領(lǐng)先世界！我國首次試開采海域可燃冰成功

看“神狐火炬”點亮新能源時代曙光

提起能源，人們想到的往往是煤、油、氣點燃的火炬而不會是冷冷的冰塊，但中國科技工作者已經(jīng)可以將蘊藏在海底的“冰塊”點燃成熊熊燃燒的火焰，讓“冰火交融”從夢想變成現(xiàn)實。

從5月10日起，源源不斷的天然氣從1200多米的深海底之下200多米的底層中開采上來，點燃了全球最大海上鉆探平臺“藍鯨一號”的噴火裝置。這是我國首次、也是全球首次對資源量占比90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型儲層可燃冰成功實現(xiàn)試采。

和人們熟悉的海底石油、海底天然氣田相比，可燃冰要神秘得多。但這種由水和天然氣在高壓、低溫情況下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，卻是標(biāo)準(zhǔn)的“高潛力”能源。

它燃燒值高——1立方米的可燃冰分解后可釋放出約0.8立方米的水和164立方米的天然氣，燃燒產(chǎn)生的能量明顯高于煤炭、石油，燃燒污染卻又比煤、石油小，更加清潔環(huán)保。

它資源儲量豐富——可燃冰廣泛分布于全球大洋海域，以及陸地凍土層和極地下面。估算其資源量相當(dāng)于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍。

“可燃冰被各國視為未來石油、天然氣的戰(zhàn)略性替代能源，是世界矚目的戰(zhàn)略資源，對我國能源安全及經(jīng)濟發(fā)展也有著重要意義?！痹嚥涩F(xiàn)場指揮部總指揮、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局局長葉建良說。

巍然矗立在蔚藍海面中的“藍鯨一號”，是個凈重超過43000噸、37層樓高的龐然大物，今年2月剛剛“誕生”，就從煙臺起航駛抵南海，投入了這項試采任務(wù)。

南海海域是我國可燃冰最主要的分布區(qū)，全國可燃冰資源儲存量約相當(dāng)于1000億噸油當(dāng)量，其中有近800億噸在南海。

試采現(xiàn)場指揮部地質(zhì)組組長陸敬安說，勘探顯示，神狐海域有11個礦體，面積128平方公里，資源儲存量1500億立方米，相當(dāng)于1.5億噸石油儲量，“成功試采意味著這些儲量都有望轉(zhuǎn)化成可利用的寶貴能源”。

一次點火，一次成功——這一比率即使放到已經(jīng)非常成熟的海洋石油和天然氣開采領(lǐng)域也堪稱靚麗，而這一成功的背后，是我國海洋地質(zhì)工作者在天然氣水合物開發(fā)上的奮起直追。

和國際上早在20世紀(jì)60年代就開始勘探、研究可燃冰相比，我國的可燃冰研究起步要晚到1998年，但中國科技工作者只用了不到20年就完成了從空白到趕超的全過程。

回顧這一歷程，試采現(xiàn)場指揮部辦公室主任邱海峻用“快馬加鞭”“奮發(fā)圖強”形容可燃冰開采的“中國速度”。他介紹說，在1998年立項后，1999年我國就開始了南海和陸地凍土區(qū)的可燃冰調(diào)查工作，2007年就在神狐海域鉆獲可燃冰，這使得我國成為繼美國、日本、印度之后，第4個通過國家級研發(fā)計劃在海底鉆獲可燃冰的國家。

2015年，我國科技工作者在神狐海域準(zhǔn)確定位了兩個可燃冰礦體。2016年，地質(zhì)調(diào)查工作人員圍繞試采在神狐海域開展鉆探站位8個，全部發(fā)現(xiàn)可燃冰。

“2016年3月，我們正式開始準(zhǔn)備可燃冰試開采，當(dāng)時定下的開鉆時間為2017年3月28日，就是說自開始準(zhǔn)備至開鉆僅有一年時間，如果不是之前持續(xù)拼搏積累下海量的地質(zhì)數(shù)據(jù)，就不可能按時完成任務(wù)?！鼻窈＞f。

今年5月10日9時20分，神狐海域可燃冰試采開始，5小時32分鐘后，試采點火成功。截至18日，經(jīng)試氣點火，本次試采已連續(xù)產(chǎn)氣超過一周，最高產(chǎn)量3.5萬立方米/天，平均日產(chǎn)超1.6萬立方米，累計產(chǎn)氣12萬立方米，天然氣產(chǎn)量穩(wěn)定，甲烷含量最高達99.5%，完成預(yù)定目標(biāo)，試采取得圓滿成功。

5月18日上午，國土資源部部長姜大明在“藍鯨一號”上向世界宣布：中國在神狐海域的天然氣水合物試采成功！

“在豆腐上打鐵、用金剛鉆繡花”

和海洋石油、天然氣相比，海域可燃冰的開采就一個字：難。

難點也是一個字：軟。

俗話說，柿子要撿軟的捏。但可燃冰開采卻最怕“軟柿子”。

“可燃冰雖然儲量大、分布廣，但形成年代要比石油、天然氣晚得多，覆蓋它的海底地層普遍是砂質(zhì)，現(xiàn)有的海底鉆井設(shè)備開采它就好比在‘豆腐上打鐵’、用‘金剛鉆繡花’，稍有不慎就會導(dǎo)致大量砂石涌進管道，造成開采失敗?！痹嚥涩F(xiàn)場指揮部首席科學(xué)家、中國地質(zhì)調(diào)查局“李四光學(xué)者”盧海龍說。

全球天然氣水合物研發(fā)活躍的國家主要有中國、美國、日本、加拿大、韓國和印度等，各國競相投入巨資開展天然氣水合物試采，競爭異常激烈。其中，美國、加拿大在陸地上進行過試采，但效果不理想。

日本于2013年在其南海海槽進行了海上試采，但因出砂等技術(shù)問題失敗。2017年4月日本在同一海域進行第二次試采，第一口試采井累計產(chǎn)氣3.5萬立方米，5月15日再次因出砂問題而中止產(chǎn)氣。

“與日本相比，我國海域主要屬于粉砂型儲層，這也是占全球90%以上比例的儲藏類型。砂細導(dǎo)致滲透率更差，同時我國的可燃冰水深大、儲層埋層淺，施工難度更大。我們的突破，對于全世界而言更具有可參考和借鑒的價值?！北R海龍說。

——攻堅克難，首先依賴于“中國理論”的建立。陸敬安說，在多年勘探和陸地研究的基礎(chǔ)上，我國在全球率先建立了可燃冰“兩期三型”成礦理論，指導(dǎo)圈定了找礦有利區(qū)，精準(zhǔn)鎖定了試開采目標(biāo)；創(chuàng)立可燃冰“三相控制”開采理論，應(yīng)用于試開采模擬和實施方案制定，確保了試采過程安全可控。

——試采的成功，也有賴于“中國技術(shù)”的突破。廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局局長助理、試采現(xiàn)場指揮部辦公室副主任謝文衛(wèi)說，通過這次試采，我國實現(xiàn)可燃冰全流程試采核心技術(shù)的重大突破，形成了國際領(lǐng)先的新型試采工藝。

“我們創(chuàng)新提出了‘地層流體抽取試采法’，有效解決了儲層流體控制與可燃冰穩(wěn)定持續(xù)分解難題。我們成功研發(fā)了儲層改造增產(chǎn)、可燃冰二次生成預(yù)防、防砂排砂等開采測試關(guān)鍵技術(shù)，其中很多技術(shù)都超出了石油工業(yè)的防砂極限?！彼f。

——試采的成功，也來自“中國裝備”的支持。據(jù)介紹，這次試用的鉆井平臺“藍鯨一號”是我國自主制造的“大國重器”，也是世界最大、鉆井深度最深的雙井架半潛式鉆井平臺，可適用于全球任何深海作業(yè)，在試采過程中，我國科技工作者還開發(fā)了大量擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的工具并實現(xiàn)成功應(yīng)用。

繼續(xù)向地球深部進軍

從“藍鯨一號”起步的可燃冰試采，不僅對我國未來的能源安全保障、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要意義，甚至可能給世界能源接替研發(fā)格局帶來改變。

“試采成功打破了我國在能源勘查開發(fā)領(lǐng)域長期跟跑的局面，取得了理論、技術(shù)、工程和裝備的完全自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了在這一領(lǐng)域由跟跑到領(lǐng)跑的歷史性跨越?！眹临Y源部黨組成員、中國地質(zhì)調(diào)查局局長鐘自然說。

“從理論上講，地球內(nèi)部可利用成礦空間分布在從地表到地下1萬米，目前世界先進水平勘探開采深度已達2500米至4000米，而我國大多小于500米，向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題”——2016年全國科技創(chuàng)新大會提出的這一論斷，讓人們對大地大海深處充滿向往。

如果我國固體礦產(chǎn)勘查深度達到2000米，探明資源儲量可以翻一番。而遼闊的大洋海底，多金屬結(jié)核總資源量約3萬億噸，有商業(yè)開采潛力的達750億噸；海底富鈷結(jié)殼中鈷資源量約為10億噸；太平洋深海沉積物中稀土資源量達880億噸。未來全球油氣總儲量的40%將來自深海。

“海洋特別是深海作為戰(zhàn)略空間和戰(zhàn)略資源，在國家安全和發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日益凸顯，深海探測是建設(shè)海洋強國的戰(zhàn)略需要?！眹临Y源部部長姜大明說，我國海洋探測科技創(chuàng)新已經(jīng)取得很大進步，但在一些深海領(lǐng)域與美日俄及個別歐盟國家相比還存在差距，向深海進軍，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，爭取后發(fā)先至，這是必須解決的戰(zhàn)略科技問題。

在本次試開采之后，我國可燃冰開采將進入“科學(xué)積累”的新階段。葉建良說，在系統(tǒng)總結(jié)本次試采經(jīng)驗、優(yōu)化試采技術(shù)工藝的基礎(chǔ)上，還將開展更多種類型可燃冰試采，建立適合我國資源特點的開發(fā)利用技術(shù)體系，同時創(chuàng)建國家重點實驗室、工程技術(shù)中心等創(chuàng)新平臺，進一步提高可燃冰勘探開發(fā)和深?？萍紕?chuàng)新能力。

根據(jù)國土資源科技創(chuàng)新規(guī)劃，“十三五”期間，通過研制深遠海油氣及可燃冰勘探開發(fā)技術(shù)裝備，我國將推進大洋海底礦產(chǎn)勘探及海洋可燃冰試采工程，力爭2020年實現(xiàn)商業(yè)化試采，研制成功全海深潛水器和深遠海核動力浮動平臺技術(shù)。

中國科學(xué)家們還對未來全球能源接續(xù)的“中國方案”雄心勃勃。

“低滲粉砂質(zhì)儲層水合物礦藏在海上絲綢之路沿線國家廣泛分布，很多國家對可燃冰有強烈需求。我們現(xiàn)在掌握了這一技術(shù)，有利于解決‘一帶一路’沿線的資源、能源問題，推動‘一帶一路’沿線的經(jīng)濟發(fā)展和融合?！鼻窈＞f。

為何大國都看上了可燃冰

這個5月，幾個大國都發(fā)出了有關(guān)可燃冰的消息。中國18日宣布在南海試采可燃冰成功。此前，美國于12日宣布正在墨西哥灣開展可燃冰鉆探研究，日本也于4日宣布從近?？扇急刑崛〕隽思淄?。

什么是可燃冰？中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室副研究員袁嵐峰介紹，可燃冰的結(jié)構(gòu)是甲烷為主的有機分子被包在水分子組成的“籠子”里，由于甲烷是天然氣的主要成分，所以其學(xué)名是天然氣水合物。

它之所以被稱作“可燃冰”，一方面是因為既含水又呈固體，看起來像冰，另一方面，甲烷與水分子結(jié)合很弱，外界稍加擾動就可以讓其分離出來，很容易點燃。

甲烷是清潔燃料，燃燒后只生成二氧化碳和水，如果替代煤炭，將有助于解決空氣污染問題。

可燃冰儲量巨大，廣泛分布于全球大洋海底、陸地凍土層和極地之下。有專家估計，其資源量相當(dāng)于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍。因此，可燃冰是一種有重大戰(zhàn)略意義的未來能源。新華

商業(yè)開采尚需時日

雖然近期A股低位盤整，大部分股票走勢低迷，但受可燃冰試采成功消息帶動，5月19日以石油鉆探為代表的可燃冰概念股大漲，部分股票甚至直接封了漲停板?？陀^地說，可燃冰作為一種有可能引領(lǐng)未來的能源，我國在其開采上實現(xiàn)重大突破，是可喜可賀的大好事。但可燃冰要真正實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，尚需時日。

首先，從可燃冰開采難度來看，可燃冰中的甲烷之所以被封住，全靠超低的溫度使其結(jié)冰。在開采過程中，如果沒有掌握好合適的溫度，一旦溫升冰化，大量的甲烷外泄，可能引發(fā)巨大的災(zāi)難。其次，從技術(shù)發(fā)展路徑來看，此次試采更多是技術(shù)上的儲備，證明我國能夠?qū)扇急M行開采。據(jù)相關(guān)部門介紹，可能在未來3到5年安排第二次試采，之后再考慮商業(yè)化路徑?？梢哉f，此次試采成功只是萬里長征邁出的關(guān)鍵一步，后續(xù)任務(wù)依然艱巨繁重，不能盲目樂觀。

近年來，我國不斷向地球深部進軍，取得了一系列可歌可嘆的成績，未來要有更大進步，還須繼續(xù)依靠科技進步，做好環(huán)境保護，為下一步勘探開采產(chǎn)業(yè)化做好準(zhǔn)備，更好地保障國家能源安全和能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級。黃文