文章來源：阿拉斯加麥金利旅游

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早在1960年代，美國油公司就在阿拉斯加北海岸的布魯何灣（Prudhoe Bay）發(fā)現(xiàn)了蘊(yùn)藏極豐的油藏，這是北美最大的油田，原始可采儲量在80億噸以上。不過當(dāng)時(shí)由中東進(jìn)口的油非常便宜，便宜得連德州產(chǎn)的油都招架不住，所以除了地質(zhì)學(xué)家感興奮外，美國大眾對這油藏的開發(fā)實(shí)在不感興趣。美國政府和環(huán)境保護(hù)協(xié)會甚至通過各種行政措施，保證不開發(fā)這個(gè)油田，讓它永遠(yuǎn)埋藏于冰天雪地之下。但1973年石油禁運(yùn)使整個(gè)情勢改觀。美國政府為了提供更多的能源，不得不手開發(fā)阿拉斯加這片豐富的油藏，這時(shí)，把石油運(yùn)到美國本土，成了一項(xiàng)迫切的工作。

各種輸油法中，以油輪最為經(jīng)濟(jì)，所以首先列入考慮。世界最大的�？松�油公司（Exxon Co.）曾將一艘20萬噸的超級油輪加裝破冰設(shè)備，想直接由北極繞過美洲北岸，載了原油，再循原路直下美國東岸。這艘油輪在全世界矚目下乘風(fēng)破「冰」，勇往直前，在冰凍的北極海打出一條航道。眼看就要到達(dá)布魯何灣，完成壯舉，誰知最后還是敵不過大自然的力量，被浮冰困于加拿大與美國交界附近，直到第二年夏天解凍后才逃脫。美國東岸的居民原指望巨輪可以運(yùn)來廉價(jià)原油，如今美夢破碎；倒是加拿大東岸居民松了一口氣，因?yàn)橛洼喡┯臀：ι鷳B(tài)的威脅無形中解除了。油輪輸送的辦法行不通，看來只有靠油管了。

阿拉斯加輸油管道

嚴(yán)寒氣候凍原帶

以往開采石油都是在熱帶或溫帶地區(qū)，在寒帶開采石油的經(jīng)驗(yàn)極為有限，在北極圈內(nèi)更是史無前例。位于北極圈內(nèi)的阿拉斯加油田，開發(fā)起來真是石油史上最大的挑戰(zhàn)。建造縱貫阿拉斯加的輸油管的工程已經(jīng)夠浩大，再加上天寒地凍，很多意想不到的自然現(xiàn)象，像凍原氣候，地下水不均勻，海水冬凍夏融等，真讓鋪設(shè)油管的工程師吃了不少苦頭。

凍原是一種含大量水分的泥土，冬天氣溫降至冰點(diǎn)以下時(shí)堅(jiān)硬如石；夏天日光照射后，地下冰融解則成泥漿，連人都難以立足。有些地方的凍原即使夏天也只有表面薄薄30公分的表土融化，地下仍保持在冰點(diǎn)附近，因此只要溫度上升1℃，就會把凍土融化成一大泥漿池。凍原對溫度變化如此敏感，使很多設(shè)施因季節(jié)交換而出紕漏，像圖三的橋就是個(gè)例子因此任何工程除非事先設(shè)計(jì)得相當(dāng)周密，否則一定維持不了一年。

阿拉斯加一年內(nèi)大部分時(shí)間的氣溫均在冰點(diǎn)以下，故生物不易生存，泥土中的有機(jī)養(yǎng)分僅在薄薄的表層。由于缺乏適當(dāng)?shù)闹参飦肀Ｗo(hù)水土，一旦將地下的凍土裸露于夏日，新的一層表土極易受雪水沖失。這種地形及地質(zhì)的破壞歷久不停，20世紀(jì)初期的淘金者便曾對這些凍原任意挖掘破壞，至今仍無法恢復(fù)舊觀。因此美國政府對油管的敷設(shè)訂有嚴(yán)密的規(guī)格，以保護(hù)自然環(huán)境的完整。

阿拉斯加輸油管道

鋸齒高架防熱脹

地下水因受地質(zhì)及地形構(gòu)造的影響分布不均，是凍原區(qū)另一項(xiàng)頭痛的事。冬天地下水結(jié)凍膨脹所產(chǎn)生的壓力很不均勻，常使地面設(shè)施變形，地下裝備壓壞或扭斷。另一方面，輸油管內(nèi)的原油必須在50℃以上的溫度下才能保持暢流。不管如何保溫，這些熱總會有少許傳導(dǎo)到外面；因此，如將油管埋在地下，遲早會傳出熱而融解凍土，油管就難保不往下陷落。經(jīng)過種種考慮，工程負(fù)責(zé)人決定把油管高離地面架設(shè)。

北極區(qū)的冬夏溫差高達(dá)80℃，各種工程設(shè)施不能不先預(yù)防熱脹冷縮造成的損害。就拿蓋房子來說吧，冬天蓋好時(shí)看起來不錯(cuò)，到了夏天，地表膨脹，把門給封住了，出都出不去。為了避免油管因熱脹冷縮而折斷，工程人員設(shè)計(jì)了鋸齒形的敷設(shè)法。（見刊頭圖）

但油管以鋸齒形高架于地面上，問題并沒有完全解決，高架所用的支樁仍有麻煩。夏天里，地面溫度高于地下，支樁頂端所吸收的熱傳到地下，融解了周圍凍土的地下冰，支樁失去依附便往下溜。冬天，尤其是初冬，地下溫度高于地上，貼支樁的地下水由上往下流，沿支樁外壁結(jié)冰，冰在支樁壁上結(jié)緊，繼續(xù)膨脹時(shí)就把支樁往上頂。如此一溜一頂，支樁又上又下的，不要多久就會使油管彎折，甚至斷裂。

阿拉斯加輸油管道

固定支樁固溫管

要解決支樁的問題倒不難，工程師作了兩種設(shè)計(jì)（如圖四），最后采用的是右邊那種固溫管的設(shè)計(jì)。先將中空的鋼樁打進(jìn)地下，再套進(jìn)一根密封的鋼管，內(nèi)裝50克的液氨。夏天里，液氨吸收由上往下傳的熱氣，蒸發(fā)成氨氣，升到管頂。由于不斷蒸發(fā)，壓力變大，把管上端的氨氣壓縮成液氨，所放出的熱由氣冷式交換機(jī)傳到大氣中，凝結(jié)的液氨則下流到管底。如此一再蒸發(fā)、凝結(jié)，可使樁的地下部分維持低而均勻的溫度。到了冬天，整個(gè)過程恰好反過來，氨氣由下而上，與由上而下的液氨交換熱量，尚未液化的氨氣繼續(xù)往上升，最后在頂端與外界交換熱量而液化。整個(gè)設(shè)計(jì)就是利用氨的揮發(fā)、凝結(jié)，把熱量由熱的地方帶到冷的地方，維持管內(nèi)的溫度均勻。只要支樁下半部的溫度保持均勻，且低于冰點(diǎn)，讓周圍的凍土終年凍結(jié)，不會融解，支樁就可以固定住了。

雖然大部分的油管都高架在地面上，但在地震斷層及河床地區(qū)，油管必須埋于地下以策安全。埋設(shè)時(shí)，油管下方先敷設(shè)裝液氨的冷卻管，再鋪上一層碎石，以防油管還有少許的熱會透過管壁及絕緣包裝泄出時(shí)，冷卻管可以吸收掉，這樣就可長久維持地下層的凍結(jié)狀態(tài)。為了確保冷卻效果，油管每隔一段距離就要設(shè)一座小型自動冷凍廠，將液氨的冷卻管向兩邊延伸10公里左右。油井的鉆油管也有同樣設(shè)計(jì)，藉外來的冷凍設(shè)備，保持管周圍溫度的固定。

縱穿阿拉斯加南北的輸油管道

人造冰山保碼頭

在嚴(yán)寒的阿拉斯加，要使管內(nèi)原油保持50℃以上，沿途必須設(shè)立加熱站。在加熱站有小型煉油廠及加熱裝備。煉油廠抽取油管內(nèi)一部分原油加以煉制分離，將所得的燃料油分離送進(jìn)鍋爐燃燒，維持油管溫度，剩余的部分則送回油管內(nèi)與原油混合繼續(xù)輸送。因?yàn)橛凸芩��?jīng)地區(qū)多半是酷寒荒涼的冰原，不容易請到人駐廠，所以加熱站都是全自動設(shè)備。

克服了重重困難，終于筑好了一條高架油管。由布魯何灣出發(fā)，縱貫阿拉斯加，到達(dá)南岸的瓦地茲港（Valdez），全長1300公里，管徑1.2公尺。在瓦地茲港，工程師利用同樣的支樁建立了碼頭，好讓接運(yùn)的油輪靠岸，把油運(yùn)回美國本土。誰知人算不如天算，耗資巨額建造的碼頭，完成不到一年就報(bào)銷了。原來，冬天里，碼頭支樁上端凍結(jié)了一個(gè)大冰錐，一到春天，海水溫度升高，支樁將這些熱往上傳，冰錐與支椿相接處的部分融解，就松松地套在支樁上，隨著潮水或海浪上下滑動。在瓦地茲港，這種冰錐的上下滑動高達(dá)7公尺。夏天來到，這些冰錐全往上沖，就把整座碼頭掀掉了。

油管工程不能因此功虧一簣，工程師決定以冰治冰，弄個(gè)大一點(diǎn)的冰塊做碼頭的底。大冰塊終年不融，就不會有這些煩惱了。他們從港口海面結(jié)的冰底下抽取海水，噴向空中冷卻，掉下的冰屯積成一座冰丘。冰丘突出海水的部分，表面直徑達(dá)20公尺。整個(gè)冰丘體積極大，大到可以穩(wěn)穩(wěn)地坐在港灣的海底。利用這座人造冰山為支點(diǎn)而打樁，再將碼頭鋪在上面，就不會重蹈覆轍了。阿拉斯加的石油現(xiàn)在總算可以運(yùn)走了。整個(gè)工程前后耗費(fèi)四年，花了77億美元。