點(diǎn)燃“冰”火

肖寶巨 于文罡

新中國成立60周年慶典的禮炮即將鳴響,從青藏高原傳來令人振奮的喜訊:我國地質(zhì)工作者首次在陸域發(fā)現(xiàn)并成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品,使我國成為世界上第一個(gè)在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的國家。這一重大突破,證明了我國天然氣水合物的調(diào)查與研究處于國際領(lǐng)先水平。天然氣水合物又稱“可燃冰”,這種神奇的礦藏在高壓、低溫條件下呈固體狀態(tài),遇火即可燃燒。在發(fā)現(xiàn)的過程中,煤炭地質(zhì)工作者作出了卓有成效的重要貢獻(xiàn),留下了不可磨滅的印記。

聚焦木里

木里,藏語意為有煤的地方,現(xiàn)為青海省天峻縣木里鎮(zhèn)。而今已成為我國首個(gè)陸域天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)地。9月17日,雄渾、壯美的青藏高原一改桀驁不馴的脾氣,沐浴在天高氣爽的秋陽中。10時(shí)許,在木里海拔4 062米施工的青海煤炭地質(zhì)局一O五隊(duì)502鉆機(jī)現(xiàn)場,迎來了一批尊貴的客人。國務(wù)院參事、國土資源部總工程師張洪濤,中國煤炭地質(zhì)總局局長、黨委書記徐水師,在青海省國土資源廳副廳長李志勇、青海煤炭地質(zhì)局局長郭晉寧的陪同下,親臨現(xiàn)場慰問一線施工的專家、工程技術(shù)人員和施工人員,張洪濤在闡述了這項(xiàng)科研成果的重大意義后說,這不亞于在我國又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“大慶油田”。他代表國土資源部對一線施工人員發(fā)現(xiàn)并成功鉆獲天然氣水合物樣品的突出貢獻(xiàn)表示衷心的感謝!《人民日報(bào)》、中央電視臺(tái)、《科技日報(bào)》、《中國國土資源報(bào)》、《中煤地質(zhì)報(bào)》等新聞媒體記錄下了這一激動(dòng)人心的場面。

成功鉆獲可燃冰樣品,得到了黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視,李克強(qiáng)同志作了“此發(fā)現(xiàn)很有意義,請?jiān)鷮?shí)做好下步研究及勘查開發(fā)工作,擴(kuò)大成果”的重要批示。

這是一個(gè)歷史性的時(shí)刻:我國是在陸域通過鉆探獲得天然氣水合物樣品的第三個(gè)國家,也是繼2007年5月在南海北部鉆獲天然氣水合物之后又一重大突破。中國煤炭地質(zhì)總局局長、黨委書記徐水師在現(xiàn)場滿懷激情的講話中說:“今天是個(gè)好日子,站在陸域天然氣水合物的首次發(fā)現(xiàn)地,我們?yōu)樵谟忠粋€(gè)能源新領(lǐng)域的調(diào)查突破而倍感激動(dòng)和振奮!我們對能為國家的強(qiáng)盛、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展所作出的新貢獻(xiàn)而深感自豪!

這是一個(gè)歡慶的時(shí)刻:參與調(diào)查、施工的專家、工程技術(shù)人員和工作人員沉浸在無比的喜悅中,他們忘記了風(fēng)餐露宿、臥雪觀天的困苦和強(qiáng)烈的高原反應(yīng),盡情地抒發(fā)自己的豪情,把安全帽高高地拋向空中,勝利的吶喊聲在空曠的高原上久久回蕩,飄向天際……

這是一個(gè)令國人振奮的時(shí)刻:能源是支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石,“可燃冰”被譽(yù)為21世紀(jì)最有希望的戰(zhàn)略資源。這一重大發(fā)現(xiàn),對我國擴(kuò)大新的潔凈能源領(lǐng)域,增加我國能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備、改變能源結(jié)構(gòu)具有極其重要的戰(zhàn)略意義。隨著天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)、調(diào)查、研究的進(jìn)程不斷加快,若干年后人們在感受現(xiàn)代文明的同時(shí),也必將分享到天然氣水合物造福人類的成果。

大地饋贈(zèng)

上溯到上個(gè)世紀(jì)中葉,穿過時(shí)空隧道,才知道自己是歷史的主角。天峻木里對于青海煤炭地質(zhì)局來說是個(gè)難以忘記的寶藏聚集地。歷史上青海煤炭地質(zhì)局有過兩進(jìn)兩出天峻木里的記載。上世紀(jì)60~70年代,青海局第一次進(jìn)駐天峻木里進(jìn)行煤炭地質(zhì)勘查時(shí),發(fā)現(xiàn)了木里煤田,提交煤炭資源儲(chǔ)量30多億噸,占青海省煤炭資源儲(chǔ)量的66.7%,是全省最大的整裝煤田。21世紀(jì)初,青海局一O五隊(duì)和煤勘院再次進(jìn)駐天峻木里,開展煤田深部、邊緣等煤炭地質(zhì)勘查,進(jìn)行聚煤規(guī)律、煤層氣研究,為陸域天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)提供了依據(jù)。

木里煤田聚乎更礦區(qū)位于祁連拗褶帶西段,構(gòu)造線總體方向?yàn)楸蔽鳌⒛蠔|向,此構(gòu)造線是由一系列山脈體系和與之平行的不同期的推覆構(gòu)造所組成,與之相應(yīng)有北西向、北東向的拉伸作用下的正斷裂,這一斷裂組合格局及其形成的環(huán)境條件控制了中生代含煤盆地的沉積建造及對其后期的改造作用。

由于區(qū)域構(gòu)造的控制,煤系地層沉積后,受南北大通、托賴兩山脈的橫向擠壓的影響,礦區(qū)構(gòu)造走向與祁連山的北60~70度西構(gòu)造相應(yīng)一致,并以緊密連續(xù)的褶皺為主,可稱為一復(fù)式褶皺構(gòu)造。并因橫向擠壓力的影響,造成與走向平行或斜交等斷裂發(fā)生。聚乎更煤礦區(qū)由南北兩個(gè)向斜組成,其中北向斜的聚煤沉積條件優(yōu)于南向斜。特殊的氣候和地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)成了天然氣水合物的成因條件。

探索之中,機(jī)遇把正在這里施工的青海局一O五隊(duì)推到了發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的大門口。

曙光初現(xiàn)

應(yīng)當(dāng)承認(rèn),人們對自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)是一個(gè)漫長的探索過程;對地球奧秘的研究還有許多未知的領(lǐng)域。一位哲人說,最大捷徑是多走彎路之后找到的。陸域天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)過程也充分證明了這一哲理。

近年來,我國在海域天然氣水合物領(lǐng)域的各類科研投入巨大,不僅取得了天然氣水合物實(shí)物樣品,而且在技術(shù)裝備方面,通過國家“863”計(jì)劃《天然氣水合物探測技術(shù)》等課題的研究,在天然氣水合物地震采集技術(shù)、地震識(shí)別處理技術(shù)、船載地球化學(xué)探測系統(tǒng)和保真取芯鉆具等方面取得了顯著進(jìn)展,初步形成了適合中國海域特點(diǎn)的天然氣水合物探測技術(shù)系列。與海底天然氣水合物調(diào)查研究相比,凍土區(qū)的調(diào)查研究相對滯后,但最近幾年,中國地質(zhì)調(diào)查局和國家自然科學(xué)基金委也開始逐漸重視凍土區(qū)的天然氣水合物研究,中國地質(zhì)調(diào)查局于2002年開始相繼設(shè)立了“青藏高原多年凍土區(qū)天然氣水合物地球化學(xué)勘查研究”、“我國陸域永久凍土帶天然氣水合物資源遠(yuǎn)景調(diào)查”等四個(gè)調(diào)查研究項(xiàng)目,國家自然科學(xué)基金委也于2005年設(shè)立了“青藏高原多年凍土區(qū)天然氣水合物的形成條件探討”科研項(xiàng)目。為完成上述任務(wù),有關(guān)單位對青藏高原凍土區(qū)開展了地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和遙感等方面的探索性調(diào)查和評(píng)價(jià)工作,初步研究結(jié)果顯示,青藏高原特別是羌塘盆地具備良好的天然氣水合物成礦條件和找礦前景,其次是祁連山木里地區(qū)、東北漠河盆地和青藏高原的風(fēng)火山地區(qū)等。

客觀地說,無論是從凍土、區(qū)域地質(zhì)、油氣等方面,還是天然氣水合物角度,青藏高原凍土區(qū)均已做過不少調(diào)查研究工作,但因地理氣候條件的限制,其工作程度相對較低,且多集中在青藏高原鐵路沿線,而對凍土區(qū)腹地所開展的工作極少。就天然氣水合物來說,當(dāng)時(shí)的工作多集中在成礦條件研究方面,調(diào)查工作相對較少,且尚未發(fā)現(xiàn)與天然氣水合物有關(guān)的直接證據(jù)。

歷史在這里發(fā)生了奇跡。2004年初,青海局一O五隊(duì)在木里煤田聚乎更礦區(qū)一井田進(jìn)行首勘區(qū)勘查,11月15日6時(shí)45分,在施工33號(hào)孔鉆深至65.19米時(shí),孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈的不明氣體涌出,由于氣體涌出量很大,造成鉆孔施工困難,氣體在井口可以點(diǎn)燃。當(dāng)時(shí)適逢青海局副局長、總工程師劉天績在此檢查工作,在聽取了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及鉆機(jī)施工人員的情況匯報(bào)后,要求項(xiàng)目組采集氣體進(jìn)行分析測試。項(xiàng)目組隨即采樣進(jìn)行了分析,由于是在井口采集的,氣體中混入了空氣,但氣體的成分中甲烷仍然達(dá)到了38.07%,乙烷1.31%,丙烷、丁烷0.05%,可燃?xì)怏w總成分占39.43%。中國煤炭地質(zhì)總局領(lǐng)導(dǎo)、專家在獲悉此信息后,對此給予了強(qiáng)烈的關(guān)注,指出青海局要加大勘查開發(fā)的力度,搜集有關(guān)資料進(jìn)行科學(xué)研究論證,提出要為進(jìn)一步查明這種可燃?xì)怏w的發(fā)現(xiàn)、研究、成因條件進(jìn)行深入的地質(zhì)工作……

這是我國首個(gè)在陸域發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物的氣體,在青藏高原木里發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)燃。其開創(chuàng)性的重要意義是:由此青海局一O五隊(duì)的工程技術(shù)人員和鉆機(jī)職工撩開了青海高原的神秘面紗,猶如劃破夜空中的一顆流星,雖然閃現(xiàn)在自然界只是一個(gè)瞬間,預(yù)示的卻是一個(gè)希望。

科學(xué)破題

天然氣水合物是由水與氣體分子(以甲烷為主)組成的像冰一樣的固體物質(zhì),廣泛分布于海底沉積物和陸上凍土區(qū)中。這是一種新型的規(guī)模巨大的潛在能源,其資源量相當(dāng)于全部化石燃料(煤、石油、天然氣)資源量總和的兩倍,被廣泛公認(rèn)為常規(guī)油氣的首選替代能源,因而引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。我國也非常重視天然氣水合物的調(diào)查研究,已在南海和東海發(fā)現(xiàn)大量的異常標(biāo)志,并于2007年5月在南海北部鉆獲實(shí)物樣品,取得找礦工作的重大突破。

我國是世界上第三凍土大國,在青藏高原和大興安嶺地區(qū)存在大量凍土區(qū),多年凍土面積達(dá)215萬平方千米,占國土總面積的22.4%。初步調(diào)查研究結(jié)果顯示,我國凍土區(qū)尤其是羌塘盆地、祁連山、風(fēng)火山和漠河盆地等具備較好的天然氣水合物形成條件和找礦前景,鑒于發(fā)現(xiàn)凍土區(qū)天然氣水合物的重要意義,中國地質(zhì)調(diào)查局非常重視凍土區(qū)天然氣水合物的調(diào)查研究工作,在2002~2007年間相繼設(shè)立了“我國陸域永久凍土帶天然氣水合物資源遠(yuǎn)景調(diào)查”等4個(gè)地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目。隨后青海局一O五隊(duì)與中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所、勘探技術(shù)研究所進(jìn)行了廣泛合作。2006年青海局一○五隊(duì)在與中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所專家進(jìn)行《高原高寒凍土地區(qū)繩索鉆探工藝研究課題》合作時(shí),對該區(qū)異常氣體情況進(jìn)行交流、探討,認(rèn)為該區(qū)可能存在天然氣水合物。翌年,青海局一O五隊(duì)與中國地質(zhì)科學(xué)院資源所、勘探所聯(lián)合成立項(xiàng)目組進(jìn)行祁連山地區(qū)凍土帶天然氣水合物調(diào)查評(píng)價(jià)。2008年由中國地質(zhì)調(diào)查局立項(xiàng),青海局一O五隊(duì)與中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所、勘探技術(shù)研究所共同開展了“祁連山凍土區(qū)天然氣水合物DK-1科學(xué)鉆探試驗(yàn)孔”項(xiàng)目。

在勘查的過程中,主要依據(jù)在聚乎更一井田、三井田、四井田、三露天礦發(fā)現(xiàn)了多個(gè)鉆孔涌氣及部分巖芯可以點(diǎn)燃現(xiàn)象,經(jīng)過一年多的鉆探取樣、分析測試,在該地區(qū)成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品,證實(shí)了青藏高原凍土地帶蘊(yùn)藏著豐富的天然氣水合物資源,標(biāo)志著青海天然氣水合物調(diào)查研究進(jìn)入世界先進(jìn)水平。由此可見,祁連山凍土特別是木里地區(qū)具有良好的氣源條件、儲(chǔ)存條件,有利于形成天然氣水合物。2006年夏天,青海局一O五隊(duì)在鄰近的三露天7線10號(hào)鉆孔中再次發(fā)現(xiàn)有豐富的烴類氣體溢出,點(diǎn)火也能燃燒。類似的現(xiàn)象在聚乎更礦區(qū)還有所發(fā)現(xiàn),說明聚乎更礦區(qū)一井田-三露天之間存在豐富的烴類氣體,非常有利于形成天然氣水合物。通過2008~2009年兩年的工作,經(jīng)鉆探取得樣品,通過測試證實(shí)了在高海拔凍土區(qū)存在天然氣水合物的事實(shí),使調(diào)查工作取得重大突破。

人類福音

能源特別是油氣資源是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ),是維持我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和國家安全的重要保障。我國的能源特別是常規(guī)油氣資源緊張,從1993年開始成為原油凈進(jìn)口國,目前的年進(jìn)口量已逾1億噸,而且還在逐年遞增。因此,尋找能源特別是常規(guī)油氣的替代能源是我國一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)。與此同時(shí),國內(nèi)外天然氣水合物的研究范圍也在不斷擴(kuò)大,從物理化學(xué)性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、產(chǎn)出特征、勘查技術(shù)、開發(fā)工藝、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及對地質(zhì)災(zāi)害、全球變化的影響等方面都進(jìn)行了不同程度的研究,取得了多方面的成果,是當(dāng)今國際地學(xué)界的熱點(diǎn)課題之一。目前已有超過40個(gè)國家開展了天然氣水合物研究,世界上100多個(gè)國家已發(fā)現(xiàn)了其存在的實(shí)物樣品和存在標(biāo)志,其中海洋78處,永久凍土帶38處。迄今為止,凍土區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)水合物產(chǎn)地9處,主要分布于俄羅斯、美國和加拿大等國的環(huán)北冰洋凍土區(qū)。與海底沉積物相比,由于凍土區(qū)水合物的調(diào)查、鉆探和開發(fā)條件相對簡單,因而傾向于先在凍土區(qū)開展實(shí)驗(yàn)再推廣到海底沉積物的調(diào)查研究思路,故凍土區(qū)水合物的調(diào)查研究往往走在前面。盡管青藏高原總體的地質(zhì)工作程度較低,但因其獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造條件吸引了國內(nèi)外眾多科學(xué)家的興趣。近年來,他們分別以各自的專業(yè)興趣對青藏高原開展了多學(xué)科的調(diào)查,取得了豐碩的成果,使青藏高原地質(zhì)勘探研究進(jìn)入一個(gè)嶄新的歷史時(shí)期。特別是此次木里天然氣水合物勘查的重大突破,一個(gè)新興能源的開發(fā)利用已呈現(xiàn)希望的曙光,必將對我國21世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)的改變產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

高原作證

自2004年以來,調(diào)查評(píng)價(jià)得到了中國煤炭地質(zhì)總局、青海煤炭地質(zhì)局領(lǐng)導(dǎo)、專家的關(guān)心和支持,多次對天然氣水合物勘查項(xiàng)目作出具體要求和安排。青海局一O五隊(duì)一直奮戰(zhàn)在海拔4 000米以上的木里地區(qū)施工,克服了高寒缺氧(含氧量僅為平原地區(qū)的50%~70%)、氣候條件極端惡劣且裝備落后、缺少后勤保障、生活條件差等不利因素,形成了“獻(xiàn)身、創(chuàng)業(yè)、自強(qiáng)不息”的青海局一O五隊(duì)企業(yè)精神。在此精神的指引下,廣大一線職工跋山涉水、頂風(fēng)冒雪、風(fēng)餐露宿、奮力拼搏,取得了驕人戰(zhàn)績。鉆機(jī)的同志們初到木里地區(qū)時(shí),天寒地凍、空氣稀薄、風(fēng)雪交加、呵氣成冰。由于交通運(yùn)輸困難,行李車未能及時(shí)趕到木里,為了不影響工作,取得甲方的信任,同志們竟三天三夜未沾過被子,沒睡過一個(gè)囫圇覺,白天要進(jìn)行緊張的卸車、立塔工作,晚間臥雪觀天,圍繞在火爐周圍,苦等黎明,再加上海拔4000多米造成的高山反應(yīng),許多同志或多或少不同程度的患上了各種疾病:頭痛、胸悶、氣短、腿腫……但憑著戰(zhàn)勝一切困難的信心和勇氣,連續(xù)多年以優(yōu)質(zhì)的項(xiàng)目質(zhì)量得到了甲方代表的高度評(píng)價(jià),時(shí)至今日,仍是奮戰(zhàn)在木里地區(qū)唯一能打硬仗的施工隊(duì)伍。

青海局一O五隊(duì)地質(zhì)處主任兼木里項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李永紅,501、502鉆機(jī)機(jī)長趙延忠、史春青等同志多年從事地質(zhì)、鉆探一線工作,摸索出了一整套野外地質(zhì)工作經(jīng)驗(yàn)、鉆機(jī)操作要領(lǐng)及鉆探實(shí)用工藝,在他們的帶領(lǐng)下,全工區(qū)沒有一名同志中途退卻,“逃”回西寧。共產(chǎn)黨員張連成同志患有嚴(yán)重的糖尿病,兩腿腫得發(fā)青發(fā)亮,但他從不叫苦叫累,在積極完成本職工作的同時(shí),稍有閑暇,不是拉水就是幫廚,忙里忙外,跑前跑后。木里地區(qū)氣壓低、缺氧、氣候惡劣,高原凍土及沼澤草甸發(fā)育,加之這個(gè)地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜、地層巖性多變、勘探施工難度大,后勤保障困難。青海局一O五隊(duì)在木里地區(qū)從事煤炭地質(zhì)勘查工作多年,以“創(chuàng)業(yè)、奉獻(xiàn)、自強(qiáng)不息”的煤炭地質(zhì)人信念,具有“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能團(tuán)結(jié)、特別能忍耐、特別能奉獻(xiàn)”的高原鐵軍精神。經(jīng)過常年施工工藝的研究和探索,采用先進(jìn)繩索鉆探取芯工藝,在施工質(zhì)量和效率上,在木里地區(qū)處于領(lǐng)先地位。通過長期在木里地區(qū)的地質(zhì)工作,積累了大量的基礎(chǔ)地質(zhì)資料,掌握了全區(qū)的地層沉積和構(gòu)造規(guī)律,同時(shí)培養(yǎng)了一批具有一定專業(yè)水平的各類技術(shù)人員。

心聚則成,力合則達(dá)

遠(yuǎn)眺群峰,皚皚白雪映襯著隆隆作響的鉆機(jī),身穿橘紅色工作服的專家、工程技術(shù)人員、施工人員同兄弟地質(zhì)單位的地質(zhì)工作者們一起,為了一個(gè)目標(biāo),為了一項(xiàng)事業(yè),繼續(xù)奮戰(zhàn)在青藏高原上……

木里,因煤得名;在不遠(yuǎn)的將來,也一定會(huì)因“可燃冰”的開發(fā)而揚(yáng)名于世!

[責(zé)任編輯胡 正]