文|刘永加
天然气是蕴藏在地下的可燃气体,它和石油、煤炭一起构成当今世界能源的支柱产业,目前来看,天然气已成为战略资源。我国在世界上是最早发现并使用天然气的,据史料记载,要比西方国家早1600多年。
我国古籍中最早记载天然气的是东汉班固《汉书·郊祀志》,汉宣帝神爵元年,祠天封苑火井于鸿门。鸿门县,汉代置,属西河郡,在今陕西省北端的神木县西南。天封苑是汉代军马场的名称,鸿门邻近内蒙古草原,故在此设置军马场。北魏郦道元《水经·河水注》载:訚阴县(今神木县南)西五十里有鸿门亭,天封苑火井庙,火从地中出。这条史料明确指出了火井庙的位置。
火井是古人对天然气井燃烧现象的称谓。上述记载说明,我国有记载最早发现天然气的应该是在陕西神木县,但鸿门火井是自然形成的,并非人工开凿。由于当时人们的认知有限,对这种地下蹿出来的火,认为是神灵显示,所以立祠祭祀。
到了唐宋时期,人们仍然将天然气奉为神灵。据《太平广记》盐井条记载:陵州盐井,后汉仙者沛国张道陵所开凿,周回四丈,深四十尺……奉以为神,又俗称井底有灵,不得以火投及秽污。会有汲水,误以火坠,即吼沸,涌烟气,冲上溅泥、漂石,甚为可畏。这里记载的烟气就是指盐井中的天然气。
早在东汉末,人们就在四川临邛开凿了第一口天然气井,并把它用到煮盐上来。据蜀汉《蜀王本纪》载:临邛有火井,深六十余丈。晋张华《博物志》卷九载:临邛火井一所,纵广五尺,深二三丈。井在县南百里。昔时人以竹木投以取火,诸葛丞相往视之,后火转盛。执盆盖井上,煮盐,得盐。火井最初被发现时,人们仅认识其可燃性,但深二三丈的浅井气流很少,土名草皮火,这种气流不能持续很久,还没有充分加以利用。当诸葛亮听说临邛地区发现天然气的消息后,就亲自前往察看,并指导人们做了进一步的开凿和深探,这样火井旺盛起来,才开始利用火井煮盐。此前他们都是用柴火烧水加热煮盐的。
后东晋常璩《华阳国志·蜀志》又载:临邛县……有火井。夜时光映上昭(照)。民欲买火,先以家火投之。顷许,如雷声,火焰出,通耀数十里……井有二,一燥一水。取井火煮之,一斛水得五斗盐,家火煮之,得无几也。显然,临邛的天然气被开发利用煮盐后,人们发现用天然气煮盐的效果,比家里柴火煮效果要好,产盐率大大提高,甚至一斛水可以得五斗盐,这是当时人们开发利用天然气的可喜成果,这其中也有诸葛亮的贡献啊!
我国最早也是世界最早开发的天然气田,是在四川自贡市、富顺县和荣县境内的自流井气田,古代称为自流井场。
早在战国时期,著名水利专家李冰在兴建都江堰工程中发现了盐卤,随即穿广都盐井,人们就开始凿井汲卤,获取井盐,但这种都是大口浅井。同时,李冰在凿井时发现了火井,以后就引用天然气为燃料去熬盐。
到了北宋时期,四川大英县卓筒镇人发明了卓筒井采卤技术,用小口深井逐渐替代大口浅井,被称为卓筒井。宋苏轼在《蜀盐说》中记载:自庆历皇以来,蜀始创‘卓筒’。用圜刃凿,如碗大,深者数十丈以巨竹去节,牝牡相衔为井,以隔横入淡水,则咸泉自上。这种井其口径仅有竹筒大小,然而能打井深达数十丈,被称为中国古代第五大发明世界石油钻井之父。
这都为自流井气田的开发创造了条件,清康熙年间以后,深达八百多米以上的盐气井纷纷出现,自流井构造的浅气层得到大规模的开发。据清李榕《十三峰书屋文稿·自流井记》:自流井区道光初年见微火,时烧盐者率以柴炭,引井火者十之一耳。至咸丰七、八年而盛,至同治年而大盛……德成井水,卤水熏人至死,可烧锅五百口,水自井口喷出,高可三、四丈,昼夜可积千余担。这说明,清道光初年,人们为开采天然气而钻凿的气井获得成功,并开始开采埋藏较深的气层。其中最著名的叫海顺井,其天然气产量可以同时烧盐灶七百多座。清道光二十年又钻成了深1200米的高产天然气井,就是被誉为火开王的磨子井,经二十年后仍可烧锅四百余口。
古人发现发掘了天然气,那么在当时技术条件下,他们如何储存输送呢?
据东晋史学家常璩在《华阳国志·蜀志》中记载:以竹筒盛其光藏之,可拽行终日不灭也。在《蜀都赋》注中也说以竹筒盛之,接其光而无炭也。这里提到用竹筒盛装天然气,且拽行终日不灭的确是很奇特的,看来类似今天的储气罐,当时人们就是用竹筒把天然气带回家使用的。
清道光年间,曾在荣县等地为官的王培荀在其《听雨楼随笔》记载了不少关于当地开发使用天然气的情况,其中写到人们用猪脬盛之,可以赠远,用猪尿泡装运天然气的做法的确不错。乾隆年间段玉裁编纂的《富顺县志》卷二记载了另一种运输方法:尝有皮囊囊之,行数千里,越数月,窍穴以火引之,光焰不减。用动物皮做成储存袋,装天然气甚至运输到几千里以外的地方,更是绝妙。
在管道输送上,古人也是想尽了办法。宋代孔平仲在《谈苑》中记载,当时韶州开采铜矿时,同时伴生了天然气,而且有毒,他们就用长竹筒把天然气导到地面,点燃测试是否有毒,然后再进行施工。明代科学家宋应星在其《天工开物》第五卷《作咸·井盐》中对天然气的输送记载更为详细,也说明当时的竹管输送技术已经比较成熟:西川有火井,事奇甚。其井居然冷水,绝无火气,但以长竹剖开去节,合缝漆布,一头插入井底,其上曲接,以口紧对釜脐,注卤水釜中,只见火意烘烘,水即滚沸,启竹而视之,绝无半点焦炎意。
清同治元年前后福建籍技师林启公彻底解决了远距离输气问题。他用竹子和圆木作材料,破成两半后打通中间的竹节或挖空圆木心部,再重新合起来用麻布绕紧,涂抹一层桐油,晒干后一节节衔接起来,做输气管道。据《川盐纪要》记载,林启公发明的这种竹制输气管道当时应用于自流井气田已有十二条。
此后更是发明了天然气的井口控制、计量和输送等先进技术设备。据《四川盐法志》记载:天然气井完钻后,用一个虚底木桶罩在井口上,经过封闭加固后,桶上留小孔,装上竹管,由地下引出天然气。为了计量天然气的产量,人们在水平的出气管上,装上一排直立的小竹管,然后逐个点燃,根据火焰高低与被点燃的竹管根数,推算出天然气的产量。这种计量天然气的办法很精确,与现在已经相差无几。
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