天然氣是蘊(yùn)藏在地下的可燃?xì)怏w,它和石油、煤炭一起構(gòu)成當(dāng)今世界能源的支柱產(chǎn)業(yè),目前來(lái)看,天然氣已成為戰(zhàn)略資源。我國(guó)在世界上是最早發(fā)現(xiàn)并使用天然氣的,據(jù)史料記載,要比西方國(guó)家早1600多年。
我國(guó)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,“祠天封苑火井于鴻門。”鴻門縣,漢代置,屬西河郡,在今陜西省北端的神木縣西南。天封苑是漢代軍馬場(chǎng)的名稱,鴻門鄰近內(nèi)蒙古草原,故在此設(shè)置軍馬場(chǎng)。北魏酈道元《水經(jīng)·河水注》載:“訚陰縣(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(duì)天然氣井燃燒現(xiàn)象的稱謂。上述記載說(shuō)明,我國(guó)有記載最早發(fā)現(xiàn)天然氣的應(yīng)該是在陜西神木縣,但鴻門火井是自然形成的,并非人工開鑿。由于當(dāng)時(shí)人們的認(rèn)知有限,對(duì)這種地下躥出來(lái)的火,認(rèn)為是神靈顯示,所以立祠祭祀。
到了唐宋時(shí)期,人們?nèi)匀粚⑻烊粴夥顬樯耢`。據(jù)《太平廣記》鹽井條記載:“陵州鹽井,后漢仙者沛國(guó)張道陵所開鑿,周回四丈,深四十尺……奉以為神,又俗稱井底有靈,不得以火投及穢污。會(huì)有汲水,誤以火墜,即吼沸,涌煙氣,沖上濺泥、漂石,甚為可畏。”這里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,并把它用到煮鹽上來(lái)。據(jù)蜀漢《蜀王本紀(jì)》載:“臨邛有火井,深六十余丈。”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(shí)人以竹木投以取火,諸葛丞相往視之,后火轉(zhuǎn)盛。執(zhí)盆蓋井上,煮鹽,得鹽。”火井最初被發(fā)現(xiàn)時(shí),人們僅認(rèn)識(shí)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(xù)很久,還沒(méi)有充分加以利用。當(dāng)諸葛亮聽說(shuō)臨邛地區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣的消息后,就親自前往察看,并指導(dǎo)人們做了進(jìn)一步的開鑿和深探,這樣火井旺盛起來(lái),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。
后東晉常璩《華陽(yáng)國(guó)志·蜀志》又載:“臨邛縣……有火井。夜時(shí)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(shù)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(wú)幾也。”顯然,臨邛的天然氣被開發(fā)利用煮鹽后,人們發(fā)現(xiàn)用天然氣煮鹽的效果,比家里柴火煮效果要好,產(chǎn)鹽率大大提高,甚至一斛水可以得五斗鹽,這是當(dāng)時(shí)人們開發(fā)利用天然氣的可喜成果,這其中也有諸葛亮的貢獻(xiàn)??!
我國(guó)最早也是世界最早開發(fā)的天然氣田,是在四川自貢市、富順縣和榮縣境內(nèi)的自流井氣田,古代稱為自流井場(chǎng)。
早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,著名水利專家李冰在興建都江堰工程中發(fā)現(xiàn)了鹽鹵,隨即“穿廣都鹽井”,人們就開始鑿井汲鹵,獲取井鹽,但這種都是大口淺井。同時(shí),李冰在鑿井時(shí)發(fā)現(xiàn)了“火井”,以后就引用天然氣為燃料去熬鹽。
到了北宋時(shí)期,四川大英縣卓筒鎮(zhèn)人發(fā)明了卓筒井采鹵技術(shù),用小口深井逐漸替代大口淺井,被稱為卓筒井。宋蘇軾在《蜀鹽說(shuō)》中記載:“自慶歷皇以來(lái),蜀始創(chuàng)‘卓筒’。用圜刃鑿,如碗大,深者數(shù)十丈以巨竹去節(jié),牝牡相銜為井,以隔橫入淡水,則咸泉自上”。這種井其口徑僅有竹筒大小,然而能打井深達(dá)數(shù)十丈,被稱為“中國(guó)古代第五大發(fā)明”“世界石油鉆井之父”。
這都為自流井氣田的開發(fā)創(chuàng)造了條件,清康熙年間以后,深達(dá)八百多米以上的鹽氣井紛紛出現(xiàn),自流井構(gòu)造的淺氣層得到大規(guī)模的開發(fā)。據(jù)清李榕《十三峰書屋文稿·自流井記》:自流井區(qū)“道光初年見(jiàn)微火,時(shí)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,鹵水熏人至死,可燒鍋五百口,水自井口噴出,高可三、四丈,晝夜可積千余擔(dān)”。這說(shuō)明,清道光初年,人們?yōu)殚_采天然氣而鉆鑿的氣井獲得成功,并開始開采埋藏較深的氣層。其中最著名的叫海順井,其天然氣產(chǎn)量可以同時(shí)燒鹽灶七百多座。清道光二十年又鉆成了深1200米的高產(chǎn)天然氣井,就是被譽(yù)為“火開王”的磨子井,經(jīng)二十年后仍可燒鍋四百余口。
古人發(fā)現(xiàn)發(fā)掘了天然氣,那么在當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下,他們?nèi)绾蝺?chǔ)存輸送呢?
據(jù)東晉史學(xué)家常璩在《華陽(yáng)國(guó)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》注中也說(shuō)“以竹筒盛之,接其光而無(wú)炭也。”這里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(lái)類似今天的儲(chǔ)氣罐,當(dāng)時(shí)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(guān)于當(dāng)?shù)亻_發(fā)使用天然氣的情況,其中寫到人們用“豬脬盛之,可以贈(zèng)遠(yuǎn)”,用豬尿泡裝運(yùn)天然氣的做法的確不錯(cuò)。乾隆年間段玉裁編纂的《富順縣志》卷二記載了另一種運(yùn)輸方法:“嘗有皮囊囊之,行數(shù)千里,越數(shù)月,竅穴以火引之,光焰不減。”用動(dòng)物皮做成儲(chǔ)存袋,裝天然氣甚至運(yùn)輸?shù)綆浊Ю镆酝獾牡胤?,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(dāng)時(shí)韶州開采銅礦時(shí),同時(shí)伴生了天然氣,而且有毒,他們就用長(zhǎng)竹筒把天然氣導(dǎo)到地面,點(diǎn)燃測(cè)試是否有毒,然后再進(jìn)行施工。明代科學(xué)家宋應(yīng)星在其《天工開物》第五卷《作咸·井鹽》中對(duì)天然氣的輸送記載更為詳細(xì),也說(shuō)明當(dāng)時(shí)的竹管輸送技術(shù)已經(jīng)比較成熟:“西川有火井,事奇甚。其井居然冷水,絕無(wú)火氣,但以長(zhǎng)竹剖開去節(jié),合縫漆布,一頭插入井底,其上曲接,以口緊對(duì)釜臍,注鹵水釜中,只見(jiàn)火意烘烘,水即滾沸,啟竹而視之,絕無(wú)半點(diǎn)焦炎意。”
清同治元年前后福建籍技師林啟公徹底解決了遠(yuǎn)距離輸氣問(wèn)題。他用竹子和圓木作材料,破成兩半后打通中間的竹節(jié)或挖空?qǐng)A木心部,再重新合起來(lái)用麻布繞緊,涂抹一層桐油,曬干后一節(jié)節(jié)銜接起來(lái),做輸氣管道。據(jù)《川鹽紀(jì)要》記載,林啟公發(fā)明的這種竹制輸氣管道當(dāng)時(shí)應(yīng)用于自流井氣田已有十二條。
此后更是發(fā)明了天然氣的井口控制、計(jì)量和輸送等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備。據(jù)《四川鹽法志》記載:天然氣井完鉆后,用一個(gè)虛底木桶罩在井口上,經(jīng)過(guò)封閉加固后,桶上留小孔,裝上竹管,由地下引出天然氣。為了計(jì)量天然氣的產(chǎn)量,人們?cè)谒降某鰵夤苌?,裝上一排直立的小竹管,然后逐個(gè)點(diǎn)燃,根據(jù)火焰高低與被點(diǎn)燃的竹管根數(shù),推算出天然氣的產(chǎn)量。這種計(jì)量天然氣的辦法很精確,與現(xiàn)在已經(jīng)相差無(wú)幾。(文|劉永加)
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