北宋“圜刃”銼：人類鑽探史上發明的第一個鑽頭
北宋中期，卓筒工藝的開創，乃是我國也是世界最早發明的鑽井技術。這種工藝技術，與現代石油(包括天然氣)工業中應用的頓鑽鑽井方法類同。它比美國創造的頓鑽技術至少要早七個多世紀。
關於卓筒井的出現，北宋蘇東坡、文同、範鎮三位四川名人，在他們的著作中，都有明確的記載，其中蘇軾記述最詳盡：
“自慶曆、皇祐(1041-1054)以來，蜀始創筒井。用圜刃，鑿如碗大，深者數十丈。以巨竹去節，牝牡相銜(公母榫連接)為井，以隔橫入淡水，則鹹泉自上。又以竹之差小者出入井中為桶，無底而竅其上，懸熟皮數寸，出入井中，氣自呼吸而啓閉之，一筒致水數鬥。凡筒井皆用機械，利之所在，人無不知”。
蘇軾不愧為文豪，文筆非常簡練，介紹卓筒井的內容十分豐富。卓筒井的發明，其工藝技術主要特點和成就，是開創了現代深井(如鹽井油氣井)的維形，即包含了現代鑽井三大基本程序，或稱三大基本要素：第一，用圜刃鑽頭破碎岩石；第二，用泥筒取出井內的巖砂(岩屑);第三，下木竹套管固井保全井壁。
一、世界鑽井史上發明的第一個鑽頭——“圜刃”銼
“圜刃”銼是人類鑽探史上發明的第一個鑽頭。它的發明，創造了現代深井鑽頭的雛形，因而，成為現代鑽頭的始祖。
鑿井鑽頭的發明和發展，同其事物進展一樣，由簡單到複雜，由低級到高級，即早期的“圜刃”鑽頭髮展到現代的魚尾鑽頭、齒輪鑽頭、渦輪鑽頭及巴拉斯鑽頭。
現代深井鑽探技術，尤其目前世界上超深井的鑽井鑽頭和基本原理，追根溯源，它的祖先乃是我國北宋初發明的“圜刃”鑽頭和“卓筒井”工藝的繼承和發展。
11世紀中葉，中國四川井研鹽區的井匠技師們，經過長期的探索和實驗，在世界上最早研製成功了第一個深井鑽頭—— “圜刃”銼。
“圜刃”是開創卓筒井的鑽頭，它的形制和結構，根據蘇文的記載和古代鑽頭及鑽井原理等進行考證，認為：蘇軾以“圜刃，鑿如碗大”六個字，描繪了“圜刃”鑽頭的基本形狀。其一，圜刃鑽頭原始形狀呈圓形；其二，在圓形的鑽頭上有刃鋒；其三，銼頭的直徑與碗口(徑)相當；其四，碗的口徑就是“卓筒井”的井徑。
因圜圓相通，圜和刃的結合，故名“圜刃”銼，即“圜刃”鑽頭。圓為主體，其底部橫凸“一”字刃，鋭利，易於破碎岩石。由於這種鑽頭先進，井匠在地面操作機械，鑽鑿卓筒井，比漢唐時期，人工手持鋤、鍤、鍬等原始農用工具於井下艱苦作業，挖掘大口鹽井，具有鑽井工藝先進、工效高、勞動負荷輕、獲利豐厚等優越性。因此，“圜刃”鑽頭的問世和卓筒井的誕生，是世界鑽井史上一次大革命。同時為現代深井鈷頭的出現和發展奠定了基礎。
無獨有偶，繼我國圜刃鑽頭和卓筒井發明700多年後，美國人拉夫納兄弟倆開始用衝擊式鑽井的方法，即一種十分簡單的機械原理，開創了“卓筒井”似的鹽井，其井深18米(59英尺)，鑿井鑽頭直徑7.6-10.2釐米(3-4英寸)，是用鑄鋼製作的，它的規格、形制與“圜刃”鑽頭大致類同。
二、世界鑽井史上最早研製的第一個井下取巖(屑)工具——“泥筒”
北宋初，用圜刃鑽頭開創的卓筒井，是一種衝擊式頓鑽方法，它與現代石油(天然氣)工業中所用的繩式頓鑽鑽頭技術基本相同。
在衝擊式頓鑽鑽井中，及時取出井內粉碎的岩屑，十分重要。一是能提高鑽井速度，加快進度；二是能及時考察井身質量是否符合要求(即是否出現井斜或並身不圓的情況)，如鑽井質量不符合要求，便立即採取措施，進行處理、糾正；三是在鑽井時，發現了新的來水(滷水)和天然氣的徵兆，必須推水或多搧泥，直到井底泥砂(岩屑) 搧淨，推水把氣拉順，以免所出的西水或天然氣受到泥砂的阻塞和影響。
在長期的鑽井實踐過程中，四川自貢鹽場的匠師總結了一條寶貴的經驗：“黃滷推砂，黑滷推氣。”即把井內泥砂取淨後，岩層裂縫不受泥砂的阻塞，滷氣流動暢通，可獲取豐富的滷氣。
為取出進底的岩屑，我們的先民發明了“泥筒”。蘇軾在《蜀鹽説》中述到：
“又以竹之差小者出入井中為桶，無底而竅其上，懸熟皮數寸，出入水中，氣自呼吸而啓閉之，一筒致水數鬥。”
由此得知，當時不僅發明推滷汲筒，而且也發明了搧“泥筒”。汲筒和泥筒有區別，但工作原理完全相同，兩者都是竹製，筒底“懸熟皮”(即單向閥)，入水則啓，出水則閉。因巖砂和泥水在筒內下墜，熟皮受壓緊貼簡底，不泄漏。通過泥簡在井底一上一下來回往復運動，水與岩屑混合，由閥門進入筒內，然後提出地面，以達到清除井底岩屑之目的。如果沒有發明搧“泥筒”，卓筒井也是無法鑽成的。為此，搧“泥筒”的發明，十分巧妙地解決了鑽井取砂的一大關鍵問題，從而為向地層深部開拓提供了可靠保障，標誌着我國古代鑽井技術已達到了一個新階段。
現代西方如美國標準頓鑽鑿井應用的“撈砂簡”(又名“抽砂筒”)，其工作原理、操作方法，同我國900多年前發明的搧“泥筒”基本一致。
而現代旋鈷法鑽進，則採用機械動力加壓力，促使井內液體循環流動，不斷將岩屑從井中返出地面，實現了鑽井不停、除砂不斷的新工藝，這是繼“泥筒”取砂法之後又一次重大的突破。
三、世界鑽井史上最早創造的鑽井保全井壁及止水的方法——下“木竹”套管固井
卓筒井在11世紀中葉問世，同時也創造了楠竹製作成套管，下入井中，構成井壁，解決了鑽井、生產兩大難關：其一，保護井壁。竹製套管下入井內固井，可防止因井壁(鬆軟地層)的垮塌，發生井下卡鑽事故，從而保證了大口(竅)以下裸眼井段鑽井的安全；其二，止水。封隔上部地層淡水滲入井中，避免淡水沖淡了天然水的礦化度，確保鹽井下部生產層鹹鹵的開採。
因此，蘇軾説：“‘卓筒井’深者數十丈，以巨竹去節，牝牡相銜為井，以隔橫入淡水，則鹹泉自上。”由此可知，竹製套管，其結構是利用大楠竹通節中空，“牝牡相銜”(即公母棒連接)的竹筒。南宋愛國詩人陸游在四川榮州(今四川榮縣)做官時，親自看到的卓筒井“絕小”:“榮州，則井絕小，僅容一筒，真海眼也。”鹽井下入竹製套管止水，即“隔橫入淡水”和保護井壁的功用，這同現代石油(天然氣)鑽井中下鋼管固井的目的和作用是一致的。
古代井匠利用竹製套管是與四川盛產楠竹、斑竹密切相關的。四川土地肥沃，氣候温和，雨量充沛，地下濕潤，宜於竹子生長，因而竹林遍佈，各地竹子用途非常廣泛，民眾就地取材，用竹子製成日常生活需要的各種器物，如竹房、竹門、竹蓆、竹椅、竹筐、竹架，到農業灌溉等都廣泛使用竹子，簡直是竹的世界。
北宋四川大文學家蘇東坡，目睹了竹子的廣泛用途，尤其是與人們生活有着密切關係，曾深有體會地説：“可使食無肉，不可居無竹”。
四川竹子材源豐富，同時又有獨特的優點：伸直挺拔，具有天然圓形管狀；質密堅硬，有較高的抗拉、抗壓強度；耐腐蝕性能強，作套管固井壽命長達20～50年；產地廣，材源豐富，價廉物美；加工製作簡便等。如川北有的地區，現在遺存的卓筒井，仍是用楠竹或斑竹作套管固井，為北宋“始創筒井”提供了實物見證。
為此，我國木竹固井技術的創造和發展，無疑為現代鑽井固井技術開闢了道路。
在我國北宋“圜刃”鑽頭和“卓筒井”發明之後，俄國和美國的鑽井技術相繼得到發展。據兩國史載，初始置的鹽井，仍是一種小井，同我國北宋發明的卓筒井非常近似。
據俄國和美國早期的鑽井史看來，俄國的鑽井技術，始於12世紀，至少比我國11世紀中葉發明的鑽井技術要晚約1個世紀。美國的鑽井技術肇始於19世紀初，比我國要晚7個多世紀。由此可知，我國北宋中期開創的“卓筒井”工藝，是世界上最早發明的鑽井技術，理應推崇為現代鑽井技術的先驅。