趣谈我国古代的天然气

我国是世界上最早发现并使用天然气的。据史料记载,要比西方国家早了1600多年。

今年3月以来,俄罗斯宣布天然气“卢布结算令”,使得天然气一度上热搜。天然气是蕴藏在地下的一种可燃气体,它和石油、煤炭一起构成当今世界能源的支柱产业。就目前来看,天然气已经成为重要的战略资源。

我国是世界上最早发现并使用天然气的。据史料记载,要比西方国家早了1600多年。

最早的天然气被奉若神灵

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(前61),“祠天封苑火井于鸿门。”《汉书·地理志》西河郡鸿门条,班固自注:“有天封苑火井祠,火从地中出也。”鸿门县,汉代置,属西河郡,在今陕西省北端的神木县西南,邻接内蒙古自治区。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。”这条史料更是明确地指出了火井庙的位置。

趣谈我国古代的天然气

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应该在陕西神木县,但鸿门火井是自然形成的,并非人工开凿的。由于当时人们的认知有限,对这种地下窜出来的火,认为是神灵显示,所以立祠祭祀。

到了唐宋时期,人们仍然对天然气很神奇,奉以为神灵。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。

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诸葛亮开发利用天然气

早在东汉末,人们就在四川临邛开凿了第一口天然气井,聪明的人们竟把它用到煮盐上来。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。”

趣谈我国古代的天然气

火井最初发现时,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。因为,当时同时还开发出盐水井,这种井出的卤水,煮沸后,可以得盐,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,要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!

清人傅燮诇有诗感慨褒扬此事:“丞相征蛮路,天罡遗爱祠。竹低人面拂,石滑马行迟。勋业空青史,仁声尚口碑。荒凉火井县,吊古一兴思。”

世界最早的天然气田

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。

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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,但是这种都是大口浅井。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,四川大英县卓筒井镇人发明了卓筒井采卤技术,由小口深井逐渐替代大口浅井,被称为卓筒井。苏轼在《东坡志林·卷四》中记载:“自庆历、皇佑以来,蜀始创‘筒井’。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”。

古代这些技术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。

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据清李榕《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。……火之极旺者曰海顺井,可烧锅七百余口;水、火、油三者并出;曰磨子井,水、油二种经二、三年而涸,火可烧锅四百口,经二十余年犹旺也。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(1821),人们为开采天然气而钻凿的气井获得成功,并开始开发理藏深度较大的主要气层。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,估计日产量75000 立方米以上。清道光二十年(1840)用又顿钻方法钻成了深1200米的高产天然气井,就是被誉为“火开王”的磨子井,刚钻成时日产量 15万立方米,经二十年后仍可烧锅四百余口。

清代发明了输气管道和计量表

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。”这里提到的用竹筒盛装天然气,且“拽行终日不灭”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。

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清道光年间(1821-1850)曾在荣县等地为官的王培荀在其《听雨楼随笔》中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》卷二记载的另一种运输方法:“尝有皮囊囊之,行数千里,越数月,窍穴以火引之,光焰不减。”而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,那时也是想尽了办法。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。”宋应星还绘制了“蜀省井盐图”,把当时用竹管输送天然气的做法形象展示。

趣谈我国古代的天然气

清同治元年(1875)前后,有一位福建籍技师林启公,他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,经过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,总长度达二、三百里。

此后,没几年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。

在科学技术日新月异的今天,天然气的开采和利用,已经非常广泛普及,管道输送技术已经达到了前所未有的水平。我国的西气东输工程,能够跨越几千公里把新疆的天然气送到东部沿海居民家的灶台上,我们也有理由相信,受俄乌战争影响的俄罗斯通往欧洲的天然气管道最终也会柳暗花明。

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