phần vòm hang và đá tảng, họ có thể khoan giếng tiếp xuyên qua khối chắn này. “Đến tháng 5 năm 1937,” Stegner viết, “mọi người xung quanh Dammam thừa nhận rằng cái giếng ở trong tình trạng xấu và tiến độ sẽ bị chậm. Một sự bứt phá vào tháng 7 đã đưa họ xuống 2.400 feet, sau đó lại trì hoãn. Vào ngày 6 tháng 10 đạt 3.330 feet. Các thử nghiệm sau đó, cũng như vào ngày 11 và 13 ở mức sâu hơn một chút, đem lại cùng một báo cáo: ‘Không dầu, không nước.’”[29] Cuối cùng, đến ngày 16 tháng 10, những giọt dầu đầu tiên đã xuất hiện tại độ sâu 1.097 mét - “khoảng hai gallon, trong một dòng bùn pha khí mỏng.” Với hai gallon loãng đó, các kỹ sư phải đối mặt với một ban giám đốc Socal đầy hoài nghi ở San Francisco chuẩn bị khai tử giếng nhằm chấm dứt sự sa lầy mất mát tài chính, hàng chục triệu đô-la đầu tư vào Saudi đã bị chôn vùi xuống đất. Sau đó, vừa kịp lúc, như trong tất cả các màn kịch tính cao trào, Dammam số 7 không phụ lòng người: vào ngày 4 tháng 3 năm 1938, trong khi ban giám đốc Socal vẫn đang cân nhắc, giếng số 7, ở độ sâu 1.440 mét, bắt đầu chảy ở mức 1.585 thùng mỗi ngày. Ba ngày sau, lưu lượng lên gấp hơn hai lần thể tích đó, tới 3.690 thùng và tới 3.810 thùng vào cuối tháng. Nó nhiễm chua với hydro sunfua, không ngọt, nhưng khử lưu huỳnh sẽ
khắc phục điều đó. (Hầu hết lưu huỳnh được sản xuất trên thế giới ngày nay là lưu huỳnh phụ phẩm từ hoạt động dầu khí.) Không đủ kho lưu trữ sẵn có, họ ghép giếng số 7 và số 1 rồi đưa dầu chảy trở vào lòng đất. Đến ngày 27 tháng 4, Dammam số 7 đã sản xuất hơn 100.000 thùng.[30] Trong suốt nhiều thập niên cho đến khi bị đóng cửa vào năm 1982, giếng số 7 đã cho sản lượng hơn 32 triệu thùng dầu.[31] Khu vực khoan sâu mà dầu chảy ra từ giếng số 7 được đặt tên là Vùng Arab. Khi Casoc tiếp tục mở rộng giếng số 2 và 4 về phía đó, những giếng này cũng bắt đầu cho dầu với số lượng thương phẩm. Công ty đã xây dựng một đường ống từ Dammam đến cảng Ras Tanura trên Vịnh. Arab Saudi đã đòi một khoản tiền chi trả và thuế tài nguyên lớn hơn rất nhiều, đổi lại Socal nhận được quyền khai thác trên 1,1 triệu km² - tương đương với tổng diện tích của Vương quốc Anh, Pháp và Đức cộng lại.[32] Vào ngày 1 tháng 5 năm 1939, Ibn Saud đã đến thăm cảng với một bầu đoàn gần 2.000 người gồm quan chức và triều thần, tất cả đến trong khoảng 400 ô tô kéo theo hàng đám mây bụi lớn. Một tàu chở dầu Socal, chiếc SS Scofield, đang đợi sẵn và họ đã lên tàu để ăn mừng. Sau đó, với vương quốc của mình sống được nhờ dầu, quốc vương là người xoay van danh dự cho đường ống cảng để dẫn dầu lên tàu chở dầu thô đầu tiên của Arab Saudi.[33] Lịch sử của năng lượng lỏng là lịch sử của các đường ống. Khu vực khí đốt tự nhiên mà George Westinghouse đã khai thác để cung cấp cho Pittsburgh nhiên liệu sạch giúp giảm hai triệu tấn than tiêu thụ hàng năm của thành phố, đã cạn kiệt trong chưa đầy mười năm. Ngày nay có thể tự hỏi vì sao thành phố quay trở lại với than nhưng giải pháp công nghệ chưa tồn tại vào những năm 1890 để xây dựng các đường ống dài có thể vận chuyển các nguồn khí tự nhiên ở xa hơn. Đường ống phục vụ tốt nhất cho việc vận chuyển cục bộ và trên quy mô địa phương nhỏ. Xây dựng thành các phần nối với nhau, dùng đinh tán và mối hàn, chúng có xu hướng bị rò rỉ. Kỹ thuật giúp cho việc xây dựng đường ống dài trở nên khả thi chính là hàn hồ quang điện.
Hệ thống dẫn khí đốt khu vực của Mỹ trước năm 1925 Humphry Davy lần đầu tiên trình diễn hồ quang điện tại Viện Hoàng gia vào năm 1802, phần trình diễn đòi hỏi phải có cả một tầng hầm pin để hỗ trợ. Davy đã trình diễn một nguồn ánh sáng mới mà không phải là kỹ thuật hàn. Thợ rèn thời đó “hàn” bằng cách đập các mảnh kim loại nung nóng trong một lò rèn lại với nhau. Hồ quang điện có nhiệt độ đạt tới 6.500°F (3.600°C), đủ nóng để hàn, nhưng hàn điện công nghiệp cần dòng điện nhiều hơn mức pin có thể duy trì nên cần chờ sự phát triển của máy phát điện.
Hai hình chiếu của hệ thống hàn hồ quang Benardos-Olszewski, được cấp bằng sáng chế tại Mỹ vào năm 1887. Biểu tượng pin I trong hình 2 chỉ nguồn điện; tay cầm trong hình 2 nằm trên một giá đỡ. Vào cuối những năm 1870, một nhà phát minh người Nga, Nicholas Benardos, đã thí nghiệm sử dụng dòng điện để làm nóng các cạnh của tấm thép, giống như thợ rèn đã làm với lửa than, sau đó các tấm có được liên kết cứng bền hơn so với đập bằng búa. Gia nhiệt kéo dài đôi khi làm nóng chảy các cạnh của các tấm. Benardos nhận thấy sự nóng chảy như vậy tạo ra một kết nối nguyên khối mạnh hơn hơn so với búa. Ông đã trình diễn công nghệ này tại Paris trong Triển lãm Điện lực Vĩ đại năm 1881, nơi Thomas Edison và Hiram Maxim, trong số những người khác, trưng bày bóng đèn điện đầu tiên của họ. Benardos tìm thấy một đối tác tại Triển lãm: một kỹ sư Ba Lan giàu có tên là Stanislas Olszewski, người đã hỗ trợ nghiên cứu của Benardos, và là người chia sẻ bản quyền sáng chế đầu tiên với đối tác người Nga vào năm 1885. Một bằng sáng chế nhóm của Mỹ được cấp phép cho hai người vào năm 1887.[34] Hệ thống hàn hồ quang Bernardos-Olszewski sử dụng một thanh carbon kẹp trong một tay khoan có dây để đưa dòng điện đến đầu nhọn của thanh. Một cái kẹp gắn vào các miếng kim loại được hàn mang dòng điện trở lại nguồn phát điện. Khi người dùng mài mũi thanh carbon vào kim loại, anh ta đánh ra một tia lửa điện, tạo ra một vùng plasma nóng để làm kín mạch điện. Bằng cách di chuyển thanh carbon theo đường mà hai mảnh kim loại chạm nhau, anh ta làm nóng chảy và hợp nhất chúng lại với nhau. Sử dụng thanh carbon để tạo thành hồ quang hạn chế công nghệ hàn hồ quang điện đầu tiên này để nấu chảy các bộ phận kim loại nhằm nối chúng lại. Nếu người vận hành muốn thêm kim loại vào mối hàn, anh ta phải cho một thanh kim loại riêng vào hồ quang nóng, hàn bằng hai tay. Một nhà phát minh người Nga khác đã đơn giản hóa quá trình này vào năm 1888 bằng cách sử dụng kim loại thay cho que hàn carbon. Với sự tinh chỉnh đó, thợ dí que hàn vào hồ quang nóng khi di chuyển que dọc theo đường hàn. Phần tan chảy từ thanh kim loại sẽ cho thêm kim loại vào mối hàn. Khi thanh dùng gần hết thì tháo bỏ mối ngắn, kẹp vào một que mới và tiếp tục hàn. Những tinh chỉnh khác được bổ sung thêm vào đầu thế kỷ 20. Que hàn kim loại nóng tương tác với khí trong không khí để tạo ra các hợp chất ăn
mòn, ví dụ như làm cho nồi hơi tàu bị rò rỉ trở lại sau khi sửa chữa. Để giải quyết vấn đề này, một số nhà phát minh đã nghĩ ra các lớp phủ có thể bay hơi ở đầu que hàn nóng, tạo ra một lá chắn cục bộ của khí trơ nhằm loại bỏ không khí. Khí trơ làm giảm việc nhỏ giọt và phun ra vì nó có thể hàn trên cao mà không có nguy cơ kim loại nóng chảy rơi vào thợ hàn. Giải pháp công nghệ mới cho phép các máy móc như nồi hơi tàu thủy được sửa chữa tại chỗ mà không cần phải tháo rời và di chuyển từ đó tiết kiệm thời gian. Ngành đóng tàu buôn của Mỹ đã gần như biến mất trước Thế Chiến I. Một sử gia nói về “sự bất lực kinh niên của các công ty đóng tàu Mỹ trong việc cạnh tranh với các nhà máy đóng tàu nước ngoài.”[35] Hầu hết các phương tiện vận chuyển được đóng từ năm 1910 đến năm 1914 ngoài tàu khách độc quyền là xe toa và xà lan.[36] Các tàu thép vẫn được ghép lại với nhau thay cho hàn, ngoại trừ một tàu phá băng dài 12 mét làm việc ở Ngũ Đại Hồ, chiếc DorotheaM. Geary, được đóng tại Ashtabula, Ohio và hạ thủy trên hồ Erie vào năm 1915.[37] Thời thế thay đổi với Thế Chiến I. Tổng thống Wood Row Wilson tuyên bố Mỹ trung lập vào ngày 4 tháng 8 năm 1914, nhưng tính trung lập dần biến mất khi chiến tranh mở rộng và khốc liệt hơn. Hơn 100 người Mỹ đã chết trong tổng số 1.198 hành khách thiệt mạng trong vụ nước Đức đánh chìm tàu Anh, chiếc Lusitania, vào tháng 5 năm 1915. Hậu quả từ chính sách mới về chiến tranh tàu ngầm không giới hạn của Đức cộng với một tin liên lạc bị chặn giữa Đức và Mexico tháng 1 năm 1917 đề xuất một liên minh quân sự nếu Mỹ tuyên chiến, đã đưa nước Mỹ gia nhập liên minh các quốc gia chiến tranh với Đức vào tháng 4 năm 1917. Với tuyên bố tham chiến ngày 6 tháng 4, Mỹ chuyển sang tạm giữ mọi chuyến vận chuyển hàng hóa của Đức và Áo sau đó tại các cảng của Mỹ: 27 tàu thuộc sở hữu của Đức ở riêng cảng New York.[38] ”Chiều hôm đó,” sử gia William Lowell Putnam ghi nhận, “một nhóm các nguyên soái Mỹ diễu hành qua kho cảng của các tuyến Bắc Đức-Lloyd và Hamburg-Mỹ ở Hoboken để chính thức tịch thu mọi thứ trong tầm tay nhân danh nước Mỹ mới tham chiến.” Một vài thành viên của thủy thủ đoàn người Đức được phép ở lại trên tàu làm người trông giữ, một sai lầm đắt giá. Nhóm lính gốc Đức đã đáp trả bằng sự phá hoại. Một sĩ quan hải quân kiểm tra các tàu sau đó phát hiện “tất cả các bộ phận bằng gang đã bị đập vỡ.”[39]
Các xưởng đóng tàu của Mỹ chuyển sang hàn điện để sửa chữa số lượng lớn tàu bị người Đức phá hoại. Mặc dù thiệt hại lớn, việc sửa chữa chỉ mất bốn tháng.[40] Đến tháng 3 năm 1918, khi sĩ quan hải quân báo cáo lại, các con tàu có thể “đi ba hoặc bốn chuyến mà không có vấn đề.”[41] Trong vòng tám tháng, các xưởng đóng tàu đã sửa chữa hơn 100 tàu, kịp thời mang theo đạn dược, tiếp tế và một nửa triệu lính Mỹ đến châu Âu.[42] Sự phát triển đó đã dẫn đến việc mở rộng nghiên cứu về công nghệ hàn ứng dụng trong đóng tàu khi Hải quân Mỹ tham chiến. “Tàu, tàu, và nhiều tàu khác cần sửa chữa là tình hình chung,” Bộ trưởng Hải quân Josephus Daniels tuyên bố vào tháng 2. “Chúng ta phải có nhiều tàu hơn để chiến thắng cuộc chiến.”[43] Người Anh đã phải đối mặt với nhu cầu oxy rất lớn và cacbua để hàn oxyacetylene kể từ khi bắt đầu chiến tranh quân đội, đến mức họ chuyển sang sử dụng hàn điện như là một sự thay thế - và thấy nó vượt trội cho hầu hết các trường hợp hàn mỏ, bom, tàu nhỏ và thậm chí là xà lan.[44] Hội đồng Tàu thuyền Mỹ đã đề nghị Hải quân Anh cho mượn một sĩ quan kỹ thuật rành rẽ hàn để xem xét tình trạng hoạt động của xưởng đóng tàu Mỹ. Thuyền trưởng James Caldwell của Hải quân Hoàng gia Anh đã đến Mỹ vào giữa tháng 2 năm 1918 và dành ba tháng tiếp theo để tham quan các bến tàu và nhà máy ở Bờ Đông cho cái mà ông gọi là “khảo sát về hàn.”[45] Bên cạnh các chuyến khảo sát, Caldwell đã đi thăm tàu SS Prinzess Irene của Đức tại Xưởng Hải quân Brooklyn vào ngày 9 tháng 3. Con tàu đã liên tục chuyển quân đến châu Âu. Caldwell đã học được từ kỹ sư trưởng của mình rằng “không có rắc rối nào xảy ra với các bộ phận động cơ được sửa chữa bằng hàn điện.”[46] Caldwell kết luận rằng thiết bị và vật liệu hàn sẽ không tốn nhiều hơn đinh tán, chưa kể giảm chi phí lao động đáng kể. “Một thợ giờ có thể làm việc bằng một đội 4 đến 5 người thêm một thợ xảm tàu chống thấm,”[47] ông ước tính. Và vì các tấm có thể được hàn cạnh với cạnh chứ không phải chồng chéo lên nhau, tàu hàn sẽ nhẹ hơn. “Phụ nữ cũng có thể hàn như nam giới, tờ American Marine Engineer tuyên bố, có vẻ thẳng thắn, sau khi xem báo cáo của Caldwell. Và, có lẽ phản ánh những mất mát khủng khiếp của binh lính Anh trên Mặt trân phía Tây, “Ngay cả những người cụt một tay cũng có thể hàn.”[48]
Hàn điện cho phép đóng hàng loạt tàu Mỹ Hải quân Mỹ đặt đóng một đội tàu gồm 110 tàu chở hàng và 12 tàu chở quân để vận chuyển người và trang thiết bị chiến tranh đến châu Âu. Hàn điện cùng với đinh tán cho phép đóng tàu hàng loạt, và mặc dù không có tàu nào kịp hạ thủy trước khi kết thúc chiến tranh, dự án đóng tàu này đã cách mạng hóa công nghệ đóng tàu của Mỹ. Ngành đóng tàu bị đình trệ trở lại sau chiến tranh - cuộc Đại Suy thoái đến sớm đối với ngành công nghiệp đóng tàu nhưng công nghệ hàn vẫn phát triển và tìm được ứng dụng mới trong xây dựng đường ống. Năm 1925, Công ty Dầu khí Magnolia ở Galveston, Texas, đã xây dựng lại một đường ống khí đốt tự nhiên bị rò rỉ dài 320 km với đường ống hàn acetylene. Sau năm năm phát triển tiếp - các công ty khác đã đi theo Magnolia - hàn điện đã thay thế acetylene, loại bỏ mối hàn chồng chéo, sử dụng ít đường ống và giảm một nửa thời gian hàn. Thép hợp kim cũng rất quan trọng để cải thiện đường ống giống như đã cải tiến máy đào và máy nén khí. Đến năm 1931, các công nhân đường ống đã đặt đường ống khí đốt tự nhiên nghìn cây số đầu tiên từ vùng Texas Panhandle đến Chicago. [49] Khí tự nhiên có lợi thế hơn khí nhân tạo: nó giàu năng lượng gấp đôi; nó đốt sạch hơn; và vì nó được khoan lên thay vì sản xuất giúp giá rẻ hơn rất nhiều - vào năm 1930, rẻ hơn khoảng ba lần trên một triệu Btus,(32) có
nghĩa là hứa hẹn lợi nhuận lớn hơn cho các nhà cung cấp. Nhược điểm của nó bao gồm chi phí đường ống cần thiết để chuyển từ các mỏ khí đến khách hàng (thường là người sử dụng dân cư đô thị) và sự không chắc chắn về khối lượng dự trữ khí đốt. Vấn đề này cũng buộc Pittsburgh phải từ bỏ khí đốt tự nhiên để chuyển sang than.[50] Việc điều chỉnh hàng chục nghìn thiết bị gia dụng để xử lý khí tự nhiên có hàm lượng nhiệt cao hơn đòi hỏi phải đầu tư lớn vào khâu nhân viên phục vụ. Các công ty khí đốt đã thu hổi một phần tiền đầu tư của họ bằng cách đào tạo nhân viên phục vụ của hãng bán các thiết bị gia dụng hỗ trợ. Công nghệ đường ống phát triển với nhu cầu ngày một tăng, mặc dù sự hợp tác giữa các công ty khí đốt trong thời kỳ mạnh ai nấy làm của những năm 1920 và 1930 khiến việc phân phối trở nên phức tạp. Việc ước tính trữ lượng cũng dần cải thiện về mặt chiến lược, từ việc khoan giếng thử nghiệm theo một vòng tròn mở rộng xung quanh giếng để tìm các cạnh của một trường khí, tới việc ước tính thể tích khí dựa trên các mô hình địa chất. Những mỏ lớn được khám phá - như Panhandle Field vào năm 1918 ở Bắc Texas, Hugoton Field vào năm 1922 quanh Kansas, Oklahoma và Texas - giúp xoa dịu các lo ngại bước đầu về trữ lượng sẽ sớm cạn kiệt. Panhandle và Hugoton cùng nhau chiếm khoảng 16% tổng lượng khí đốt tự nhiên của Mỹ trong thế kỷ 20, hơn 3 nghìn tỉ mét khối.[51] Ít nhất 29 thành phố lớn chuyển đổi sang khí đốt tự nhiên từ năm 1927 đến năm 1936: từ San Diego, Los Angeles, và San Francisco, đến Phoenix, Denver và Omaha, tới Detroit, Memphis, và Atlanta, và về phía đông đến tận Richmond, Pittsburgh và Buffalo. Chicago, nơi đầu tư rất nhiều vào khí đốt nhân tạo, cũng chuyển đổi sang khí hỗn hợp: khí nhân tạo được tăng cường với hàm lượng nhiệt cao hơn nhờ khí tự nhiên. Đến năm 1940, mạng lưới đường ống dẫn khí quốc gia dù chưa hoàn thành đã đi từ Texas và Louisiana qua Trung Tây và về phía đông vào Pennsylvania. Bất chấp việc mở rộng quy mô, một lượng lớn khí đốt đã bị lãng phí. Khí ướt - khí đốt trộn lẫn với dầu mỏ thường xuyên được thổi vào bầu khí quyển hoặc bùng lên. Khí đốt thường được để cho phun vào không khí, đôi khi trong nhiều năm, khi các thợ khoan bỏ lại những hố cạn. Một báo cáo của ủy ban Thương mại Liên bang Mỹ năm 1935 trước Quốc hội ước tính rằng hơn 20% lượng khí đốt đã bị lãng phí trên toàn quốc giai đoạn 1919-
1930 so với lượng tiêu thụ: lãng phí 124 triệu mét khối so với với 99,67 tỉ mét khối đươc tiêu thụ.[52] Đến năm 1940, các đường ống khai thác các mỏ khí ở Texas và Louisiana đã mỏ rộng qua miền Trung Tây và tiến về phía đông vào Ohio, Pennsylvania và miền Đông Nam của Mỹ. Thiếu đường ống để cung cấp khí đốt cho thị trường là một nguyên nhân lớn gây lãng phí nhưng “các công ty khoan dầu của Texas,” sử gia Christopher Castaneda kết luận, “chỉ quan tâm đến việc tìm ra ‘vàng đen’, đã tiếp tục gây thất thoát hàng nghìn tỉ feet khối ‘khí thải’ vào bầu khí quyển.”[53] Vấn đề nóng lên toàn cầu vẫn chưa xuất hiện trong nhận thức của công chúng, khí tự nhiên - mê-tan - gây hiệu ứng nhà kính gấp 30 lần so với carbon dioxid. Không ai tính được lượng khí thải khổng lồ trong suốt nhiều thập niên của thế kỷ 20 ở Mỹ và trên toàn thế giới đã đóng góp vào sự nóng lên toàn cầu. Tỉ lệ này chắc chắn lớn hơn không. Trong những năm 1930, khu vực chưa dùng khí đốt tự nhiên là miền Đông Bắc, nơi khí đốt nhân tạo và than tiếp tục chiếm ưu thế. Vào thế kỷ 19, New England thiếu các tài nguyên khác, nổi tiếng với việc bán đá granit và băng; nền đất khu vực này là đá lửa và đá biến chất không thuận
lợi cho dầu mỏ và hình thành khí. Cuối năm 2001, Pennsylvania và New York có trữ lượng khí đốt tự nhiên chỉ ở mức 59,27 tỉ mét khối so với tổng trữ lượng 5.195 tỉ mét khối của Mỹ, xếp lần lượt ở hạng thứ 15 và 22 trên tổng số các bang.