月，自贡井盐深钻汲制技艺被列入国家级非物质文化遗产代表性项目保护单位名单。

（作者系国家教育咨询委员会委员、中国科技馆原馆长）