天然气的考察

天然气的考察

天然气的主要成分是甲烷，是蕴藏在地下的一种重要的能源。我国是世界上最早发现和利用天然气的国家。众多的古籍文献记载，其中一个最重要的史料依据是古籍上有许多的关于“火井”的记载。

火井应该是现代天然气井的雏形，是古人开凿水井或盐井时，地层下的天然气逸出来遇到火燃烧而得名。关于火井，比较早的而且较确凿的记载要算东汉史学家班固（公元32—92年）所著的《汉书》，书中记载了西汉宣帝神爵元年（公元前61年）“祠天封苑火井于鸿门。”“火从地中出也。”北魏地理学家郦道元《水经·河水注》一书引了东汉应劭《地理风俗记》：“訚阴县（今陕西神木县南）西五十里有鸿门亭，天封苑火井庙，火从地中出。”这些史料指明了火井庙的位置。从立庙祠祭祀看，古人把天然气的燃烧看做是神灵显示，当时并没有加以利用。也有一些史料把天然气燃烧的井火喻作古代的贤士圣人，如宋代李日方的《太平御览》中有“春秋潜潭曰，巴火从井出，有贤士从民间起，”并有注解“火明贤者，象贤者屈滞从井出”。真正把天然气当作能源加以利用的记述首见于西晋张华的《博物志》：“临邛（今四川邛县）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。入以家火即灭，今不复燃矣。”由这条史料可知早在魏晋时期我国古代人民已将自然资源综合利用，用火井中的天然气来熬煮盐井中的卤水，这是我国古代人民的一项伟大创举。四川是我国开凿盐井较早的地区，早在秦代孝文王时期（公元前250年），李冰就“初开广都盐井，”获取井盐。随着盐井的开凿，埋藏在地下的含量丰富的天然气自然就得到了开发和利用。“火井沉荧于幽泉，高烟飞煽于天垂”，这是古人对四川火井的着意描写，可见当年火井之盛。东晋史学家常璩在《华阳国志·蜀志》中记述了“有火井，夜时光映上昭。民欲其火，先以家火投之。顷许，如雷声，火焰出，通耀数十里，以竹筒盛其光藏之，可拽行终日不灭也。”文中提到用竹筒盛装天然气，且“拽行终日不灭”确是很奇特的，是否类似于现行的储气罐，值得探讨。

在四川，除了临邛，还有一些记载是关于火井的。如《太平寰宇记》一书载：“火井在县（指蓬溪县）西南三十里，水涸之时，以火投其中，焰从地中出，可以御寒，移时方灭。若掘深一二丈，颇有水出。”又如《宋会要辑稿·食货》载：“端拱元年（988年）十二月三日，泸州言：泸州县盐井水竭，令人入井视之，下有吼声如雷，火焰突出，被焚死者八人”。特别是自贡一带的自流井气田，历史上被谓之为自流井场，不但天然气含量充足，而且开发利用的规模也非常宏伟。

自流井天然气在开发初始时，主要以浅层的天然气为主。1041—1053年，凿井的技术产生了重大的变革，人们已经能够钻凿出碗口大小的小口深井，改变了以前开凿大口浅井的方式，克服了耗时多、速度慢、井壁易塌、不能深掘的弊端。明代以后，钻井技术有了长足的进步，再加上使用竹木所制的导气管和采用石圈为固井设备，更重要的是打捞和淘井工具及技术的采用，钻井深度不断增加，出现了几百米甚至上千米深的气井。用天然气作燃料煮盐，这种做法后来也越来越普遍，据清朝李榕在《十三峰书屋文稿·自流井记》中说：“道光初年（1821年）见微火，时烧盐者，率以柴炭，引井火者十之一耳。”但后来“至咸丰七八年（1857—1858年）而盛，至同治初年（1862年）而大盛”。该书还详述了几口有名的天然气井：“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、油两种经二三年而涸，火可烧锅四百口，经二十余年犹旺也。”据有关专家估计，1835年钻成的兴海井，深1001.4米，日产天然气5000～8000立方米，海顺井的日产量估计在75000立方米以上。1840年钻成深1200米的高产天然气井——磨子井，刚钻成时日产量为15万立方米，经20年后仍可烧锅100余口。这使得自流井场的盐产量居川盐生产的首位。

我国科学家宋应星在《天工开物》一书第五卷《作咸·井盐》一节中对天然气煮盐描述得较为详细：“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。未见火形而用火神，此世间大奇事也。”宋应星还附上了“蜀省井盐图”，十分形象具体。形与神是中国古代哲学上的一对范畴，指形体与精神的一种说法。在这里的意思是用天然气煮盐，表面上看不见火焰，但实际上却起到了加热的作用。这可能是因为那些地区的天然气的纯度高，甲烷燃烧时所呈现的浅蓝色的火焰不甚明显，不易被觉察的原因。

火井、盐井偏于西南地区，当时一般的人不甚熟悉，像生活在浙江的东晋大书法家王羲之很想了解未曾见识过的火井和盐井。就写信给四川的亲友：“彼盐井火井皆有不？足下目见不？为欲广异闻，具示。”于是作为“异闻”的火井在记述和传播的过程中就不免有讹，或者加入人为的成分，这种情况在古籍文献中常可见到。如《博物志》中的临邛火井在“诸葛丞相往视之后火转盛”很可能属于一种偶然或者是撰写者的臆造。同是这口临邛火井，在南北朝刘敬叔的《异苑》中被说成汉盛火亦盛，到桓帝、灵帝时火力渐衰，刘阿斗景耀元年火灭，蜀不久也灭亡了。又如《太平广记》盐井一节中有述：“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。或云泉脉通东海，时有败船木浮出。”文中所述的烟气显然指盐井中的天然气，但把盐井看作与海相通，东海船板从井中漂浮出来，则是讹传。

天然气作为一种有机物，在地层下长期受到高温高压的作用而形成的物质，它的成因与石油和煤相类似，因此天然气与石油、煤等往往会伴生在一起，在发现石油、煤的同时也会发现天然气，反之亦然。对于这种伴生现象，我国古代的人民也注意到了。例如上文提到的“海顺井”，水、火、油三者并出。又如明代谢肇浙的《五杂俎》提到“蜀有火井，其泉如油，热之则燃。”很明显地指出了火井出产天然气又伴有石油的出产。宋应星在《天工开物》中也谈到了天然气与煤共生的现象：“凡取煤经历久者，从土面能辨有无之色，然后掘挖，深至五丈许，方始得煤，初见煤端时，毒气灼人。有将巨竹凿去中节，尖锐其末，插入炭中，其毒烟从节中透上。”此处所谓毒气，即是与煤共生的甲烷、一氧化碳等组成的气体混合物。

以上所述是我国古代有关天然气的一些史料。在欧洲，英国使用天然气较早，始于1668年，但比我国已晚了1000多年。