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圈地运动,实现商业利用仍道路漫长

来源:http://www.amo-ya.com 作者:澳门新葡亰平台游戏 时间:2019-09-01 04:01

中国水产门户网报道

  原标题:可燃冰试采成功,对中国能源安全保障意味着什么?

  新华08网广州5月31日电(记者康逸梅 关志薇 邱明)我国对天然气水合物(俗称“可燃冰”)的勘探,或在今年取得新的重要进展。记者在30日广州举办的中国南海油气勘探开发论坛上了解到,继2007年在南海神狐海域首次取样后,今年我国将在南海再次对海底可燃冰进行探勘取样。   但业内人士指出,我国目前在可燃冰的勘探开采等重大技术上仍有待突破,而出于对风险和成本的顾虑,中海油等国内海洋油气勘探企业对大规模投入可燃冰商业研发仍较为迟疑。未来我国要实现可燃冰这一“新新能源”的商业利用,仍是长路漫漫。

在人类的能源体系中,可燃冰可谓是既古老又年轻的种类。“古老”在于其形成的地质年代久远,“年轻”在于人类对其发现和研究时间较晚,而商业开发与利用甚至还没有开始,它因此被称为“未来能源”。

人类对海洋,始终是热爱又敬畏的。20世纪下半叶,随着深海开发技术的不断完善,人们越来越深入地探索着海洋底部无穷无尽的资源。石油、可燃冰、锰结核、热液硫化物……探索在进一步深入,争夺也越来越激烈。占有丰富海洋的渴望与探索生命起源的热情,使世界各国兴起了一轮“蓝色圈地运动”。

  可上九天揽月,可下五洋采“冰”——5月18日,我国南海神狐海域天然气水合物(又称“可燃冰”)试采实现连续187个小时的稳定产气。这是我国首次实现海域可燃冰试采成功,是“中国理论”“中国技术”“中国装备”所凝结而成的突出成就。中国人民又攀登上了世界科技的新高峰,将对能源生产和消费革命产生深远影响。

勘探取样年内或取得新进展

由于研究起步时间更晚,可燃冰在中国显得更“年轻”,然而,在改革开放汹涌的浪潮中,中国科技工作者以只争朝夕、时不我待的忘我拼搏精神,深入钻研可燃冰勘探与开发技术,取得丰硕成果,不仅摸清了本国陆域和海域可燃冰蕴藏家底,而且在全球率成功进行了可燃冰试开采,并着手规划商业试开采和商业开采与大规模开发利用,积极推动本国能源变革,加速向“可燃冰时代”迈进。

石油:最激烈的争夺

  看“神狐火炬”:点亮新能源时代曙光

  天然气水合物,是天然气和水在低温、高压条件下形成的物质,由于其外形极像冰块,俗称可燃冰。据了解,全球可燃冰98%资源都积聚在洋底沉淀物中,另外2%在极地大陆之下。   作为全新的能源,可燃冰具有巨大的能源潜力,被认为是人类未来的替代能源。可燃冰中天然气的浓度一般能达80%—90%左右,1立方米晶体能够释放出164立方米气体,燃烧值高,清洁无污染,储量巨大。2010年,国际能源署的报告预计,全球可燃冰蕴藏的能量是目前全世界油气和煤炭的2倍。   据广州地质调查局副总工程师王宏斌在此次论坛中介绍,1999年,我国就在西沙海域勘探得到了可燃冰的似海底反射波(BSR)。2007年5月,广州地调局于南海神狐海域首次钻探取样,8个钻探点中3个采集到了样品,证实了可燃冰在我国海域的存在。根据取样结果,初步估计南海神狐海域拥有的可燃冰相当于744亿吨油当量。   近年来,我国对于可燃冰的勘探开发研究步伐有所加快。2009年,我国首艘自主研制的可燃冰综合调查船“海洋六号”建成下水。2011年,中国地质调查局主导的“天然气水合物资源勘探与试采工程”(2011—2030)专项启动,专项投入资金100亿元人民币。   广州地质调查局局长温宁在接受记者采访时表示,今年项目组将在南海北部海坡实施第二次现场钻探取样,对海域内可燃冰的资源量进行更充分的估计和评价。

可燃冰以固态等形式赋存于海底沉积物或陆上冻土区岩石的裂隙、孔隙中,具有燃烧值高、污染小、储量大等特点,被各国视为未来石油、天然气的战略性替代能源。针对可燃冰的上述特点,国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员对可燃冰介绍说,可燃冰在标准状况下,1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水,能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。单位体积的可燃冰燃烧能发出的热量远远大于煤、石油和天然气,而且燃烧后几乎不会产生污染气体,因此它被公认为是一种清洁的能源。

“海洋蕴藏了全球超过70%的油气资源,海底的油气如同埋在地里的马铃薯一样等待我们去挖掘。”在2007年4月召开的第四届中国国际海洋石油天然气研讨会上,美国休斯敦大学石油化学及能源教授米切尔·伊科诺米季斯做了这样的开场白。

  提起能源,人们想到的往往是煤、油、气点燃的火炬而不会是冷冷的冰块,但中国科技工作者已经可以将蕴藏在海底的“冰块”点燃成熊熊燃烧的火焰,让“冰火交融”从梦想变成现实。

勘探开采重大技术仍待突破

19世纪,科学家在实验室合成出来可燃冰。20世纪30年代,工程师在天然气输气管道里发现时常造成堵塞的冰块就是可燃冰。苏联科学家根据人为环境中可燃冰产生的条件作出推测:如果满足低温高压、有气有水的条件,也可能有天然的可燃冰存在。20世纪60年代,上述推测被证实,可燃冰矿藏在西西伯利亚冻土地区麦索雅哈气田被发现。美国从20世纪80年代初制定了10年可燃冰研究计划,并于1988年起将其列入国家能源战略长远计划。日本自20世纪70年代末在南海海槽发现似海底反射层后,加大日本周边海域可燃冰的探测力度,80年代末钻探获得可燃冰样品。

世界水深500米或超过500米的深海油气勘探开发始于上个世纪70年代,至2002年底,已发现470亿桶石油。到2003年,海洋油气勘探水深已达3053米。据美国地质调查局和国际能源机构估计,全球深海区最终潜在石油储量有可能超过1000亿桶。2010年深海原油产量可达850万桶/日,可满足全球石油需求的9%。

  从5月10日起,源源不断的天然气从1200多米的深海底之下200多米的底层中开采上来,点燃了全球最大海上钻探平台“蓝鲸一号”的喷火装置。这是我国首次、也是全球首次对资源量占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰成功实现试采。

  记者了解到,相较于美国、日本、加拿大等国,我国在可燃冰的勘探、开采、商业利用的有关重要技术上仍较为落后,未来技术仍待突破。   2013年3月12日,日本石油天然气与金属公司(JOGMEC)联合日本产业技术综合研究所,在爱知县附近海域进行海底可燃冰钻探,全球范围内首次成功分离海底可燃冰并采集气体,5天的试开采中日产气量约2万立方米。    日本宣布其将于2018年实现可燃冰的商业化生产。此外,美国、加拿大也已在阿拉斯加北坡、麦肯锡三角洲等地域成功完成了商业开采试验。   对于我国而言,在勘探技术上,国家海洋局第二研究所研究员方云霞指出,我国目前仍然是通过基础地质、地球化学、地震等间接的勘探方法得到的数据进行比对研究,实地勘探取得的样本仍然过少。勘探技术的落后还表现在勘探装备的缺乏。国务院参事、国土资源部前总工程师张洪涛在接受记者采访时指出,目前我国还没有自己的深水钻探船,2007年的钻探取样租用的是一条荷兰的钻探船。   在开采技术上,中科院广州天然气水合物研究所教授吴能友表示,“我国目前还停留在开采方法、技术、工艺、方案的实验模拟和数字模拟阶段。将实验室试验转化为实地开采试验的装备设备也较缺乏。”   在商业利用上,华南理工大学化学与化工学院教授樊栓狮介绍,目前我国仍然欠缺可燃冰的储存、运输、终端接收、离岸加工等商业应用方面的研究。   业内人士指出,按照目前我国可燃冰的研究开发速度,我国要实现对可燃冰的商业开发,最早要到2030年。

中国石油华北油田公司高级工程师付亚荣介绍说,目前,美国、俄罗斯、加拿大、荷兰、日本、印度等国已对可燃冰进行了广泛的勘探,其目标和范围含盖了几乎所有的海洋陆缘重要潜在区域和高纬度极地永久冻土带及南极大陆陆缘地区,勘探表明,可燃冰存在于西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本南海海槽、南海海槽等广泛区域,甚至探明北极地区有大量正在形成的可燃冰。就储量而言,可燃冰非常丰富,约为是剩余天然气储量的128倍,其有机碳总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气碳含量的2倍。仅海底探查有可燃冰分布量,可供人类使用1000年。

在国际石油和天然气价格持续居高不下的情况下,对石油的争夺已经不再局限于陆地和浅海,许多国家和大型油气公司都在向深海进军。深海石油战早已拉开序幕。

  和人们熟悉的海底石油、海底天然气田相比,可燃冰要神秘得多。但这种由水和天然气在高压、低温情况下形成的类冰状结晶物质,却是标准的“高潜力”能源。

值得一提的是一些国家在可燃冰开采方面进行了尝试和实践。在西西伯利亚麦索雅哈气田,苏联在上个世纪70年代进行了人类历史上首次商业化开发陆域可燃冰矿体,断断续续开采了17年。首个实现海域可燃冰抽取的是日本。上个世纪末,日本投入巨资在重点海域进行地球物理调查和实验钻探,获得了海域可燃冰样品,首次掌握利用地震探测和物理探测抽取可燃冰。2013年3月,日本采用井下电潜泵排液采气和井下电加热等技术,实现全球首次试采海域可燃冰,但后来遭遇泥沙阻塞钻井通道而中止。4年后,日本进行了第二次试采,遭遇相同状况。

中国科学院院士、同济大学教授汪品先在接受《环球》杂志采访时表示,目前世界各国在海底中争夺最激烈的资源就是石油。“2007年8月俄罗斯北极科考队出动深海潜水器,在北极点下潜至4000多米深的海底,安插俄罗斯国旗,这是为什么?德国宣称要造世界上最大的深海钻探船深入北极,这是为什么?加拿大、美国和丹麦都对北冰洋虎视眈眈,这又是为什么?主要还是为了争夺那里的深海石油。”

  它燃烧值高——1立方米的可燃冰分解后可释放出约0.8立方米的水和164立方米的天然气,燃烧产生的能量明显高于煤炭、石油,燃烧污染却又比煤、石油小,更加清洁环保。

中国科学家对可燃冰的研究相对较晚。1985年,时任地质矿产部广州海洋地质调查局总工程师金庆焕在《海洋油气勘探概况及石油地质学动向》中提到“可燃冰”。他指出,全球13%陆地冻土带的可燃冰和比陆地冻土带多100倍的海域可燃冰将是人类未来的重要能源。这是这个概念第一次在国内出现。1990,中国科学院兰州冰川冻土研究所与莫斯科大学开展人工合成可燃冰实验,采用甲烷和蒸馏水在室内合成了可燃冰取得成功,外观、挥发性和可燃性等与自然界取得的可燃冰样品具有完全相同特点。1992年,国内翻译出版了系统介绍可燃冰的早期文献《国外天然气水合物研究进展》,中国地质科学研究院矿床地质研究吴必豪研究员等完成了对可燃冰技术追踪、收集资料和初步研究工作。1995—1997年,中科院矿床所与中国地质矿产信息研究院合作完成了“西太平洋天然气水合物找矿前景与方法的调研”课题,认为西太平洋边缘海域包括中国东海和南海具备可燃冰的成藏条件和找矿前景。

到2003年底,全世界已经发现深水油气田328个,已投入开发的有75个,其中,墨西哥湾、巴西和西非是世界深海油气勘探和开发的“金三角”。

  它资源储量丰富——可燃冰广泛分布于全球大洋海域,以及陆地冻土层和极地下面。估算其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍。

付亚荣指出,在上述早期科研信息搜集和研究基础上,中国从1999年启动了可燃冰实质性调查与研究,并取得了一系列重大突破。2000年,广州海洋地质调查局在南海海底发现了总量估计相当于全国石油总量一半的巨大可燃冰带,迅速从海底取出了样品。

各国对深海石油的激烈争夺可以从墨西哥湾看出来。在这里,美国的石油开采公司已经向纵深地区迈进,钻探深度逐渐加大。2005年美国能源法案通过额外减免深水和超深水石油天然气开发的矿产开采费,为风险较大的墨西哥湾海上石油天然气开发提供了新的动力。仅在这一年,就有两个深水石油项目建成投产,另外还有6个油田正在开发之中。

  “可燃冰被各国视为未来石油、天然气的战略性替代能源,是世界瞩目的战略资源,对我国能源安全及经济发展也有着重要意义。”试采现场指挥部总指挥、广州海洋地质调查局局长叶建良说。

2002年正式启动为期10年的对中国海域可燃冰资源调查与研究专项,陆续在南海北部陆坡区的西沙海槽、神狐、东沙及琼东南4个海域,进行了25个航次的可燃冰资源调查与评价,发现了南海北部陆坡可燃冰有利区,评价了南海北部陆坡可燃冰资源潜力确定了东沙、神狐2个可燃冰重点目标,证实了中国南海存在可燃冰资源。

同时看中墨西哥湾的还有巴西石油公司。由于拥有开采本国海域深海石油的发达技术,巴西石油公司早已把目标转向国外。在2010年前,巴西石油公司将主要投入三个地区的石油开发,其中墨西哥湾海底油田处在第一位。

图片 1  “蓝鲸一号”钻探平台(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

2007年,中国首个可燃冰钻探航次在南海神狐海域珠江口盆地进行,成功获得可燃冰样品,标志着中国可燃冰调查研究水平步入世界先进行列,成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划获得可燃冰实物样品的国家。第二年,中国陆域可燃冰调查获得重大进展,在海拔近4100米的青海省天峻县木里镇祁连山南缘永久冻土带首次发现并检测出可燃冰,成为世界上首个在中低纬度冻土层发现可燃冰的国家。2013年,广州海洋地质调查局在台西南盆地钻获了在中国海洋可燃冰钻探史上具有里程碑意义的渗漏型和扩散型实物样品,为后续试开采准备了必要条件。

另外,2007年3月,挪威石油已经得到墨西哥湾300个油气开采许可证;5月,日本石油公司和日本三菱公司宣布,将共同投资12亿美元购买位于墨西哥湾的一个油气田的股份;而由雪佛龙、壳牌和英国石油联合出资建设的超深海平台Perdido,将是墨西哥湾第一个超深海平台,计划在2010年投产。

 

2017年可谓“中国可燃冰收获年”,经过20年研究和技术积累,中国在南海北部神狐海域进行的首次可燃冰试采获得圆满成功。3月28日,在万众瞩目之下,可燃冰试采正式开钻,仅1个多月后,5月10日便点火成功。到5月18日,试采连续稳定产气8天,累计产气量超12万立方米,平均日产超1.6万立方米,超额完成“日产万方,连续产气一周”的预定目标,取得圆满成功。

石油是现代社会经济得以维系的重要能源。只要对石油的需求源源不断,各国对深海石油的勘探和开发就会继续,对那些像“马铃薯”一样的油气的争夺只会愈演愈烈。

  巍然矗立在蔚蓝海面中的“蓝鲸一号”,是个净重超过43000吨、37层楼高的庞然大物,今年2月刚刚“诞生”,就从烟台起航驶抵南海,投入了这项试采任务。

截至2017年7月9日,试采连续稳产60天,累计产气量超30万立方米,超额完成预期目标,主动实施关井,创造了连续产气时长和产气总量两项世界纪录。这是中国首次、也是世界首次成功实现对资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物试采,标志着中国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,实现了历史性突破。试采成功为推动天然气水合物产业化迈出了关键的一步,对保障国家能源安全、推动绿色发展、建设海洋强国具有重要而深远的意义。

可燃冰:未来的较量

  南海海域是我国可燃冰最主要的分布区,全国可燃冰资源储存量约相当于1000亿吨油当量,其中有近800亿吨在南海。

“海域天然气水合物试采成功只是万里长征迈出的关键一步,后续任务依然艰巨繁重。”正如中共中央、国务院对海域可燃冰试采成功的贺电所指出的那样,虽然经过长期不懈努力,中国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,实现了历史性突破,但是距离可燃冰商业开发和大规模利用还有很长很长的路要走,唯有一如既往地以只争朝夕的精神,持之以恒的艰苦奋斗才能把这种“未来能源”变为“现实能源”。

可燃冰的学名为“天然气水合物”,是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”,其中甲烷占80~99.9%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油和天然气都要小得多,被称为“未来能源”。据科学家估计,世界上可燃冰矿藏中所含的有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍,可满足人类1000年的需求。可燃冰的稳定带处于500~700米水深以下的海底,水越深越稳定。

  试采现场指挥部地质组组长陆敬安说,勘探显示,神狐海域有11个矿体、面积128平方公里,资源储存量1500亿立方米,相当于1.5亿吨石油储量,“成功试采意味着这些储量都有望转化成可利用的宝贵能源”。

海域可燃冰试采初战告捷之后,中国加快了推动可燃冰向商业化开发方向挺进的步伐。2017年11月,根据矿产资源法实施细则有关规定,天然气水合物即可燃冰被列为新矿种。此举有利于加快可燃冰资源开发利用步伐,促进勘查开发投资主体多元化,促进天然气水合物勘查开采科技创新。据当时的国土资源部矿产资源储量司司长鞠建华介绍,确立可燃冰为新矿种,将更有利于协调利益关系,带动相关产业发展,拉动钻采装备制造、管网建设、工程施工、液化天然气船、非常规天然气勘探开发特种技术及装备制造,形成上游勘探开发、中游运输储备、下游综合利用的完整产业链。

汪品先院士谈到可燃冰时指出,尽管要开采埋藏于深海的可燃冰还面临着许多技术上的难题,因为这种矿藏哪怕受到最小的破坏,都足以导致甲烷气体的大量泄漏,造成海啸、海水毒化等灾害,但各国对这种未来能源的追求与争夺却并不亚于石油。

  一次点火,一次成功——这一比率即使放到已经非常成熟的海洋石油和天然气开采领域也堪称靓丽,而这一成功的背后,是我国海洋地质工作者在天然气水合物开发上的奋起直追。

中国在可燃冰领域的发展历程昭示,坚持科技先导,着力推动科技进步是跨越式发展,实现迎头赶上的必由之路,在通往商业化开采的过程中,也必然是如此。2017年底,经科技部批准建设,依托中国海油旗下中海油研究总院有限责任公司,整合国内科研力量,组建天然气水合物国家重点实验室。作为可燃冰科研和开发的国家队,中海油先后承担了国家“863”“973”等重点研发计划等,已初步明确了资源勘探、开采技术、风险防控和流动保障等4大研究方向,其参与组建重点实验室标志着中国天然气水合物工作进入一个全新的发展阶段。

早在1992年,日本就开始关注可燃冰的勘探与开采。目前,它已经基本完成对周边海域的可燃冰调查与评估,钻探了7口探井,圈定了12块矿集区,并成功取得可燃冰样本。日本计划,在2010年对可燃冰进行商业性试开采。

  和国际上早在上个世纪60年代就开始勘探、研究可燃冰相比,我国的可燃冰研究起步要晚到1998年,但中国科技工作者只用了不到20年就完成了从空白到赶超的全过程。

与此同时,由中国地质调查局广州海洋地质调查局建设的深海科技创新中心正式选址广州南沙龙穴岛东北部,海域天然气水合物勘查试采开展一系列海洋地质工作是该创新中心的重中之重。根据规划,创新中心将建设可燃冰科研工作基地、岩心库等关键设施,目前,工作基地和码头项目前期工作正在抓紧推进,预计2021年建成。

1997年,以美国为首的国际深海钻探计划及其后继的大洋钻探计划,在10个深海地区发现了大规模天然气水合物聚集。一年后,美国把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划,计划到2015年进行商业性试开采。1999年,德国和美国科学家通过深潜观察和抓斗取样,在美国俄勒冈州岸外卡斯凯迪亚大陆边缘的海底沉积物中取到嘶嘶冒着气泡的白色水合物块状样品。

  回顾这一历程,试采现场指挥部办公室主任邱海峻用“快马加鞭”“奋发图强”形容可燃冰开采的“中国速度”。他介绍说,在1998年立项后,1999年我国就开始了南海和陆地冻土区的可燃冰调查工作,2007年就在神狐海域钻获可燃冰,这使得我国成为继美国、日本、印度之后,第四个通过国家级研发计划在海底钻获可燃冰的国家。

千帆竞渡,百舸争流。在当今能源科技日新月异的背景下,可燃冰作为一种潜力巨大的清洁能源,其商业化开发利用是很多国家的战略需求和孜孜以求的奋斗目标。付亚荣指出,急于寻求能源突破的日本计划在2018年开发出成熟的可燃冰开采技术,进而实现商业化生产。中国在《国土资源“十三五”科技创新发展规划》中也明确提出,到2020年攻克海域天然气水合物试采关键技术,实现商业化试采。而要实现这一目标,早日催生“中国的可燃冰时代”,中国科学家和能源产业界必须拿出更顽强的拼搏精神。

2004年,为德美科学家获取可燃冰的德国“太阳号”驶入南海,完成中德合作项目。虽然没有如愿带回可燃冰样品,却在南海圈定出可燃冰钻探目标区。

  2015年,我国科技工作者在神狐海域准确定位了两个可燃冰矿体。2016年,地质调查工作人员围绕试采在神狐海域开展钻探站位8个,全部发现可燃冰。

另外,印度等国也纷纷邀请美国和欧洲的勘探船前往该国附近水域,探测可燃冰的情况。

  “2016年3月,我们正式开始准备可燃冰试开采,当时定下的开钻时间为2017年3月28日,就是说自开始准备至开钻仅有一年时间,如果不是之前持续拼搏积累下海量的地质数据,就不可能按时完成任务。”邱海峻说。

各国都在为未来的能源暗自使劲,积蓄力量。可以预见的是,一旦可燃冰开发技术成熟,争夺可燃冰的大战势必展开。

图片 2  这是无人机拍摄的“蓝鲸一号”钻探平台,正在距离广东省珠海市东南320千米、水深1266米的南海神狐海域实施试采(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

多种矿物质:“我们了解得还太少”

 

在采访汪品先教授时,他反复强调:“我们现在所讲的深海资源,都是人类已经了解的。但我们对深海的了解,连十分之一都不到。有太多的资源是我们所不了解的,比如那些多种多样的矿物质。”

  今年5月10日9时20分,神狐海域可燃冰试采开始,5小时32分钟后,试采点火成功。截至18日,经试气点火,本次试采已连续产气超过一周,最高产量3.5万立方米/天,平均日产超1.6万立方米,累计产气12万立方米,天然气产量稳定,甲烷含量最高达99.5%,完成预定目标,试采取得圆满成功。

目前人类对深海的大部分矿物资源还停留在了解与探索的阶段,真正的争夺还没有来到。曾经引发人们探索和开发热潮的矿物质有很多,最典型的是锰结核。

  18日上午,国土资源部部长姜大明在“蓝鲸一号”上向世界宣布:中国在神狐海域的天然气水合物试采成功!

19世纪70年代,英国深海调查船“挑战”号在环球海洋考察中,首先发现了深海洋底的锰结核。锰结核平铺在海底,如同铺路的卵石。据初步调查,每平方米的海底约有60公斤的锰结核。锰结核中50%以上是氧化铁和氧化锰,还含有镍、铜、钴、钼等20多种元素。如果按照目前世界金属消耗水平来计算,仅太平洋底的锰结核储量,铜可供应600年,镍可供应15000年,锰可供应24000年,钴甚至可供应13万年。不仅如此,锰结核的增长很快,每年以1000万吨的速度在不断堆积,是人类取之不尽的“自生矿物”。

  “在豆腐上打铁、用金刚钻绣花”

其实,从发现锰结核到上个世纪中期,人们一直认为锰结核是运载锰矿石的船只沉没在某个海区而发生的偶然现象而已,很少有人去研究和打捞它。直到1959年,美国科学家约翰·梅罗认真分析了它的化学成分和储量,它才从深海走进人们的视野,并成为国际深海开发的大热门。

  和海洋石油、天然气相比,海域可燃冰的开采就一个字:难。

世界上锰结核含量最多的地区为太平洋北纬6°~20°,西经110°~180°之间,日本人称这个海区为“锰结核的银座”,美国人则称之为“世界海底锰之路”。

  难点也是一个字:软。

“黑烟囱”:生命的起源?

  俗话说,柿子要捡软的捏。但可燃冰开采却最怕“软柿子”。

当然,海底矿物质不只锰结核,更多的矿物质不仅具有矿物资源意义,还具有生物和基因资源意义。

  “可燃冰虽然储量大、分布广,但形成年代要比石油、天然气晚得多,覆盖它的海底地层普遍是砂质,现有的海底钻井设备开采它就好比在‘豆腐上打铁’、用‘金刚钻绣花’,稍有不慎就会导致大量砂石涌进管道,造成开采失败。”试采现场指挥部首席科学家、中国地质调查局“李四光学者”卢海龙说。

热液硫化物受人们关注比锰结核要更晚一些。它主要出现在2000米水深的大洋中脊和断裂活动线上,是一种含有铜、锌、铅、金、银等多种元素的矿产资源。它是海水侵入海底裂缝,受地壳深处热源加热,溶解地壳内的多种金属化合物,再从洋底喷出的烟雾状的喷发物冷凝而成的,被形象地称为“黑烟囱”。

  全球天然气水合物研发活跃的国家主要有中国、美国、日本、加拿大、韩国和印度等,各国竞相投入巨资开展天然气水合物试采,竞争异常激烈。其中,美国、加拿大在陆地上进行过试采,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽进行了海上试采,但因出砂等技术问题失败。2017年4月日本在同一海域进行第二次试采,第一口试采井累计产气3.5万立方米,5月15日再次因出砂问题而中止产气。

除了矿物质,这些“黑烟囱”让科学家们兴奋的更重要原因是,它的周围活跃着一个崭新的生物群落——热水生物,比如长达三米而无消化器官、全靠硫细菌提供营养的蠕虫,比如特殊的瓣鳃类生物等。它说明,地球上不仅有人们所习惯的在常温和有光的环境下通过光合作用生产有机质的“有光食物链”,还存在着依靠地热支持,在深海黑暗和高温高压的环境下,通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”。

图片 3  “蓝鲸一号”钻探平台上天然气水合物试采作业中(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

这种“黑暗食物链”的生存环境,很类似地球早期环境的极端高温环境。一些生物基因组的研究也发现,这些生物非常原始,接近所有生命的共同祖先。科学家们为此提出新的命题:生命是否就起源于“黑烟囱”的周围?

 

另外,“黑烟囱”周围生物的多样性和生物密度也可以与热带雨林相媲美,目前新发现的生物种类已经达到了10个门类500多个种属。

  “与日本相比,我国海域主要属于粉砂型储层,这也是占全球90%以上比例的储藏类型。砂细导致渗透率更差,同时我国的可燃冰水深大、储层埋层浅,施工难度更大。我们的突破,对于全世界而言更具有可参考和借鉴的价值。”卢海龙说。

虽然对热液硫化物的探索和开发谈不上争夺,但各国科学家们都很明确,谁对“黑烟囱”的了解更多,谁就有可能在生物和基因科学中取得先机,谁就有可能揭开生命起源之谜。因此,对深海的进一步探索和了解,各国都不甘落后。

  ——攻坚克难,首先依赖于“中国理论”的建立。陆敬安说,在多年勘探和陆地研究的基础上,我国在全球率先建立了可燃冰“两期三型”成矿理论,指导圈定了找矿有利区,精准锁定了试开采目标;创立可燃冰“三相控制”开采理论,应用于试开采模拟和实施方案制定,确保了试采过程安全可控。

“人类对深海的了解远远不及人类对太空的了解。”汪品先这样告诉《环球》杂志,“不过,一切都还刚刚开始。”也许有一天,人类对神秘深海的探索真的能发现失落的帝国亚特兰蒂斯,但了解才刚刚开始,争夺也才刚刚开始。“蓝色圈地运动”也许能和当年的“圈地运动”一样,给人类带来翻天覆地的变化——谁知道呢?

  ——试采的成功,也有赖于“中国技术”的突破。广州海洋地质调查局局长助理、试采现场指挥部办公室副主任谢文卫说,通过这次试采,我国实现可燃冰全流程试采核心技术的重大突破,形成了国际领先的新型试采工艺。

南方渔网编辑:欧阳洋

  “我们创新提出了‘地层流体抽取试采法’,有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题。我们成功研发了储层改造增产、可燃冰二次生成预防、防砂排砂等开采测试关键技术,其中很多技术都超出了石油工业的防砂极限。”他说。

  ——试采的成功,也来自“中国装备”的支持。据介绍,这次试用的钻井平台“蓝鲸一号”是我国自主制造的“大国重器”,也是世界最大、钻井深度最深的双井架半潜式钻井平台,可适用于全球任何深海作业,在试采过程中,我国科技工作者还开发了大量拥有自主知识产权的工具并实现成功应用。

  向地球深部进军

  从“蓝鲸一号”起步的可燃冰试采,不仅对我国未来的能源安全保障、优化能源结构具有重要意义,甚至可能给世界能源接替研发格局带来改变。

  “试采成功打破了我国在能源勘查开发领域长期跟跑的局面,取得了理论、技术、工程和装备的完全自主创新,实现了在这一领域由跟跑到领跑的历史性跨越。”国土资源部党组成员、中国地质调查局局长钟自然说。

图片 4  “蓝鲸一号”钻探平台上天然气水合物试采作业中(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

 

  “从理论上讲,地球内部可利用成矿空间分布在从地表到地下1万米,目前世界先进水平勘探开采深度已达2500米至4000米,而我国大多小于500米,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”——2016年全国科技创新大会提出的这一论断,让人们对大地大海深处充满向往。

  如果我国固体矿产勘查深度达到2000米,探明资源储量可以翻一番。而辽阔的大洋海底,多金属结核总资源量约3万亿吨,有商业开采潜力的达750亿吨;海底富钴结壳中钴资源量约为10亿吨;太平洋深海沉积物中稀土资源量达880亿吨。未来全球油气总储量的40%将来自深海。

  “海洋特别是深海作为战略空间和战略资源,在国家安全和发展中的战略地位日益凸显,深海探测是建设海洋强国的战略需要。”国土资源部部长姜大明说,我国海洋探测科技创新已经取得很大进步,但在一些深海领域与美日俄及个别欧盟国家相比还存在差距,向深海进军,发挥后发优势,争取后发先至,这是必须解决的战略科技问题。

  在本次试开采之后,我国可燃冰开采将进入“科学积累”的新阶段。叶建良说,在系统总结本次试采经验、优化试采技术工艺的基础上,还将开展更多种类型可燃冰试采,建立适合我国资源特点的开发利用技术体系,同时创建国家重点实验室、工程技术中心等创新平台,进一步提高可燃冰勘探开发和深海科技创新能力。

图片 5  在“蓝鲸一号”钻探平台上,工作人员庆祝天然气水合物试采成功(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

 

  根据国土资源科技创新规划,“十三五”期间,通过研制深远海油气及可燃冰勘探开发技术装备,我国将推进大洋海底矿产勘探及海洋可燃冰试采工程,力争2020年实现商业化试采,研制成功全海深潜水器和深远海核动力浮动平台技术。

  中国科学家们还对未来全球能源接续的“中国方案”雄心勃勃。“低渗粉砂质储层水合物矿藏在海上丝绸之路沿线国家广泛分布,很多国家对可燃冰有强烈需求。我们现在掌握了这一技术,有利于解决‘一带一路’沿线的资源、能源问题,推动‘一带一路’沿线的经济发展和融合。”邱海峻说。

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