文|劉永加
天然氣是藴藏在地下的可燃氣體,它和石油、煤炭一起構成當今世界能源的支柱產業,目前來看,天然氣已成為戰略資源。我國在世界上是最早發現並使用天然氣的,據史料記載,要比西方國家早1600多年。
我國古籍中最早記載天然氣的是東漢班固《漢書·郊祀志》,漢宣帝神爵元年,“祠天封苑火井於鴻門。”鴻門縣,漢代置,屬西河郡,在今陝西省北端的神木縣西南。天封苑是漢代軍馬場的名稱,鴻門鄰近內蒙古草原,故在此設置軍馬場。北魏酈道元《水經·河水注》載:“誾陰縣(今神木縣南)西五十里有鴻門亭,天封苑火井廟,火從地中出。”這條史料明確指出了火井廟的位置。
火井是古人對天然氣井燃燒現象的稱謂。上述記載説明,我國有記載最早發現天然氣的應該是在陝西神木縣,但鴻門火井是自然形成的,並非人工開鑿。由於當時人們的認知有限,對這種地下躥出來的火,認為是神靈顯示,所以立祠祭祀。
到了唐宋時期,人們仍然將天然氣奉為神靈。據《太平廣記》鹽井條記載:“陵州鹽井,後漢仙者沛國張道陵所開鑿,週迴四丈,深四十尺……奉以為神,又俗稱井底有靈,不得以火投及穢污。會有汲水,誤以火墜,即吼沸,湧煙氣,衝上濺泥、漂石,甚為可畏。”這裏記載的煙氣就是指鹽井中的天然氣。
早在東漢末,人們就在四川臨邛開鑿了第一口天然氣井,並把它用到煮鹽上來。據蜀漢《蜀王本紀》載:“臨邛有火井,深六十餘丈。”晉張華《博物志》卷九載:“臨邛火井一所,縱廣五尺,深二三丈。井在縣南百里。昔時人以竹木投以取火,諸葛丞相往視之,後火轉盛。執盆蓋井上,煮鹽,得鹽。”火井最初被發現時,人們僅認識其可燃性,但深二三丈的淺井氣流很少,土名“草皮火”,這種氣流不能持續很久,還沒有充分加以利用。當諸葛亮聽説臨邛地區發現天然氣的消息後,就親自前往察看,並指導人們做了進一步的開鑿和深探,這樣火井旺盛起來,才開始利用火井煮鹽。此前他們都是用柴火燒水加熱煮鹽的。
後東晉常璩《華陽國志·蜀志》又載:“臨邛縣……有火井。夜時光映上昭(照)。民欲買火,先以家火投之。頃許,如雷聲,火焰出,通耀數十里……井有二,一燥一水。取井火煮之,一斛水得五斗鹽,家火煮之,得無幾也。”顯然,臨邛的天然氣被開發利用煮鹽後,人們發現用天然氣煮鹽的效果,比家裏柴火煮效果要好,產鹽率大大提高,甚至一斛水可以得五斗鹽,這是當時人們開發利用天然氣的可喜成果,這其中也有諸葛亮的貢獻啊!
我國最早也是世界最早開發的天然氣田,是在四川自貢市、富順縣和榮縣境內的自流井氣田,古代稱為自流井場。
早在戰國時期,著名水利專家李冰在興建都江堰工程中發現了鹽滷,隨即“穿廣都鹽井”,人們就開始鑿井汲滷,獲取井鹽,但這種都是大口淺井。同時,李冰在鑿井時發現了“火井”,以後就引用天然氣為燃料去熬鹽。
到了北宋時期,四川大英縣卓筒鎮人發明了卓筒井採滷技術,用小口深井逐漸替代大口淺井,被稱為卓筒井。宋蘇軾在《蜀鹽説》中記載:“自慶曆皇以來,蜀始創‘卓筒’。用圜刃鑿,如碗大,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”。這種井其口徑僅有竹筒大小,然而能打井深達數十丈,被稱為“中國古代第五大發明”“世界石油鑽井之父”。
這都為自流井氣田的開發創造了條件,清康熙年間以後,深達八百多米以上的鹽氣井紛紛出現,自流井構造的淺氣層得到大規模的開發。據清李榕《十三峯書屋文稿·自流井記》:自流井區“道光初年見微火,時燒鹽者率以柴炭,引井火者十之一耳。至咸豐七、八年而盛,至同治年而大盛……德成井水,滷水燻人至死,可燒鍋五百口,水自井口噴出,高可三、四丈,晝夜可積千餘擔”。這説明,清道光初年,人們為開採天然氣而鑽鑿的氣井獲得成功,並開始開採埋藏較深的氣層。其中最著名的叫海順井,其天然氣產量可以同時燒鹽灶七百多座。清道光二十年又鑽成了深1200米的高產天然氣井,就是被譽為“火開王”的磨子井,經二十年後仍可燒鍋四百餘口。
古人發現發掘了天然氣,那麼在當時技術條件下,他們如何儲存輸送呢?
據東晉史學家常璩在《華陽國志·蜀志》中記載:“以竹筒盛其光藏之,可拽行終日不滅也。”在《蜀都賦》注中也説“以竹筒盛之,接其光而無炭也。”這裏提到用竹筒盛裝天然氣,且“拽行終日不滅”的確是很奇特的,看來類似今天的儲氣罐,當時人們就是用“竹筒”把天然氣帶回家使用的。
清道光年間,曾在榮縣等地為官的王培荀在其《聽雨樓隨筆》記載了不少關於當地開發使用天然氣的情況,其中寫到人們用“豬脬盛之,可以贈遠”,用豬尿泡裝運天然氣的做法的確不錯。乾隆年間段玉裁編纂的《富順縣誌》卷二記載了另一種運輸方法:“嘗有皮囊囊之,行數千裏,越數月,竅穴以火引之,光焰不減。”用動物皮做成儲存袋,裝天然氣甚至運輸到幾千裏以外的地方,更是絕妙。
在管道輸送上,古人也是想盡了辦法。宋代孔平仲在《談苑》中記載,當時韶州開採銅礦時,同時伴生了天然氣,而且有毒,他們就用長竹筒把天然氣導到地面,點燃測試是否有毒,然後再進行施工。明代科學家宋應星在其《天工開物》第五卷《作鹹·井鹽》中對天然氣的輸送記載更為詳細,也説明當時的竹管輸送技術已經比較成熟:“西川有火井,事奇甚。其井居然冷水,絕無火氣,但以長竹剖開去節,合縫漆布,一頭插入井底,其上曲接,以口緊對釜臍,注滷水釜中,只見火意烘烘,水即滾沸,啓竹而視之,絕無半點焦炎意。”
清同治元年前後福建籍技師林啓公徹底解決了遠距離輸氣問題。他用竹子和圓木作材料,破成兩半後打通中間的竹節或挖空圓木心部,再重新合起來用麻布繞緊,塗抹一層桐油,曬乾後一節節銜接起來,做輸氣管道。據《川鹽紀要》記載,林啓公發明的這種竹製輸氣管道當時應用於自流井氣田已有十二條。
此後更是發明了天然氣的井口控制、計量和輸送等先進技術設備。據《四川鹽法志》記載:天然氣井完鑽後,用一個虛底木桶罩在井口上,經過封閉加固後,桶上留小孔,裝上竹管,由地下引出天然氣。為了計量天然氣的產量,人們在水平的出氣管上,裝上一排直立的小竹管,然後逐個點燃,根據火焰高低與被點燃的竹管根數,推算出天然氣的產量。這種計量天然氣的辦法很精確,與現在已經相差無幾。
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