廣東天然氣水合物產業(yè)發(fā)展對策研究

馮猜猜 胡振宇 安然 楊陽

摘要：為加快我國天然氣水合物產業(yè)的發(fā)展，有力支撐我國海洋經濟高質量發(fā)展，文章概述廣東省天然氣水合物的產業(yè)基礎，研判其面臨的挑戰(zhàn)，分析國際非常規(guī)能源的發(fā)展概況和特點，并提出對策建議。研究結果表明：美國馬塞勒斯支持推動頁巖氣的基礎理論研究和技術創(chuàng)新，英國利物浦全力培養(yǎng)海上風電高端人才并積極營造海上風電優(yōu)質發(fā)展環(huán)境；廣東天然氣水合物產業(yè)發(fā)展資源稟賦優(yōu)良、技術持續(xù)攻關、產業(yè)呈集聚發(fā)展態(tài)勢，政府出臺一系列相關政策支持產業(yè)發(fā)展，但仍面臨國際資源開發(fā)利用競爭加劇、采儲層開采難度大、關鍵技術尚待攻關和開發(fā)成本偏高等方面的挑戰(zhàn)，亟須大力支持基礎理論研究、突破海工裝備關鍵技術、積極推進能源金融發(fā)展和強化海洋人才隊伍支撐。

關鍵詞：天然氣水合物；非常規(guī)能源；可燃冰；海洋礦產；技術研發(fā)

中圖分類號： P 7 4 4 . 4 文獻標志碼： A 文章編號： 1 0 0 5-9 8 5 7（ 2 0 2 1） 0 2-0 0 3 6-0 5

基金項目：廣東省促進經濟高質量發(fā)展專項資金海洋經濟發(fā)展項目“廣東省未來產業(yè)（天然氣水合物）發(fā)展規(guī)劃”（ G D O E[ 2 0 1 9] A 5 3） ；廣東省海洋經濟高質量發(fā)展“十四五”規(guī)劃前期研究項目（粵自然資合[ 2 0 2 0] 0 6 6） ；廣東省海洋六大產業(yè)三年行動方案制訂項目（粵自然資合[ 2 0 1 9] 0 1 3）.

T h eD e v e l o p m e n t S t r a t e g yo fG a sH y d r a t e I n d u s t r y i nG u a n g d o n gP r o v i n c e

F E N GC a i c a i， HUZ h e n y u， ANR a n， YAN GY a n g

（ C h i n aD e v e l o p m e n t I n s t i t u t e， S h e n z h e n5 1 8 0 2 9， C h i n a）

A b s t r a c t： I no r d e r t oa c c e l e r a t e t h ed e v e l o p m e n t o fn a t u r a l g a sh y d r a t e i n d u s t r ya n ds t r o n g l ys u p -p o r t t h eh i g h - q u a l i t yd e v e l o p m e n to fm a r i n ee c o n o m y， t h i sp a p e r s u mm a r i z e dt h eb a s i so fn a t u r a l g a sh y d r a t e i n d u s t r y i nG u a n g d o n gP r o v i n c e， s t u d i e da n d j u d g e d t h e c h a l l e n g e s f a c e d， a n a l y z e d t h e d e v e l o p m e n t s i t u a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so f i n t e r n a t i o n a l u n c o n v e n t i o n a l e n e r g y， a n dp u t f o r w a r d c o u n t e r m e a s u r e sa n ds u g g e s t i o n s . T h er e s e a r c hr e s u l t ss h o w e dt h a t：M a r c e l l u so ft h e U n i t e d S t a t e ss u p p o r t e dt h ep r o m o t i o no fb a s i c t h e o r e t i c a l r e s e a r c ha n dt e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o no f s h a l e g a s， L i v e r p o o l o f t h eU n i t e dK i n g d o m m a d ee v e r ye f f o r t t oc u l t i v a t eh i g h - e n dt a l e n t so fo f f s h o r e w i n dp o w e ra n da c t i v e l yc r e a t e dah i g h - q u a l i t yd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n tf o ro f f s h o r e w i n d p o w e r；G u a n g d o n g ’ sn a t u r a l g a sh y d r a t e i n d u s t r yh a de x c e l l e n t r e s o u r c ee n d o wm e n t， c o n t i n u o u s t e c h n o l o g i c a lb r e a k t h r o u g ha n di n d u s t r i a la g g l o m e r a t i o nd e v e l o p i n gt r e n d， a n dt h eg o v e r n m e n t h a d i s s u e das e r i e so f r e l e v a n tp o l i c i e s t os u p p o r t t h e i n d u s t r y . B u ta t t h es a m et i m e， i ts t i l l f a c e d t h ec h a l l e n g e so fi n t e n s i f i e dc o m p e t i t i o ni ni n t e r n a t i o n a lr e s o u r c ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o n， g r e a td i f f i c u l t yi nr e s e r v o i re x p l o i t a t i o n， k e yt e c h n o l o g i e st ob et a c k l e d， a n dh i g hd e v e l o p m e n t c o s t .I tw a su r g e n tt ov i g o r o u s l ys u p p o r tt h eb a s i ct h e o r e t i c a lr e s e a r c h， b r e a kt h r o u g ht h ek e y t e c h n o l o g i e so f m a r i n ee q u i p m e n t，a c t i v e l yp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fe n e r g yf i n a n c e，a n d s t r e n g t h e nt h es u p p o r to fm a r i n e t a l e n t t e a m.

K e y w o r d s：N a t u r a lg a sh y d r a t e，U n c o n v e n t i o n a le n e r g y， C o m b u s t i b l ei c e，M a r i n em i n e r a l，T e c h -n o l o g yr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t

0 引言

天然氣水合物又稱“可燃冰”，具有熱值高和污染小等特點，是資源量豐富的高效清潔能源，也是未來全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略制高點。2 0 1 7年原國土資源部、廣東省人民政府和中國石油天然氣集團公司簽署協議，推進天然氣水合物勘查開采先導試驗區(qū)建設。2 0 2 0年3月神狐海域天然氣水合物第二輪成功試采，攻克深海淺軟地層水平井鉆采核心技術，實現從“探索性試采”向“試驗性試采”的重大跨越。

廣東毗鄰我國南海，擁有豐富的深海礦產資源和廣闊的礦產應用市場。因此，發(fā)展天然氣水合物產業(yè)，重點突破先導試驗區(qū)資源勘查、鉆探、采集和儲運等上、下游全產業(yè)鏈關鍵技術，打造海洋創(chuàng)新合作平臺，形成核心競爭力，對帶動相關產業(yè)技術進步以及培育海洋經濟發(fā)展新動能具有重要意義，是實現海洋經濟高質量發(fā)展的重要抓手。

1 廣東天然氣水合物產業(yè)的發(fā)展情況

1 . 1 產業(yè)發(fā)展基礎

1 . 1 . 1 資源稟賦優(yōu)良

廣東毗鄰我國南海，在拓展南海海洋經濟空間方面具有突出優(yōu)勢。根據《中國礦產資源報告2 0 1 8》，我國南海蘊藏豐富的天然氣水合物，天然氣水合物科研團隊在南海圈定水合物發(fā)育區(qū)，并據此估算南海天然氣水合物資源量為7 0 0億～8 0 0億t油當量，接近我國常規(guī)石油資源量，約是我國常規(guī)天然氣資源量的2倍。其中，神狐海域先導試驗區(qū)主要分為A區(qū)塊和B區(qū)塊，擁有1 1個礦體，面積為1 2 8k m2，資源儲存量為15 0 0億m3，相當于1 . 5億t石油儲量，具備天然氣水合物產業(yè)化的資源基礎。

1 . 1 . 2 技術持續(xù)攻關

天然氣水合物是未來全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略制高點，我國已在南海海域成功實現2次天然氣水合物試采。廣東天然氣水合物勘察開采技術攻關持續(xù)推進，并在南海北部新區(qū)實現重大突破，鉆獲天然氣水合物實物樣品，評價資源量豐富；系統(tǒng)開展泥質粉砂儲層水合物成藏控制因素和開采過程中三相轉化機理研究；突破深水淺軟地層水平井建井的世界級難題，形成儲層改造、流動保障和鉆采監(jiān)測等多項技術工藝；深化對水合物開采環(huán)境影響的理論認識，完善試采形成的大氣、水體、海底和井下“四位一體”環(huán)境監(jiān)測技術體系，形成日漸完善的技術體系。

1 . 1 . 3 產業(yè)集聚發(fā)展

廣東擁有廣州海洋地質調查局、中國科學院廣州能源研究所和中國科學院南海海洋研究所等天然氣水合物勘探開發(fā)相關科研機構，其中由廣州海洋地質調查局建設的深?？萍紕?chuàng)新中心圍繞海域天然氣水合物勘查試采開展一系列海洋地質工作。首次由自主品牌深海作業(yè)級潛水器“海馬”號和“深海勇士”號聯合探查“海馬冷泉”。建成廣州南沙、深圳蛇口和珠海高欄港等一批海洋工程裝備制造基地，逐步形成珠江東、西岸海洋工程裝備制造業(yè)集聚區(qū)。海洋企業(yè)已具備大規(guī)模建造海上鉆井平臺的能力，并覆蓋產業(yè)鏈設計研發(fā)、總裝、建造和應用等上、中、下游環(huán)節(jié)。

1 . 1 . 4 政策大力支持

自2 0 1 8年起，廣東連續(xù)3年每年設立3億元的省級海洋經濟發(fā)展專項資金，重點支持包括天然氣水合物開發(fā)在內的海洋六大產業(yè)項目的科技創(chuàng)新和成果轉化。同時，廣東出臺一系列相關政策支持天然氣水合物產業(yè)的發(fā)展，主要包括《關于堅持陸海統(tǒng)籌打造沿海經濟帶促進海洋經濟高質量發(fā)展的決定》《廣東省加快發(fā)展海洋六大產業(yè)行動方案（ 2 0 1 9—2 0 2 1年）》《廣東省海洋經濟發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《廣東省戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，持續(xù)推進天然氣水合物的產業(yè)化進程，為保障國家能源安全作出積極貢獻。

1 . 2 面臨的挑戰(zhàn)

1 . 2 . 1 國際資源開發(fā)利用競爭加劇

全球至少有4 0個國家和地區(qū)已開展天然氣水合物的研究和調查勘探，多國已制定鼓勵天然氣水合物開發(fā)利用的法規(guī)和政策，并加大天然氣水合物勘探開發(fā)的技術研發(fā)力度。美國是最早開展天然氣水合物研究和開發(fā)的國家，先后出臺聯邦法案和系列研發(fā)計劃，引入大學、國家實驗室和石油能源公司等進行跨機構合作，并投入大量科研經費開展天然氣水合物分布、儲量、成藏機理和開采條件等的研究[ 1]。日本重視對天然氣水合物的相關研究，由政府牽頭并主導天然氣水合物開發(fā)研究計劃，持續(xù)性投入大量資金支持勘探活動，成立專門研究機構，積極參與國際天然氣水合物勘探研究合作項目[ 2-3]，在天然氣水合物的探測、基礎研究和先導鉆探試驗等諸多方面已處于世界領先地位。目前我國天然氣水合物開采技術仍在試運行階段，深水鉆探、管道建設和安全環(huán)保等技術亟待提升，迫切需要加快對天然氣水合物資源的開采與利用，搶占產業(yè)發(fā)展制高點。

1 . 2 . 2 采儲層開采難度大，關鍵技術尚待攻關

日本和美國等瞄準的天然氣水合物試采均為砂質類型，該類型資源量約占世界資源量的5%，其孔隙和穩(wěn)定條件均較好，開采難度最低。我國試采的泥質粉砂型儲層資源量占世界資源量超過9 0%，是我國南海海域天然氣水合物的主要儲集類型，具有特低孔隙度和特低滲透率等特點[ 4]。由于天然氣水合物賦存區(qū)域通常沒有完整的圈閉層，鉆井開采相比傳統(tǒng)油氣藏開采的難度加大，容易發(fā)生泄露等危險。深水區(qū)淺部地層松軟，易垮塌和發(fā)生井漏，鉆探風險極高，開采難度最大，亟須加大關鍵技術攻關支持，為產業(yè)化開采提供技術保障。同時，常規(guī)海洋油氣勘探開發(fā)裝備無法直接用于天然氣水合物試采，亟須自主研發(fā)天然氣水合物專用裝備。

1 . 2 . 3 開發(fā)成本較高，存在經濟性制約

目前針對天然氣水合物開采的經濟性評價較少。美國于2 0 0 9年對海洋水合物開采的數值模擬進行經濟性評價，結果表明水合物藏的開采成本比相似儲量的傳統(tǒng)天然氣藏高0 . 8 0～0 . 9 5元/m3。日本國家石油天然氣和金屬公司對日本南海首次海上水合物試開采的估算結果表明，從海底天然氣水合物中每提取1 m3的天然氣須花費2 . 8～ 1 0 . 8元。我國南海天然氣水合物的開采成本約為2 0 0美元/m3，折合天然氣成本為8元/m3，遠高于通過成熟技術開采常規(guī)天然氣的成本，因此天然氣水合物的勘探開發(fā)暫時無法實現經濟效益。

2 國際非常規(guī)能源的發(fā)展經驗

2 . 1 美國頁巖氣

2 . 1 . 1 發(fā)展概況

美國從2 0世紀8 0年代初開發(fā)頁巖氣，從最早的巴奈特頁巖到近期的海恩斯維爾頁巖，已實現頁巖氣商業(yè)化開采的區(qū)帶約有2 0個。美國頁巖氣區(qū)帶分布廣泛，包括馬塞勒斯和尤提卡等頁巖區(qū)[ 5]。馬塞勒斯頁巖區(qū)是美國頁巖氣開發(fā)的最主要區(qū)域，位于美國東部的阿巴拉契亞盆地，其頁巖氣藏的整體構造和厚度受基底構造樣式的影響，從北部的紐約州至南部的肯塔基州和田納西州的地下延伸[ 6-7]。

目前美國頁巖氣的產量增長主要來自馬塞勒斯、伊格爾福特、海因斯維爾、巴奈特、奈厄布拉勒、二疊紀盆地和尤提卡等區(qū)帶[ 8]。其中，馬塞勒斯是全美最大的頁巖氣產區(qū)，平均產量約為5 . 7億m3/d，已探明儲量高達2 . 2萬億m3，是美國最大的天然氣氣田之一。

頁巖氣的發(fā)展前景較好。據估計，美國頁巖氣產量將保持較快的增長趨勢[ 9]，將為美國貢獻約7 5%的天然氣產量。馬塞勒斯等東部頁巖區(qū)帶的持續(xù)開發(fā)是美國頁巖氣產量增長的主要動力。技術的進步和運行的完善可不斷降低頁巖氣的開采成本，同時提高單井的最終產量，可大幅提升頁巖氣的產出效益。

2 . 1 . 2 發(fā)展特點

美國設立專項資金用于頁巖氣等非常規(guī)天然氣勘探開采的關鍵技術和理論研究，支持大學和研究機構開展包括頁巖氣在內的非常規(guī)油氣開發(fā)的基礎研究。美國能源企業(yè)通過在馬塞勒斯頁巖區(qū)的勘探開發(fā)活動積累了大量地質數據，按照美國法律，其必須上報礦產勘探開發(fā)獲得的地質數據并向社會公開。因此，美國擁有大量的油氣勘探數據，在此基礎上開展的技術理論研究為其頁巖氣勘探開發(fā)提供數據積累和技術儲備。

頁巖氣勘探開發(fā)市場的準入門檻較低，美國充分鼓勵頁巖氣勘探開發(fā)領域的機構展開競爭。由于頁巖氣勘探開發(fā)初期的經濟性和成長性不明朗且技術驅動性強，中小企業(yè)是頁巖氣勘探開發(fā)的主要推動力量，美國約有8 5%的頁巖氣產量來自中小企業(yè)；在高成本和低回報的壓力下，中小企業(yè)不斷進行技術革新，促進相關技術的進步。在油氣開發(fā)經驗和技術的基礎上，美國通過不斷的實驗和投入，探索出一整套高效率和低成本的開采技術，大幅提高頁巖氣井的單井產量。

2 . 2 英國海上風電

2 . 2 . 1 發(fā)展概況

英國海上風電產業(yè)發(fā)展的起步較晚，但其憑借完善的政策支持體系，已形成海上風電產業(yè)集聚區(qū)，為技術創(chuàng)新孵化、競爭力提升和規(guī)模經濟發(fā)展創(chuàng)造條件。利物浦是英國西海岸主要的海洋能源中心，擁有歐洲最大的風力發(fā)電廠，為落戶的海上風電企業(yè)提供一系列支持，包括對現有港口基礎設施、技術和供應鏈的布局，提供相關基礎設施、大量可供開發(fā)的土地、人力資源、完善的供應鏈以及政府特許便利政策等服務，實現海上風電產業(yè)的快速增長。

利物浦擁有眾多海上風電科研機構，在可再生能源領域享有世界聲譽。其中，利物浦約翰摩爾斯大學海事學院、利物浦大學斯蒂芬森可再生能源研究所、國家海洋學中心和西北海事工程學院等是世界領先的海上風電專業(yè)研究機構，為利物浦海上風電產業(yè)的發(fā)展提供基礎理論和技術支撐。在政策的大力支持下，利物浦已形成完善的海上風電上、下游產業(yè)鏈，擁有東能源公司和萊茵集團等眾多能源企業(yè)總部，集聚海上風電相關行業(yè)的17 0 0余家公司，擁有一批海洋工程和專業(yè)制造領域的高端技術人才。

2 . 2 . 2 發(fā)展特點

建立人才投資集團，由專業(yè)人員確定整個行業(yè)的技能需求，開發(fā)培訓課程，深化技能基礎，鼓勵相關行業(yè)進行技術交流，促進海上風電等可再生能源的技術溝通。引入勞動力和技能模型，跟蹤和報告勞動力數據，使用模型完成技能差距分析，跟蹤和報告高端人才情況，建立鼓勵機制，提升整個行業(yè)的多樣性、包容性和公平性。

受益于歐洲風能研發(fā)融資計劃，利物浦成立區(qū)域增長基金，用于支持對海上風電行業(yè)的投資[ 1 0]，對有意向在利物浦注冊設立的海上風電企業(yè)提供港口基礎設施融資和財政支持援助方案。在區(qū)域增長基金的支持下，利物浦開發(fā)海洋能源商業(yè)園區(qū)，并在園區(qū)內設立虛擬“自由港”，電子監(jiān)控進口貨物的加工和海關倉儲，并免稅保存。

創(chuàng)建并資助海上風能科技創(chuàng)新聯盟[ 1 1]，逐步構建完整和成熟的產業(yè)鏈，加快海上風電技術的研發(fā)突破。改善中小企業(yè)的融資渠道，對產業(yè)鏈企業(yè)進行獨立評估，并對有關中小企業(yè)進入“壁壘”提供具體建議。及時為產業(yè)鏈的上、下游企業(yè)提供最新的專業(yè)信息和產業(yè)動態(tài)，實現產業(yè)鏈企業(yè)的信息共享，提升海上風電產業(yè)的國際競爭力。

3 廣東天然氣水合物產業(yè)發(fā)展的對策建議

3 . 1 大力支持基礎理論研究

依托廣東天然氣水合物相關科研機構，圍繞天然氣水合物核心技術和環(huán)境監(jiān)測等關鍵環(huán)節(jié)，推進粵港澳三地的科研力量加強研究合作和基礎理論聯合創(chuàng)新，完善天然氣水合物形成機理和環(huán)境影響評估理論技術體系[ 1 2]。落實《推進南海神狐海域天然氣水合物勘查開采先導試驗區(qū)建設戰(zhàn)略合作協議》，加大先導試驗區(qū)勘查力度，查明先導試驗區(qū)水合物資源分布狀況，開展資源開采可行性前期研究，繪制基礎地質數據圖，提高資源評估水平，為天然氣水合物的產業(yè)化開采和規(guī)?；a提供設計基礎。

3 . 2 突破海工裝備關鍵技術

大力發(fā)展深水關鍵技術，突破海工裝備技術難點，培育具有自主知識產權的天然氣水合物開發(fā)技術與裝備，積極推進天然氣水合物開采裝備的自主化和國產化。依托海洋油氣“龍頭”企業(yè)和涉?？蒲袡C構，建成代表國家水平的天然氣水合物科學基礎研究平臺，開展天然氣水合物成藏理論和勘探地質等基礎科學研究，組織實施重大技術和產業(yè)化項目，為天然氣水合物資源的最終利用提供科學理論指導。支持通過海外并購的方式推動海工裝備技術升級，支持海工裝備企業(yè)與海洋油氣開采企業(yè)的深化合作，加快形成海工裝備“獨角獸”企業(yè)群。

3 . 3 積極推進能源金融發(fā)展

設立天然氣水合物產業(yè)發(fā)展基金，引導商業(yè)性股權投資基金和社會基金以共同參與的模式進行天然氣水合物綜合開發(fā)，引進國內外的先進技術和優(yōu)質項目，優(yōu)化天然氣水合物產業(yè)資源配置，以金融債券等形式廣泛吸收社會資金，發(fā)揮投資公司以及實力較強和規(guī)模較大的油氣與海工裝備等企業(yè)和民間資本的優(yōu)勢和作用，實現優(yōu)勢互補和優(yōu)化組合，為天然氣水合物產業(yè)的快速持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎和創(chuàng)造有利條件。創(chuàng)新拓展融資渠道，支持天然氣水合物相關優(yōu)質企業(yè)發(fā)行債券以及資產證券化。

3 . 4 強化海洋人才隊伍支撐

強化配套科研團隊和工程技術隊伍建設，形成銜接有序、梯次配套和分布合理的人才格局。鼓勵油氣公司和科研院所聯合建立博士后科研工作站，為天然氣水合物的大規(guī)模商業(yè)開發(fā)提供專業(yè)人才支撐。依托重大人才工程和相關重大人才平臺，加快引進天然氣水合物領域的創(chuàng)新型青年人才。加強國際天然氣水合物高端人才的引進和培養(yǎng)，匯聚國內外一流人才和創(chuàng)新團隊。啟動建立海外科學家開放工作室，聘請海外頂尖學者擔任首席科學家，解決天然氣水合物領域的關鍵和“瓶頸”問題。

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[ 7] P O T T ST B，Y E R G E R D B. M a r c e l l u ss h a l ea n ds t r u c t u r a l b r e a k s i no i la n dg a sm a r k e t s： t h ec a s eo fP e n n s yL v a n i a[ J]. E n e r g yE c o n o m i c s， 2 0 1 6， 5 7（ 6） ： 5 0-5 8.

[ 8] WE I J E RMA R SR. U Ss h a l eg a sp r o d u c t i o no u t l o o kb a s e do n w e l l r o l l - o u t r a t e s c e n a r i o s[ J]. A p p l i e dE n e r g y， 2 0 1 4， 1 2 4 1（ 7） ： 2 8 3-2 9 7.

[ 9] B I L G I L IF， KO C AKE， B U L UTü， e ta l . H o wd i dt h eU Se -c o n o m yr e a c t t os h a l eg a sp r o d u c t i o nr e v o l u t i o n？A na d v a n c e d t i m es e r i e sa p p r o a c h[ J]. E n e r g y， 2 0 1 6， 1 1 6（ 1 1） ： 9 6 3-9 7 7.

[ 1 0] T OK E D. T h eUKo f f s h o r ew i n dp o w e rp r o g r a mm e： as e a -c h a n g e i n UKe n e r g yp o l i c y？ [ J]. E n e r g yP o l i c y， 2 0 1 1， 3 9（ 2） ： 5 2 6-5 3 4.

[ 1 1] D e C A S T R O M， S A L VA D O RS，GóME Z - G E S T E I R A M， e t a l . E u r o p e，C h i n aa n dt h eU n i t e dS t a t e s： t h r e ed i f f e r e n ta p -p r o a c h e s t ot h ed e v e l o p m e n to fo f f s h o r ew i n de n e r g y[ J]. R e -n e w a b l ea n dS u s t a i n a b l e E n e r g y R e v i e w s，2 0 1 9，1 0 9（ 7） ： 5 5-7 0.

[ 1 2] 杜衛(wèi)剛.天然氣水合物試采技術[ J].油氣井測試， 2 0 1 9， 2 8（ 1） ： 2 0-2 4.