中國可燃冰之夢悄然起航

□《中國國土資源報》記者 周飛飛 陳惠玲

中國可燃冰之夢悄然起航

□《中國國土資源報》記者 周飛飛 陳惠玲

3月8～14日，“十一五”國家重大科技成就展在北京國家會議中心隆重亮相。作為海洋技術(shù)領(lǐng)域的一項重要內(nèi)容，由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局領(lǐng)銜承擔(dān)的國家“863”計劃《海域天然氣水合物勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)》重大項目的豐厚成果，伴隨著人們對新能源的渴望，也在展覽中精彩現(xiàn)身。

展覽現(xiàn)場，記者見到了廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局局長馬申達和副局長溫寧，聽他們談起了中國可燃冰勘探開發(fā)的過去和未來。

未來能源之夢

蔚藍的大海、純凈的冰雪、跳動的火焰。誰能想到，這三個看似矛盾的事物，竟然被同一種特殊的物體聯(lián)系到了一起，成為與其密不可分的關(guān)鍵詞。這個特殊的物體，就是被譽為“21世紀新能源”的可燃冰。

可燃冰是天然氣水合物最為形象而通俗的別稱，是水和天然氣在高壓、低溫條件下混合而成的一種固態(tài)物質(zhì)。純凈的可燃冰外觀呈白色，形似冰雪，可以像固體酒精一樣直接點燃，具有使用方便、燃燒值高、清潔無污染等特點，是石油、天然氣、煤等傳統(tǒng)能源最理想的替代品，被公認為“后石油時代”最有希望的戰(zhàn)略性能源資源。

在世界石油短缺和供給瓶頸制約問題日益突出的背景下，可燃冰之所以會舉世矚目，應(yīng)該源于兩個“超乎尋常”。一是它的能量：1立方米的可燃冰可在常溫常壓下釋放164立方米的天然氣及0.8立方米的淡水，同等條件下，可燃冰燃燒產(chǎn)生的能量比煤、石油、天然氣要多出數(shù)10倍。二是它在地球上巨大的蘊藏量：據(jù)估算，世界上可燃冰所含有機碳的總資源量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣的2倍，是世界尚未開發(fā)的已知的最大的接替能源，也是地球上正待開發(fā)的最大化石能源。

可燃冰從1810年在實驗室合成，距今已有200年。上個世紀30年代，蘇聯(lián)科學(xué)家首先在凍土內(nèi)發(fā)現(xiàn)這種新的沉積物。20世紀70年代，世界發(fā)達國家開始將可燃冰視為新型能源，對它展開了廣泛深入的研究，并在世界各地展開鉆探，不斷獲得新的成果和研究進展。

顯然，任何一個世界大國發(fā)展能源、推進能源轉(zhuǎn)型都無法忽視可燃冰，無法忽視對這種新型能源的勘探與開發(fā)。可燃冰，已經(jīng)站在了世界能源戰(zhàn)略的前沿，吸引著各國政府及其領(lǐng)導(dǎo)人的目光，吸引著各國在資金、科技、人員等方面戰(zhàn)略性地大規(guī)模投入。“加強天然氣水合物調(diào)查評價是我國實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施，也是開發(fā)我國21世紀接替能源、改善能源結(jié)構(gòu)、增強綜合國力及國際競爭力和保證經(jīng)濟安全的重要途徑！”廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局局長馬申達的話語鏗鏘有力。

那么，可燃冰在哪里？

科學(xué)家給了人們答案：一部分藏身于廣袤的凍土，另一部分，則靜靜地棲身于神秘的海洋深處。在廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局副局長溫寧的引導(dǎo)講解下，我們將目光投向深邃的海洋。

可燃冰的形成主要依賴于兩個條件。一是高壓低溫的環(huán)境條件，二是有充足的天然氣體來源。在環(huán)境條件方面，世界海域中水深大于300米的廣袤海底大部分具備這一條件。而對于天然氣體來源，則主要由深部石油天然氣熱解成氣體后沿一定通道往上滲漏或者在該環(huán)境條件的生物化學(xué)作用后擴散形成，也就是需要有較豐富的有機物質(zhì)作為其來源。

深海是有機物質(zhì)沉積、發(fā)育、富集之地，分布范圍廣泛，分布面積巨大，為可燃冰的生成提供了充足的以甲烷為主的烴類氣體來源。目前，據(jù)多國科學(xué)家推算，世界海底可燃冰分布范圍占海洋總面積的10%，相當(dāng)于4000萬平方公里。

溫寧告訴記者，就在不久前，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局完成了《南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報告》。地質(zhì)工作者在我國南海北部神狐海域鉆探目標區(qū)內(nèi)圈定了11個可燃冰礦體，探知天然氣儲量約為194億立方米。“南海北部陸坡神狐海域鉆探目標區(qū)范圍為22平方公里，即在22平方公里的范圍內(nèi)的可燃冰蘊藏了194億立方米的天然氣。可以說，這一成果僅僅使南海乃至中國海域的可燃冰資源露出‘冰山一角’，我國海域可燃冰的家底遠遠沒有摸清。”

點燃深海火種

2007年5月1日，世界可燃冰開發(fā)歷史永遠鐫刻下了這個時刻。

這一天，中國科學(xué)家在南海首次成功鉆獲天然氣水合物巖心樣品，這使我國成為繼美國、日本、印度之后的第4個通過國家級研發(fā)計劃在海底鉆探獲得可燃冰實物樣品的國家。

“中國可燃冰實質(zhì)性勘探開發(fā)可以分為三個階段。作為中國地質(zhì)調(diào)查局下屬的海洋地質(zhì)綜合調(diào)查與研究機構(gòu)，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局始終是行進在中國可燃冰研究最前列的重要力量，這也與我們‘主要從事國家基礎(chǔ)性、綜合性、公益性海洋地質(zhì)和戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的調(diào)查與研究工作任務(wù)’的職責(zé)密不可分。”在溫寧的介紹下，一幅在高科技支撐下的中國可燃冰探索的宏偉畫卷徐徐展開：

第一個階段為1999年到2001年。 1999年10月，在國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局新啟動的地質(zhì)大調(diào)查經(jīng)費支持下，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局完成了500公里深水高分辨率多道地震調(diào)查，首次在我國南海北部西沙海槽區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物礦層存在的有力證據(jù)——似海底反射（BSR），第一次初步發(fā)現(xiàn)了我國海域天然氣水合物資源存在的蹤影。

第二個階段從2002年到2010年。2002年1月，經(jīng)國家正式批準，我國正式全面啟動了對我國海域可燃冰資源調(diào)查與研究工作，重點聚焦我國海域可燃冰資源調(diào)查與評價、勘探開發(fā)技術(shù)、環(huán)境效應(yīng)等。項目由國土資源部負責(zé)，中國地質(zhì)調(diào)查局組織實施，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、青島海洋地質(zhì)研究所、國家海洋局共同負責(zé)承擔(dān)。

第三個階段將從今年開始。溫寧透露，“通過10余年的艱難工作，我們已經(jīng)找到可燃冰樣品并對其資源有了初步的認識，下一步要做的就是找到它的分布、弄清其成因、探明其儲量，最終探求如何把它開采出來安全、環(huán)保地為人類所用。”

科技沖破樊籬

可燃冰與石油、天然氣等傳統(tǒng)能源有著截然不同的物理特性，甚至，我國取自深海的可燃冰樣品也與美國得到的不一樣。美國的樣品為白色塊狀物體，如固體燃料，中國采集到的是分散浸染狀的，整個樣品就像泥巴一樣，只不過其中甲烷氣含量很高。顯然，可燃冰的勘查開發(fā)帶給科學(xué)工作者的，不僅僅是期望與夢想，還有來自科學(xué)技術(shù)方面的無數(shù)難題。

溫寧告訴記者，這是一個全新的領(lǐng)域，中國人沒有經(jīng)驗。一方面，我們積極與國外科研力量合作，吸取經(jīng)驗，但因多重壁壘許多關(guān)鍵技術(shù)無法獲得；另一方面，就要依靠自身的力量，進行自主研發(fā)。可以說，中國的可燃冰研究與科技部“863”、“973”計劃密不可分的，這也是我國高度重視、大力支持可燃冰探測技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。

在這次規(guī)模宏大的“十一五”國家重大科技成就展上，“863”計劃重大項目—— “海域天然氣水合物勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”成為其中的一個亮點，以沙盤、三維成像演示、電視專題片、電子相冊以及宣傳展板等多種形式相結(jié)合，全面展示了“十一五”期間我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可燃冰綜合探測技術(shù)：

——研發(fā)了天然氣水合物礦體的三維與海底高頻地震聯(lián)合探測技術(shù)，依托技術(shù)獲得天然氣水合物礦體外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料，從而為礦體探測優(yōu)選提供關(guān)鍵技術(shù)支持；

——研發(fā)了天然氣水合物礦藏的原位及流體地球化學(xué)示蹤技術(shù)，為水合物成礦區(qū)帶目標的地球化學(xué)高效勘探提供技術(shù)服務(wù)；

——研制了天然氣水合物鉆探保真取樣（心）器及配套技術(shù)，為水合物鉆探工程化及采獲天然氣水合物樣品提供技術(shù)支撐；

——研發(fā)了國內(nèi)首套、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋可控源電磁探測儀器系統(tǒng)、海底熱流原位探測系統(tǒng)、三維可視天然氣水合物開采過程物理模擬實驗系統(tǒng)，以及三維四相沉積物中天然氣水合物開采數(shù)值模擬技術(shù)，提出海洋天然氣水合物試采概念方案等。

夢想剛剛起航

在展會沙盤上，四艘輪船模型特別引人注目。“海洋六號”、“探寶號”記者輕輕地讀出了它們的名字。

“海洋六號”因可燃冰調(diào)查而生，是依據(jù)我國海域特點和海洋地質(zhì)需要，由我國自主設(shè)計、建造的，它以海底可燃冰資源調(diào)查為主，兼顧其他海洋地質(zhì)、海洋礦產(chǎn)資源調(diào)查工作，是一艘配置較完善的綜合地質(zhì)地球物理調(diào)查船。它首次集長纜大容量地震為主的地球物理、地質(zhì)、地球化學(xué)調(diào)查等多項調(diào)查功能于一體，采用電力推進系統(tǒng)、動力定位、全回轉(zhuǎn)舵槳等國際先進技術(shù)及設(shè)備，配置有4000米級深海水下機器人“海獅號”、深水多波束測深系統(tǒng)、深水淺地層剖面系統(tǒng)、長排列大容量高分辨率地震采集系統(tǒng)等。

可燃冰的物質(zhì)形態(tài)和儲藏地域都極其特殊，對開發(fā)技術(shù)的要求非常高。國務(wù)院參事、國土資源部總工程師張洪濤就曾表示，從地下開采1立方米的可燃冰，將在地下形成164立方米左右的壓力空缺，對環(huán)境的影響極大，海底可燃冰開采最大的難題在于防止海底壓力驟減后破壞海底環(huán)境，并可能引發(fā)海嘯。此外，如果控制不好的話，大量的可燃冰可能會釋放出無數(shù)的甲烷氣體，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，加劇全球變暖。還有專家推測，神秘的“百慕大失蹤之謎”就與可燃冰的釋放有關(guān)。

目前，國際上已經(jīng)提出的天然氣水合物開采方法主要有熱解法、減壓法、化學(xué)試劑法、二氧化碳置換法和固體開采法等，從技術(shù)角度看，天然氣水合物開采已具可行性，但迄今仍然沒有真正實現(xiàn)經(jīng)濟、高效、安全、可靠的開采方法。因而，如何對現(xiàn)有的開采技術(shù)進行完善并開發(fā)新技術(shù)，尋找較為理想的開采方法將是一個非常重要的任務(wù)。

溫寧告訴記者，可燃冰的開采階段分為勘探階段、實驗性開采階段、商業(yè)性試開采階段和商業(yè)開采階段。只有根據(jù)商業(yè)性試開采階段的結(jié)果作出可行性判斷之后，才能決定某一地區(qū)的天然氣水合物是否具有商業(yè)性開采的價值。“目前，我國的試開采剛剛進入醞釀和論證，現(xiàn)階段，我們必須加強這一方面的預(yù)研究，在全面研究國外可燃冰勘探開發(fā)技術(shù)的前提下，針對我國的地質(zhì)特色和可燃冰賦存條件，篩選出最適合的方法。此外，我們還必須加強對可燃冰的理論研究，逐步摸清我國可燃冰資源家底。”

就在展覽會現(xiàn)場，記者獲知了一個消息,“海洋六號”正在為今年6～10月間趕赴太平洋海域執(zhí)行中國大洋第23航次科學(xué)考察任務(wù)作積極的準備。雖然本航次沒有承擔(dān)有關(guān)可燃冰勘查開發(fā)的任務(wù)，但這艘“可燃冰之船”即將乘風(fēng)破浪，恰恰預(yù)示了中國可燃冰研究的未來。

中國的可燃冰之夢，剛剛起航。