后發(fā)先至，從跟跑到領(lǐng)跑的激情跨越

文_李 平

編者按：在人類日益為能源所困的今天，可燃冰的成功試采自然是萬眾矚目。此次我國在全球范圍內(nèi)首次成功試開采可燃冰，夸贊和質(zhì)疑撲面而來。有人說，可燃冰開采沒那么容易，環(huán)保是否過關(guān)得打個問號。還有人認(rèn)為，開采成功后很快將產(chǎn)業(yè)化，資本市場上沾些邊的股票隨之一飛沖天。我們可以安全環(huán)保地開采可燃冰嗎？技術(shù)上我們能在全球?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)跑嗎？產(chǎn)業(yè)化究竟還有多長的路要走？

后發(fā)先至，從跟跑到領(lǐng)跑的激情跨越

文_李 平

中國在南海試采可燃冰成功的消息讓世界沸騰了。

可燃冰，從字面上理解，就是可燃燒的冰塊，這是一個通俗易懂的百姓化理解方式。沒錯，從老百姓的角度，這個東西能跑車、能生火做飯就行了。

但專業(yè)人士更愿意稱之為“天然氣水合物”，因為從采出到提取，再送到老百姓的灶臺，這中間還有一個非常繁雜的技術(shù)攻關(guān)過程。

從“中國貧油論”開始，在一些西方所謂代表國際前沿的科技權(quán)威眼里，中國的地質(zhì)科技總被他們低看一眼。美、英、德、加、日等國家從上世紀(jì)就開始著手可燃冰的研究和開采，他們曾斷言“中國可燃冰只能埋在海里”，但那些所謂的西方權(quán)威又一次被中國科學(xué)家用事實打臉。

據(jù)了解，自上世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn)以來，可燃冰一直被認(rèn)為具有巨大的潛在價值。雖然多個國家努力研究，但是因為技術(shù)原因，大規(guī)模開采可燃冰尚不可行。本次在南海神狐海域試采成功，意味著中國已經(jīng)搶占了未來全球能源發(fā)展的制高點。

國土資源部部長姜大明5月18日在廣州表示，海域天然氣水合物試采取得圓滿成功，實現(xiàn)了國家由跟跑到領(lǐng)跑的歷史性突破。在掌握深海進(jìn)入、深海探測、深海開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)方面取得的重大成果，是中國人民勇攀世界科技高峰的又一標(biāo)志性成就。

“冰”凍三尺非一日之寒

常言道：冰凍三尺非一日之寒?？扇急潜仨氃诙喾揭蛩氐拈L期作用下才能形成。那么，可燃冰到底是怎么形成的呢？

事實上，自1811年英國科學(xué)家在實驗室合成了氯氣水合物以來，人類就從未停止過對天然氣水合物的研究和探索。

20世紀(jì)60年代，特別是80年代末以來，由于其巨大的能源潛力和環(huán)境效應(yīng)，世界各國開始對天然氣水合物展開全方位研究，掀起了天然氣水合物研究與勘察的一個又一個高潮。

19世紀(jì)70年代，美國地質(zhì)工作者在海洋中鉆探時，發(fā)現(xiàn)了一種看上去像普通干冰的東西，當(dāng)它從海底被撈上來后，那些“冰”很快就成為冒著氣泡的泥水，而那些氣泡卻意外地被點著了，這些氣泡就是甲烷。

據(jù)研究測試，這些像干冰一樣的灰白色物質(zhì)，是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的結(jié)晶物質(zhì)?？蒲锌疾旖Y(jié)果表明，它一般存在于海底或陸地凍土帶內(nèi)。純凈的天然氣水合物是白色，形似冰雪，可以像固體酒精一樣直接點燃，因此，人們通俗而形象地稱其為“可燃冰”。

天然氣水合物的形成條件主要包括物源條件和溫壓條件。物源條件要求有大量的天然氣（主要是甲烷氣）和水，它們是可燃冰形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有它們將是“無米之炊”；環(huán)境條件則要求低溫和高壓，一般需要低于10℃的溫度和大于100個大氣壓的壓力（水深1000米以下），因為只有在這種低溫和高壓條件下，含有大量天然氣的水溶液才能形成可燃冰，缺少這個條件“生米就不能煮成熟飯”。

天然氣水合物的生成過程實際上是水合物—溶液—氣體三相平衡變化的過程，任何能影響相平衡的因素都能影響水合物的生成、分解過程，如溫度升高或壓力降低，水合物就分解成天然氣和水，即由固相變?yōu)闅庀嗪鸵合?。反之，天然氣和水又可生成水合物，現(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)可以通過試驗數(shù)據(jù)獲得水合物穩(wěn)定性的平衡溫壓曲線，并根據(jù)該曲線對比陸地或海底地層的實際溫度和壓力求出水合物形成帶的厚度與深度，這個水合物形成帶被稱為“水合物穩(wěn)定帶”。

理論上講，在水合物穩(wěn)定帶內(nèi)只要同時具有充足的天然氣和水就可以形成天然氣水合物。目前，地球上符合天然氣水合物形成溫壓條件的地區(qū)主要在大陸邊緣的海底（水深＞300米）及陸地凍土區(qū)淺表地層（深度＞幾十米）。

國際勘探“可燃冰”動態(tài)

在現(xiàn)有的能源中，可燃冰是很少的可以代替煤、石油的能源。

目前，國際上對可燃冰勘探開發(fā)技術(shù)的研發(fā)步伐呈你追我趕之勢，世界上至少有30多個國家和地區(qū)正在進(jìn)行可燃冰的研究與調(diào)查勘探，但論及研發(fā)力度，世界上很少有國家能與日本相提并論。

1960年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了可燃冰，并于1969年投入開發(fā)；美國于1969年開始實施可燃冰調(diào)查，1998年把可燃冰作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國家級長遠(yuǎn)計劃；日本開始關(guān)注可燃冰是在1992年，已基本完成周邊海域的可燃冰調(diào)查與評價。但最先挖出可燃冰的是德國。

2000年開始，可燃冰的研究與勘探進(jìn)入高峰期，世界上至少有30多個國家和地區(qū)參與其中。其中以美國的計劃最為完善——總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)委員會建議研究開發(fā)可燃冰，參、眾兩院有許多人提出議案，支持可燃冰開發(fā)研究。美國每年用于可燃冰研究的財政撥款達(dá)上千萬美元。

為開發(fā)這種新能源，國際上成立了由19個國家參與的地層深處海洋地質(zhì)取樣研究聯(lián)合機(jī)構(gòu)，有50個科技人員駕駛著一艘裝備有先進(jìn)實驗設(shè)施的輪船從美國東海岸出發(fā)進(jìn)行海底可燃冰勘探。這艘可燃冰勘探專用輪船的7層船艙都裝備著先進(jìn)的實驗設(shè)備，是當(dāng)今世界上唯一的能從深海下巖石中取樣的輪船，船上裝備有能用于研究沉積層學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)等的實驗設(shè)備。這艘專用輪船由得克薩斯州A·M大學(xué)主管，英、德、法、日、澳、美科學(xué)基金會及歐洲聯(lián)合科學(xué)基金會為其提供經(jīng)濟(jì)援助。

相較美國和俄羅斯，日本雖然起步較晚，但目前在可燃冰的探測與開發(fā)方面已處于世界領(lǐng)先的地位。對于可燃冰的研發(fā)，日本有著極為清晰的戰(zhàn)略計劃和發(fā)展框架。

早在1990年，日本便已開始在太平洋勘探與試探性發(fā)掘可燃冰。2000年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省設(shè)立了可燃冰研究委員會，意味著日本正式開始著手可燃冰的開采。2016年，日本開始致力于可燃冰商業(yè)運用的技術(shù)開發(fā)。過去幾年，日本一直是可燃冰的主要引領(lǐng)者。

雖然日本、美國在可燃冰的探測、基礎(chǔ)研究和先導(dǎo)鉆探試驗等諸多方面已處于世界領(lǐng)先地位，但日本、美國目前都未能實現(xiàn)可燃冰的大規(guī)模開采。

中國可燃冰探采后發(fā)先至

1999年，國土資源部正式啟動天然氣水合物資源調(diào)查。

盡管起步較晚，但我國海域天然氣水合物試采相關(guān)的海洋工程裝備正日臻完備。目前，海洋工程裝備的主體，包括各類鉆井平臺、生產(chǎn)平臺、浮式生產(chǎn)儲油船、卸油船、起重船、鋪管船、海底挖溝埋管船、潛水作業(yè)船等都可自行生產(chǎn)。

當(dāng)前，全球海洋石油工程裝備建造商形成了三大陣營。處于第一陣營的公司主要在歐美，它們壟斷著海洋工程裝備開發(fā)、設(shè)計、工程總包及關(guān)鍵配套設(shè)備供貨；第二陣營是韓國和新加坡，它們在總裝建造領(lǐng)域快速發(fā)展，占據(jù)領(lǐng)先地位；我國還處于制造低端產(chǎn)品的第三陣營。

盡管這樣，經(jīng)歷短短十幾年的時間，我國就已經(jīng)取得令世界矚目的成就。中國地質(zhì)科技工作者不斷推動水合物勘探理論和裝備技術(shù)的進(jìn)步，從無到有，逐漸摸索建立了適合我國南海天然氣水合物調(diào)查的一整套勘探模式和技術(shù)方法體系，使我國已能立于可燃冰勘探強(qiáng)國之列。

2017年3月28日，國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局在南海神狐海域開鉆第一口試采井。5月10日14時52分點火成功，從水深1266米海底以下203米到277米的天然氣水合物礦藏開采出天然氣。到5月18日10時，連續(xù)產(chǎn)氣近8天，平均日產(chǎn)超過1.6萬立方米，超額完成“日產(chǎn)萬方、持續(xù)一周”的預(yù)定目標(biāo)。

至5月26日，試采井連續(xù)產(chǎn)氣16天，平均日產(chǎn)超過1萬立方米。5月27日開始，按照施工方案開展溫度、壓力變化對儲層、井底、井筒、氣體流量等影響的科學(xué)研究工作。截至發(fā)稿時，已連續(xù)產(chǎn)氣超過20多天，平均日產(chǎn)8350立方米，氣壓氣流穩(wěn)定，井底狀態(tài)良好。

中國地質(zhì)調(diào)查局相關(guān)負(fù)責(zé)人向《中國礦業(yè)報》記者表示，試采安全評估和環(huán)境監(jiān)測結(jié)果顯示，鉆井作業(yè)安全，海底地層穩(wěn)定，大氣和海水甲烷含量無異常變化，取得了持續(xù)產(chǎn)氣時間長、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項重大突破性成果。

中國領(lǐng)跑世界可燃冰開發(fā)

5月18日，國土資源部部長姜大明在試采現(xiàn)場正式對外界宣布，中國在南海試采可燃冰取得圓滿成功。消息一經(jīng)公布，全球媒體立馬沸騰起來。

“與之前日本的研究成果相比，中國科學(xué)家成功開采出更多的天然氣。從這個意義上來講，中國的確實現(xiàn)了可燃冰開采的巨大進(jìn)步?！庇鴱V播公司引用專家的話指出，“這是第一次，人們終于開始相信大規(guī)模開采可燃冰前途光明?！?/p>

“中國首次在南海成功試采可燃冰。”包括美國有線電視新聞網(wǎng)(CNN)在內(nèi)的多家外媒對此事進(jìn)行了報道。CNN引用中國官方媒體的報道稱，中國實現(xiàn)了“歷史性突破，將會推動整個世界能源利用格局的改變。”《印度快報》網(wǎng)站則重點關(guān)注“中國在當(dāng)前試采階段每日天然氣開采量約為1.6萬立方米。”

中國是一個富煤、貧油、少氣的國家，對進(jìn)口石油依賴度高。中國海關(guān)總署的數(shù)據(jù)顯示，3月，中國原油進(jìn)口量升至近920萬桶/日的紀(jì)錄高位，遠(yuǎn)超預(yù)期。這一數(shù)據(jù)已超越美國，使中國成為全球第一大原油進(jìn)口國。因此，對中國而言，開采天然氣水合物具有重要戰(zhàn)略意義。

除中國外，美國、日本、印度、韓國和加拿大等國也在實施可燃冰開采研究項目。今年5月似乎成為可燃冰的熱門月。除中國宣布在南海試采可燃冰成功外，美國、日本也宣布了有關(guān)可燃冰開采的消息。

根據(jù)《海事執(zhí)行》雜志報道，美國能源部下屬的國家能源技術(shù)實驗室5月12日宣布，正與得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校等機(jī)構(gòu)合作，于5月在墨西哥灣深水區(qū)開展可燃冰開采研究，5月11日已經(jīng)開始了一次鉆探。

日本是最早進(jìn)行可燃冰開采的國家之一。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省資源能源廳5月4日宣布，日本石油天然氣金屬礦物資源機(jī)構(gòu)成功從日本近海海底埋藏的可燃冰中提取出甲烷。此次試驗開采海域位于愛知縣和三重縣附近的太平洋近海，估計該海域擁有的可燃冰儲量達(dá)1.1萬億立方米，是日本天然氣年消費量的約10倍。這是日本第二次開采可燃冰。

其實早在2013年日本就嘗試過開采海底可燃冰并提取了甲烷，但由于海底砂流入開采井，試驗僅6天就被迫中斷。本次試驗持續(xù)12天后也因出砂問題中斷，未能完成原計劃連續(xù)三四周穩(wěn)定生產(chǎn)的目標(biāo)，12天產(chǎn)氣量只有3.5萬立方米。

從世界的情況看，中國是目前全球第一個實現(xiàn)在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國家。

——摘自《中國礦業(yè)報》

虹膜識別技術(shù)

虹膜識別技術(shù)是基于眼睛中的虹膜進(jìn)行身份識別。虹膜是人的眼睛中，位于黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀部分，其包含有很多相互交錯的斑點、細(xì)絲、冠狀、條紋、隱窩等細(xì)節(jié)特征。虹膜在胎兒發(fā)育階段形成后，在整個生命歷程中是保持不變的。好萊塢大片中，通過掃描眼睛視網(wǎng)膜開啟保密房間或保險箱的炫酷場景已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。