新華社廣州5月18日電 題:可上九天攬月 可下五洋采“冰”——我國首次海域可燃冰試采成功

新華社記者王攀、王立彬、吳濤

可上九天攬月,可下五洋采“冰”——5月18日,我國南海神狐海域天然氣水合物(又稱“可燃冰”)試采實現(xiàn)連續(xù)187個小時的穩(wěn)定產(chǎn)氣。這是我國首次實現(xiàn)海域可燃冰試采成功,是“中國理論”“中國技術(shù)”“中國裝備”所凝結(jié)而成的突出成就。中國人民又攀登上了世界科技的新高峰,將對能源生產(chǎn)和消費革命產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

新華社記者梁旭攝

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(lán)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。”試采現(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(lán)海面中的“藍(lán)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。

和國際上早在上個世紀(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,第四個通過國家級研發(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)。”邱海峻說。

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(dá)99.5%,完成預(yù)定目標(biāo),試采取得圓滿成功。

18日上午,國土資源部部長姜大明在“藍(lán)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(jìn)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(jìn)行過試采,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽進(jìn)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(jìn)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(xì)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。”他說。

——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(lán)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。

向地球深部進(jìn)軍

從“藍(lán)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(jìn)水平勘探開采深度已達(dá)2500米至4000米,而我國大多小于500米,向地球深部進(jìn)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(dá)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(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)海油氣及可燃冰勘探開發(fā)技術(shù)裝備,我國將推進(jìn)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(yuǎn)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?！暗蜐B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。