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1、住牲口棚的老农民，如何成就油服巨头贝克休斯？

他没有斯伦贝谢的高学历，也没有哈里伯顿的少年得志。但他敏锐而勇敢地抓住了时代赋予的机遇。

作者 | 羲之书童 蒙苏

贝克休斯曾经是世界三大油田服务公司之一，尤其以石油钻完井工具及服务闻名于世。

实际上，这是一家既老又新的企业，说她“新”是因为公司是于1987年由贝克公司和休斯公司合并而成，说她“老”是因为贝克公司创始人在三大服务公司创始人年纪最大。

卡尔·贝克比康拉德·斯伦贝谢要大5岁，比厄尔·哈里伯顿要大19岁，可是除了年纪大好像没什么优势了。

他没有斯伦贝谢的高学历，人家毕业后就留校成为矿业学院物理学教授；他也没有哈里伯顿的少年得志，人家在26岁就找到了人生的方向，并成立新法油井注水泥公司。

虽然有这些“不足”，但是贝克在一生的摸爬滚打中同样让公司绽放光荣，一如他绚丽的人生。那么他是如何完成人生的逆袭？

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斯伦贝谢、贝克、哈里伯顿

01 艰难起步，油井司钻闯未来

才干了半个月，他的衣服被人偷走，几乎失去了一半财产！

1873年，鲁宾·卡尔·贝克出生于美国加利福尼亚，这时著名的德雷克井钻了14年，后来闻名世界的标准石油刚成立三年。

因为家庭条件比较贫困，贝克也没有条件念大学，很早就开始在农场务工，可是农活干得很累又挣不了什么钱，一个小村再也无法承载少年的雄心。

于是22岁的时候，他就离开农场去闯天下，走到火车站时已把钱花完了，只好在一家采石场做工，一天挣两美元。

他白天采石，晚上住牲口棚，生活的困窘可见一斑，才干了半个月，他的衣服被人偷走，几乎失去了一半财产。

这时贝克听说洛杉矶附近发现了油田，于是便用采石头挣得的24美元买了衣服和车票，来到洛杉矶口袋里只剩下95美分。

他在洛杉矶先是赶马车运原油，一天挣95美分，后来改做油田上的油井泵工，一天可以得两美元，一年后，他当上了钻井承包商埃尔文·卡尔的司钻，但是干了几个月却拿不到工资。

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因为都是苦出身，贝克在新的地方陆续交到一些朋友，老板不发工资，几个朋友聚在一起一讨论，“要么咱们自己干吧！”

几个人于是凑钱买了一部小钻机，当起了钻井承包商。后来，干脆租下井场，打了油井出售。

1899年，由于患气喘病，27岁的贝克迁到气候干燥的科林加地区，继续承包钻井，因为娴熟的技术他打出著名的“兰鹅”自喷井，一下让他在圈内出了名。

1900年，贝克在克恩河油田上为油公司钻了20口油井。在新世纪开始的时候，他已经成为美国西部最有名的钻井能手之一。

口袋里有了钱，他一想，与其一直为人服务还不如自己有油田，于是1901年他自己买下一些地下有油的土地，办起了苏必利尔石油公司，两年后，他创办了科林加石油公司。

同时，贝克向金融和其他方面投资，1906年他参与建立了科林加第一国民银行，一年后，他又参与办了科林加电力与天然气公司，1907年他已是几家公司的股东。

虽然贝克的生意不断扩大，但是主要精力还是在老本行——钻井。

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02 凭借发明，经济牛熊绽光彩

潮水退去才知道谁在裸泳！险恶的经济环境让很多石油工人失业。

回顾各个服务公司，不论是斯伦贝谢的测井新技术还是哈里伯顿的固井新方法，虽然创始人的人生际遇各异，但是有一个成功的核心因素，他们都是勇于直面问题、解决问题的专家。

因为抓住市场机会可能会让你一时致富，要想在市场中常青就必须有核心技术产品，这应该是所有服务公司学习的。

虽然贝克没什么学问，更没受什么正式教育，但是在工作中他针对问题总是毫不妥协，总结起来，他正是靠着三项发明让人生实现腾飞。

一、偏心钻头：科林加地区，遇上了硬地层套管下不去，许多钻井承包商没了方法，30岁的贝克设计出一种顿钻用的偏心钻头，可以冲击硬岩层，形成比套管直径大的井眼。

二、套管鞋：这是贝克34岁的发明，套管鞋下部呈锥形，下端有齿，像凿子，可以安在油井套管的下端铲平井壁，革新了原来的钢线绳冲击钻具钻井方法。

三、水泥承转器：这是贝克39岁的发明，这是一种固井用的工具。不过因为此时贝克没有制造能力，因此只好把产品专利授权给别人生产，不过每月可以获得600-1500美元的专利使用费。

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如今已很难找到贝克当年发明的套管鞋的样子，这是现在市场上生产售卖的套管鞋

经过六年的使用，市场反应良好，贝克于是决定与其转让给别人，不如自己办厂生产和销售。

于是1918年，45岁的贝克办起了贝克套管鞋公司，这就是贝克石油工具公司的前身。

他在加利福尼亚科林加买下了一座小机器制造厂，这个工厂总共只有两台车床、一台钻床、一台锯床、一台牛头刨床和一台车管子丝扣的机床，车间面积约316平方米。

1922年，贝克把公司总部迁到洛杉矶，主要生产钻井工具接头。并聘请了一位25岁的德特·萨特负责管理，营业收入从11万美元一下子上升到18万美元。

与此同时，50岁的贝克又发明了装有回压阀的套管鞋——“贝克浮鞋”。并推出了一整套完井用的设备和工具，在制造的浮鞋中采用了电胶木和水泥，并形成了行业标准。

到1928年，贝克套管鞋公司生产的远不止贝克套管鞋，产品包括石油钻井用的多种井上井下设备，包括大钳、钻具、取心筒、钻杆浮阀等，公司改名为贝克石油工具公司。

可是美国迅速过完20世纪20年代的“狂欢时代”，1929年底，美国股市突然崩溃，引发了百年一遇的经济大萧条，大批企业倒闭。

1930年10月在东得克萨斯发现了美国有史以来最大的油田，到1931年6月初，这里就钻成了1000口油井，日产量超过了100万桶，相当于当时美国全国需求量的一半。

经济学告诉我们价格是由供需决定，既然供远远大于求，半年后油价猛跌到80美分一桶，不久跌到13美分一桶，一大批找油者陷入困境，钻井活动大大减少。

潮水退去才知道谁在裸泳！险恶的经济环境让很多石油工人失业，起初公司也解雇了一些工人，但56的贝克没多久开发出推出的射孔枪、K型水泥承转器，一时成了当时的抢手货。

1933年，公司的经营就开始回升，1936年，产品销售已恢复到以前水平，贝克公司又在休斯敦新建了一座制造工厂，满足美国中部地区油气勘探对工具的需要。

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03 跨国发展，工具产品销世界

我这些发明的事都是晚上躺在床上想出来的。

随着石油工具产品在美国国内的市场份额的扩大，贝克公司迅速启动也逐渐开始了国际化战略。

1936年，贝克首先派遣技术人员到国外尝试销售旅游，这是它开始开拓海外市场的尝试，也是它走向世界的开端。

不过没过几年，随时日本袭击珍珠港，美国正式加入二战，所有的美国工厂都转为生产军用设备，贝克也不例外，主要提供大炮和坦克的部件。

与此同时，战争也加大了对石油的供给，石油的勘探与生产活动加紧进行，给石油服务企业带来了新的机遇。

贝克公司在扩大营业网的同时，陆续推出了一批新产品：旋转液力伸张式井壁刮刀、桥塞以及承托式采油封隔器等。

二战以后，石油工业在世界各地蓬勃发展。贝克石油工具公司继续在国内扩张，仅1947年一年，就在加利福尼亚、得克萨斯等15个州的16个城市开设了新的经营机构，在纽约成立了出口机构。

从1948年到1957年，又先后在国内16个州设立了50多家分支机构，1952年在洛杉矶开设了又一家新制造厂。

与此同时，贝克公司重启了国外市场的开拓。1949年，贝克公司成立了贝克国际公司，首先打进加拿大和委内瑞拉。

20世纪50年代初，联邦德国一家制造商法格罗公司受让贝克的技术，从1954年起在联邦德国制造贝克的产品。

1957年4月，贝克以85岁高龄退休时，他持有125项美国专利、12项非美国专利，第二年离开了人世。

有人曾经问贝克，怎么能做出这么多发明创造？他回答说：“我这些发明的事都是晚上躺在床上想出来的。”

虽然不像哈里伯顿那样少年得志，也不像斯伦贝谢那样受到很高的教育，更不像霍华德·休斯那样含着金钥匙出生，但是贝克用一生的勤劳和坚韧不断发明，终于给石油以进取，给岁月以生命。

此后西奥多·苏特接过了主持公司的接力棒，贝克公司继续向跨国公司发展。在几十年的发展中，贝克休斯公司通过收购等方式吸收了油田服务行业的许多公司。

1915年的休斯石油工具公司

在贝克石油工具公司不断扩张的时候，休斯石油工具公司却逐渐走向没落，1987年，两家公司合并形成熟知的贝克休斯。

04 并购壮大，进入世界顶尖油服行列

所有人都记得，是卡尔·贝克开启了那个辉煌时代。

合并后的贝克休斯开启了一系列油田技术公司的收购整合模式，让她愈发完善了包括钻井、完井和油气井生产的各类产品和服务：

完井服务：Brown Oil Tools, CTC, EDECO, Elder Oil Tools；

钻井液：Milchem and Newpark；

泥浆录井：EXLOG；

定向井钻井及钻头：Eastman Christensen and Drilex；

随钻测井：Teleco；

打捞工具及服务：Tri-State and Wilson；

人工举升：Centrilift；

s化学药剂：Aquaness, Chemlink and Petrolite；

地震勘探及录井：Western Atlas

这是贝克休斯集大成、向油田技术服务世界巨头迅速迈进的时期。这段自我壮大、强筋健骨的时期，让它与斯伦贝谢、哈里伯顿并肩而立，成为世界顶尖的三大油服企业。

2014年，贝克休斯又收购了开发油田数据传输和分析软件的Perfomix公司，增强了贝克休斯在工具集成、数据实时监控及分析的现代化、可视化、标准化平台方面的竞争力。

与此同时，全球石油行业迎来油价暴跌，油服公司进入艰难生存时期。2014年11月，哈里伯顿与贝克休斯宣布尝试开启并购，由哈里伯顿以346亿美元的价格收购后者。直至2016年5月，这次合并宣告失败。

6个月之后，GE油气正式宣布了收购贝克休斯计划，GE将持有新公司62.5%的股份。传统油服联姻数字技术，这次并购被看作是对油服行业的重新洗牌，将造就一个更大、更强、注重长期发展的油服公司，可能为石油行业带来革命性的改变。

贝克休斯最后一任CEO Martin Craighead表示，在追求成为油气全产业链公司的路上，贝克休斯迎来了具有里程碑意义的一天。他自己也成为新公司的董事会副主席。但是辗转百余年，所有人都记得，是卡尔·贝克开启了那个辉煌的时代。

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2、套管鞋在什么位置

套管鞋在什么位置

套管鞋在上端与套管相接的位置。

套管最容易压漏的位置是地层承压最薄弱的位置，因此，钻穿套管鞋后要做地层漏失实验。确定下个井段使用最高泥浆密度上限，检验套管固井质量。随着地层深度的增加，地层压实程度也增强。因此下部井段钻进最薄弱的位置是套管鞋处！

套管鞋短节的主要材质：

有J55、K55、N80、L80、C90、T95、P110。热轧工艺圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径（或减径）→冷却→矫直→水压试验（或探伤）→标记→入库。

冷拔（轧）无缝钢管圆圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油（镀铜）→多道次冷拔（冷轧）→坯管→热处理→矫直→水压试验（探伤）→标记→入库。

钻井时套管鞋处地层最容易压破,为什么?

随着井深的增加，井筒内的液柱压力也增大。以套管鞋为界，上部地层有套管的保护，下部地层随着深度的增加压实程度越大，破裂压力也会增加，最终导致套管鞋处破裂压力最小。一旦发生气侵等问题，则套管环空回压增大，将会导致套管鞋处的环空梯度最大，此处最容易破裂。

denm=(dene*L+dP)/L 假设denm为地层破裂当量密度，L为井深，dP为环空回压，dene为发生地层破裂时钻井液密度。假设denm为常数，当L越小，则dene越小。套管鞋处深度L最小，破裂地层需要的钻井液密度dene最小，当然此处容易被压破了。

潜孔锤钻进

用于水文水井的潜孔锤按驱动孔底冲击器的循环介质不同,也分为液动潜孔锤钻进(通常称为液动锤)和气动潜孔锤钻进(通常简称为潜孔锤)。液动潜孔锤已有SC-150型系列产品,主要用于φ150～260mm的基岩水文水井钻探。气动潜孔锤是以压缩空气作为循环介质又同时作为驱动孔底冲击器动力的钻进方法,称为潜孔锤钻进。它是一种高效率的优良钻进方法。在硬岩钻进中比回转钻进的效率高几倍至几十倍,因此在水文水井及其他钻探行业中发展很快。

潜孔锤钻进需配备较大风量和风压的空压机、气动潜孔锤和潜孔锤钻头等机具。

有关潜孔锤类型及其结构和工作原理等内容请参见本章第一节第六部分的内容。

(一)潜孔锤钻头

潜孔锤钻头的种类很多,但从碎岩的硬质合金的形状可分为两种,一是刀片刃钻头,另一种是柱齿钻头,如图4-35所示。前者用于一般软地层,后者用于硬地层。

图4-35 潜孔锤钻头

潜孔锤钻头比常规回转钻进钻头在井下受力情况复杂,所以结构也比较复杂。一般刀片刃钻头的刀片刃排列呈十字形、X形或采用超前刃等形式。柱齿钻头的合金几乎都采用过盈冷压固齿方法。潜孔锤钻头直径,我国目前常用220mm。国外大口径超级潜孔锤直径可达762mm,而集束式大口径潜孔锤可钻出1016mm直径的钻孔。

(二)潜孔锤钻进规程参数

1.风压

潜孔锤的冲击频率和冲击功都与风压有关。当风压从0.6MPa提高到1.03MPa时,钻进效率可增加一倍。

目前,国产潜孔锤按其所需风压的不同有两种。低压潜孔锤所需的风压为0.5～0.7MPa,高压潜孔锤所需风压是1.2～2.2MPa。

在使用潜孔锤钻进时,除去潜孔锤正常工作所需的风压外,还要加上随钻孔深度的增加和克服水位以下的水柱压力所增加的压力。生产中常采用串联增压器的办法,使风压增大。

2.风量

潜孔锤钻进速度快,单位时间内所产生的岩屑颗粒大且量重,需要较大的风量才能使孔底干净。对于潜孔锤本身也有一定的额定风量才能正常工作。如 W-200型潜孔锤的额定风量为10～20m3/min。

从试钻情况看,当井内上返风速大于15m/s时,潜孔锤才能发挥良好的效果。因此,要求风量要保证井内上返风速大于15m/s。

国内生产单位大多拥有9m3/min的空压机,使用该机钻进水井钻孔时,风量显得不足。常将两台或多台空压机并联使用,可解决风量不足问题。

3.冲击频率

当风量和风压均达到潜孔锤所要求的额定值后,一般潜孔锤的冲击频率为600～1000次/min。

4.钻压

潜孔锤钻进,必须保持钻头始终不离开孔底,因此必须施加一定的孔底压力。但如钻头压力过大,不仅不会增加钻进速度,反而会加速钻头的磨损。如使用直径为φ100～300mm的潜孔锤,钻压在10～18kN时,钻进效率最佳。

5.转数

由于潜孔锤碎岩呈块状,故转速不要求太高。一般规律是,球齿钻头的磨损与转数成正比,岩石愈硬,研磨性愈高,转数应低些。

转数大小与潜孔锤的最优转角和冲击频率有关,其三者关系为

地勘钻探工：初级工、中级工、高级工

式中:A为最优转角(°);n为钻具转数(r/min);f为冲击频率(次/min)。

如最优转角取11°,冲击频率为600次/min,则可求得钻具转数为18r/min。转数也可由钻头每回转一周,进尺10mm的经验关系求得。即

钻具转数/钻进速度=1.6 (4-6)

例如,小时效率为12.2m/h时,钻具转数n=12.2m/h×1.6=19.5≈20r/min。

(三)潜孔锤跟管钻进方法

潜孔锤钻进用于基岩水井钻探,取得了非常好的效果。但对极其松散的流砂层、卵砂漂石层、回填土层及第四系覆盖层,则无法采用常规潜孔锤钻进方法。因而出现了潜孔锤跟管钻进法。

1.潜孔锤同步跟管钻具作用原理

这种钻具的钻头能在套管底部钻出大于套管外径的钻孔,使套管能顺利地跟进;在提钻时又能使扩孔钻头方便地缩回,使整个钻具能从套管中提出。图4-36所示为跟管钻进钻具组合图。它由潜孔锤、导正器、偏心扩孔钻头、中心钻头、偏心护套、砂土层用锥形钻头和套管鞋等组成。并根据需要可附加扶正器、取粉管、排粉罩,或者使用双壁钻杆加有封隔器的正反接头用于中心取样钻进。

钻进软硬夹层的地层时,钻具组合为:

1)外层。排粉罩-套管-套管鞋。

2)内层。钻杆及扶正器-潜孔锤-导正器-偏心扩孔钻头-中心钻头。为防止风量不足吹不出较大粒径的岩屑而造成卡钻,在潜孔锤上方装有取粉管。

图4-36 跟管钻具组合图

1—钻杆;2—排粉罩;3—扶正器;4—套管;5—取粉管;6—潜孔锤;7—导正器;8—套管鞋;9—偏心扩孔钻头;10—中心钻头;11—沙土层锥形钻头;12—偏心扩套;13—双壁钻杆;14—封隔器;15—正反接头

用双壁钻杆进行中心取样钻进时,加上带有封隔器的正反接头,取消排粉罩和取粉管。钻进时,空气或泡沫从钻杆进入潜孔锤使冲击器工作,冲击器活塞冲击导正器,导正器偏心轴上套着偏心扩孔钻头,前端用丝扣连接着中心钻头。当钻具正向回转,偏心扩孔钻头由于惯性力和井壁摩擦力张开,并在开启到最大位置后被导正器上的挡块限位。冲击力由导正器传给中心钻头和偏心扩孔钻头,对孔底岩石进行破碎。偏心扩孔钻头扩出大于套管外径的通道使套管能不受孔底岩石的阻碍而通过。当套管外壁的摩擦阻力过大,套管停止跟进时,由于内层钻具继续向前破碎岩石,直到导正器上的台肩与套管鞋上的台肩接触,此时导正器将潜孔锤传来的冲击力部分施加给套管鞋,再加上钻压,迫使套管鞋带动整个套管柱与钻具同步跟进,保护已钻孔段的井壁。

导正器表面开有提钻吹岩屑的风孔,与潜孔锤外壳底部接触的地方也开有风孔,以利吹孔时能使大量的空气从套管内部上返,并将夹在该部位的黏土清除。偏心轴上开的风口可对偏心扩孔钻头进行冷却并防止岩屑卡住扩孔钻头;大部分压缩空气由中心孔通过中心钻头的风道直接冲洗孔底已破碎的岩屑。岩屑通过开在导正器表面的风槽进入套管并被上返的高速气流或泡沫带出孔外。

钻具工作时,导正器表面和台肩上的通孔分别被套管鞋内表面及潜孔锤底部封闭,大量的空气进入钻头工作区,对钻头进行冷却和清洗孔底;提钻吹孔时,台肩上的通孔开启,由于孔底空气阻力大,大部分空气将从台肩上的通孔向上吹除套管内的岩屑。钻具再往上提,导正器表面的气孔也开启,气流对套管内的岩屑进行强力吹除。并经排粉罩排出套管或经正反接头进入双壁钻杆中心管排出钻孔。

钻进结束需提钻时,应稍稍反转钻具,使扩孔钻头又依靠与孔底的摩擦阻力而收回。于是整个钻具外径小于套管内径,即可将钻具提出钻孔或进行配接钻杆和套管的工作。

钻进黏土层和砂土层时,可不用偏心扩孔钻头,并将中心钻头换成锥形钻头钻进,利用土层在高频振动下的“液化”现象来切削地层实现跟管。

2.潜孔锤跟管钻进工艺

1)采用潜孔锤跟管钻进时,最好使用动力头钻机,以便一次跟进较长的套管。

2)为保证打直孔,第一根套管的安放不得偏斜,将套管的垂直度控制在2‰以内(允许偏差为3mm/m)。套管应采用左螺纹连接或焊接,以防套管脱落。

3)最好使用泡沫钻进,利用它的润滑性能,使套管顺利地跟进。

4)钻进时转速以18～25r/min为宜,不可开高转速;钻压应根据地层而定。使钻进速度保持平稳为好。

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