中国可燃冰勘查利器——海马号无人潜水器

新华社发

勘查团队在祁连山南缘钻探发现“可燃冰”。

冀 业摄（资料图片）

近日，俗称“可燃冰”的天然气水合物成功获批为中国第173个矿种。这虽然是业界和公众意料之中的事，但还是引起了广泛关注和热烈讨论，人们由此预见，可燃冰作为一种战略性绿色能源，在中国获得了相应的法律地位，必将在勘查和开发利用方面迎来新的发展机遇。

可燃冰被誉为“未来能源、洁净能源和21世纪能源”，这一方面在于其有能量密度极高、非常洁净等特质，另一方面在于其分布范围广、资源量巨大，可以为人类提供持久能源支持。对于环境资源压力巨大的中国来说，可燃冰更是承载着变革能源结构、实现绿色可持续发展的梦想。20多年来，中国科技工作者不懈努力、忘我奋斗，不仅系统提出了被实践证明正确的可燃冰成藏理论，而且形成了具有国际先进水平的可燃冰资源综合勘查高新技术体系，为可燃冰的开发和利用奠定了坚实基础。

中国储量家底知多少

在标准状况下，1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水，能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。这是人们对神奇的“冰火”津津乐道的主要原因之一。这样一种能量密度极高的物质，在地球上储量非常丰富。国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员介绍说，如果把全球可燃冰的储量折算为有机碳资源，其有机碳占总量的比例超过53%，而煤、石油、天然气三者有机碳之和仅占26.6%，也就是说，前者是后三者之和的约2倍。国际上广泛引用的可燃冰储量数据来自美国科学家科温沃登，他预测全球储量为21万亿吨油当量，与美国能源部2011年发布的数据大致相当。

具体到中国，可燃冰的储量如何呢？中国地质调查局副局长王昆给出了一个数字：约800亿吨油当量。他强调，这是根据天然气水合物资源类型及赋存状态，结合地质条件对中国海域可燃冰源量的初步预测量。冻土区是陆域可燃冰的可能成矿区，而中国是世界上第三冻土大国，冻土区总面积达215万平方公里，具备良好的可燃冰赋存条件和资源前景。据科学家初略估算，陆域可燃冰远景资源量至少有350亿吨油当量。王昆介绍，总体上看，中国可燃冰分布广、类型多、储量非常丰富。目前，已在南海发现两个超千亿立方米的矿藏，圈定11个成矿远景区、25个有利区块。

四个勘查阶段迎头赶上

与一些国家从上世纪70年代就投入可燃冰勘查研究相比，中国在可燃冰资源调查研究方面起步无疑是较晚的。据刘昌岭介绍，如果从1995年原地质矿产部设立可燃冰调研项目开始算起，不过20多年，而这20多年又可以分为四个阶段。

一是预研阶段。主要开展对国外调查研究情况的调研跟踪、文献整理等工作。这个阶段有两个标志性年份。1995年，“西太平洋水合物找矿前景与方法的调研”“中国海域水合物勘测研究调研”等项目设立，中国地质科学院矿产资源研究所和广州海洋地质调查局等机构参与其中，对水合物在世界各大洋中的形成、分布等方面进行了初步研究，明确指出了中国近海海域具有水合物成藏条件和资源远景。1998年，在国家“863”计划支持下，“海底水合物资源探查的关键技术”前沿性课题研究顺利启动。此外，中科院兰州冻土研究所开展了实验室合成天然气水合物研究，并通过书籍翻译将外国可燃冰领域研究进展系统介绍进来。

二是前期调查阶段。1999年，国土资源部启动了“西沙海槽区天然气水合物调查与评价”项目，首次在该区域发现了可燃冰存在的重要标志。在东沙群岛南部和台湾西南等海域，调查团队也发现了蕴藏可燃冰的证据和标志，并综合利用多种海底调查手段，包括海底取样和摄像等，对这些证据和标志进行了研究分析，初步确认了可燃冰的存在。

三是专项调查阶段。此阶段从2002年持续到2010年，参与调查的众多科研院所和大学与中石油、中石化等历时8年，实施了与可燃冰相关的4个专项，优选了南海的数个海域，开展了可燃冰调查与评价，并获得了可燃冰实物样品，取得了重大突破。与此同时，中国陆域可燃冰调查也在大力推进，初步结果显示，祁连山和漠河盆地等冻土地区具备较好可燃冰成矿条件和找矿前景。

四是“127”工程国家专项阶段。2011年，“127”工程天然气水合物专项设立，按照“海路并举，先易后难”的思路，加强对南海、东海等海域和陆域冻土区的调查研究，查明中国海陆可燃冰家底，并为进一步开展资源评价和开发做好准备。上述专项实施的目标之一是实施赶超战略，使中国可燃冰勘查等技术与国际先进国家同步，为商业开发打好基础。

推进理论和技术装备创新

四个阶段，22年努力，中国不仅摸清了可燃冰家底，而且实现了一系列勘查理论和勘查技术、装备的创新。实际上，注重创新的引领作用，把地质调查过程变成科技创新的过程，全面提升科技创新解决资源环境基础地质问题的能力，也是中国地质领域工作的指导思想。

中国地质调查局基础调查部副主任邱海峻指出，根据国际上的研究，可燃冰在全球主要分布有两类地区：一类是水深300米—3000米的海底，在海底以下0米—1500米的沉积物中产出；另一类是陆上冻土区。成功进行可燃冰勘查，光靠上述大体模糊的判断显然是不够的，必须摸索出适合中国海域和陆域地质特征的探测理论和方式。

刘昌岭指出，中国科学家根据可燃冰成矿原因，创新性提出“渗漏型可燃冰”概念，并将可燃冰划分为“扩散型”和“渗漏型”等几种，总结出各自的特点，指出它们在南海北部具有密切的成藏关系，具备形成的地质条件，并揭示出该地区形成了南北成带状的可燃冰富集规律。

工欲善其事，必先利其器。可燃冰勘查离不开先进的装备，而4500米级深海遥控潜水器海马号就是中国可燃冰勘查的一大利器。它历时6年研发而成，实现了一批关键技术突破，包括本体结构、浮力材料、液压动力和推进、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置等，是中国迄今为止自主研发的下潜深度最大、国产化率最高的无人遥控潜水器系统。该潜水器研发成功后迅速转化为应用，在南海北部陆坡发现了海底活动性“冷泉”，实现了南海天然气水合物资源调查领域的突破性进展。

在可燃冰勘查过程中，中国科学家摸索出一套成熟的调查技术和特效探测技术。刘昌岭举例说，针对可燃冰赋存的相关地貌、沉积矿物等，勘查人员集成了一套可燃冰综合探测系统，综合“地质、地球物理、地球化学”等调查手段，该技术已成为服务海域可燃冰常规勘探的主打技术。

《 人民日报海外版 》（ 2017年11月25日 第 08 版）

在人类日益为能源所困的今天，可燃冰的成功试采自然是万众瞩目。此次我国在全球范围内首次成功试开采，实现了六大技术体系二十项关键技术自主创新。但这仅是万里长征迈出关键性一步，未来要实现产业化和商业化开采，仍有长路要走——

6月9日，经济日报·中国经济网记者乘坐直升机从珠海起飞，在浩瀚的南海上空飞行一个半小时后，稳稳降落在一个屹立于海面的庞然大物上——“蓝鲸一号”钻井平台。

这是一座37层楼高的大家伙，是我国自主建造的目前世界最大作业水深、最深钻井深度的半潜式钻井平台。近来这里正吸引着全世界的目光，我国在这里成功实现了可燃冰的试开采。

可燃冰，简而言之，即可以燃烧的冰块，学名为“天然气水合物”，是由甲烷为主的有机分子被水分子包裹而成，其热值比石油高许多，燃烧后只生成二氧化碳和水，储量据称可供人类使用千年。

在人类日益为能源所困的今天，可燃冰的成功试采自然是万众瞩目。因此，5月18日，我国宣布试采可燃冰成功，成为全球首个海域可燃冰试采获得连续稳定气流的国家后，夸赞和质疑扑面而来。有人说，可燃冰开采没那么容易，环保是否过关得打个问号。还有人认为，开采成功后很快将产业化，资本市场上沾些边的股票随之一飞冲天。

记者此番前来，就是要一探究竟，我们可以安全环保地开采可燃冰吗？技术上我们能在全球实现领跑吗？产业化究竟还有多长的路要走？

环境保护处在优先位置

从“蓝鲸一号”钻井平台往海中望去，蔚蓝的海面上波光粼粼，时不时有硕大的鱼跳跃出来。

可燃冰被誉为“未来的能源”。其能量密度非常高，同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出十倍。1立方米的可燃冰分解后可释放出164立方米的天然气。

但是，可燃冰开采难度之大也是业界公认的。可燃冰靠低温高压封存，如温度升高，水合物中的甲烷可能溢出；或者如冰块消融、压力回升，一旦控制不当，可能造成海底滑坡等地质灾害。

中国地质调查局总工程师严光生说，对于这两个难点，试采前就已经充分考虑、反复论证，部署了多个监测点实时监测，目前周边气体和海底地形都没有变化。

据了解，在试采前，中国地质调查局开展了10余个航次的环境基线调查，获取了海洋地质、海洋生物、海水化学等本底数据，以及海底地层力学参数等。在试采过程中，按照国际环境管理体系、工艺安全风险管理等标准，采取了严格的环境保护措施。

试采现场指挥部办公室副主任陆敬安说，试采过程中，通过大气、海水、海底和井下四位一体监测体系，对甲烷、二氧化碳等及海底沉降实行了实时监测。与本底数据对比显示，甲烷无异常变化，海底地形无变化，没有环境污染，未发生地质灾害。同时，我国第一台4500米作业级水下机器人“海马号”潜入海底，也没有发现海底地形变化和甲烷泄漏。

“蓝鲸一号”钻井平台长117米，宽度也有近百米。甲板很是开阔，试采现场指挥部办公室副主任谢文卫告诉记者，这个钻井平台配有双钻塔，可分别作业，井下环境监测仪，可实时监测数据，试采结束后，将一并取出。

陆敬安表示，试采结束后，还将继续进行全方位的立体环境监测，为制定天然气水合物开采的环境保护方案提供科学依据。

实现多项理论技术突破

在“蓝鲸一号”钻井平台外，一个熊熊火炬耀眼地燃烧着。为安全起见，巨大的水幕把火炬和平台隔开。这个火炬燃烧的，就是从水深1266米海底以下200多米开采出来的天然气。

广州海洋局总工程师杨胜雄说，这是全球首次实现泥质粉砂型可燃冰的安全可控开采。这种类型的可燃冰，资源量占全球90%以上，开发难度最大。

据介绍，此次试采中我国实现了六大技术体系二十项关键技术自主创新。第一，防砂技术3项。包括“地层流体抽取”、未成岩超细储层防砂和天然气水合物二次生成预防技术。第二，储层改造技术3项。包括储层快速精细评价、产能动态评价等技术。第三，钻井和完井技术3项。包括窄密度窗口平衡钻井、井口稳定性增强和井中测试系统集成技术。第四，勘查技术4项。包括4500米级无人遥控潜水器探测、保压取样、海洋高分辨率地震探测和海洋可控源电磁探测技术等。

目前，不少大国在可燃冰领域开展角逐。其中，美国5月12日宣布，正在墨西哥湾开展可燃冰开采研究。2013年，日本在南海海槽开展了海上试采，但因出砂等技术问题失败。2017年4月份日本在同一海域第二次试采，5月15日再次因出砂问题中止产气。

有关专家表示，可燃冰是未来全球能源发展的战略制高点，我们在全球率先试采成功，实现了在这一领域的领跑而不是跟随。

产业化仍有长路要走

可燃冰在全球主要分布在两类地区：一是水深300米至3000米的海底；二是陆上冻土区，尤其是南北极冻土区。有预测显示，全球天然气水合物资源量相当于21万亿吨油当量。

试采现场指挥部办公室主任邱海峻表示，我国海域天然气水合物资源量约800亿吨油当量。通过重点地区普查，已经圈定11个有利远景区，19个成矿区带。经过钻探验证圈定了两个千亿方级的矿藏。

有关专家表示，此次我国在全球范围内实现首次成功试开采，仅是万里长征迈出关键性一步，未来要实现产业化和商业化开采，仍有长路要走。

邱海峻表示，今后将围绕加快推进产业化进程的目标，争取神狐海域试采成果最大化。同时，继续加大天然气水合物资源调查力度，开展重点目标区的详查，提供2个至4个大型资源基地，为推进产业化奠定资源基础。此外，开展不同类型天然气水合物试采，把加强环境保护放在突出位置。

他表示，基于中国可燃冰调查研究和技术储备的现状，预计我国在2030年左右有望实现可燃冰的商业化开采。

光明图片/视觉中国

上九天揽月，下五洋捉“冰”。继5月18日我国南海神狐海域天然气水合物（又称“可燃冰”）试采成功的消息发布，6月2日，国土资源部通报了可燃冰试采的最新进展和成果，相关专家回答了记者提问。

连续产气超过22天

平均日产8350立方米

据了解，本次试采作业区位于珠海市东南320公里的神狐海域，3月28日第一口试采井开钻，5月10日14时52分点火成功。据中国地质调查局副局长、天然气水合物试采协调领导小组副组长李金发透露，截至目前，已连续产气超过22天，平均日产8350立方米，气压气流稳定，井底状态良好，取得了多项重大突破性成果。

李金发表示，此次试采实现了勘查开发理论、技术、工程和装备的自主创新。首先是实现了三项重大理论自主创新：初步建立了“两期三型”成矿理论，指导在南海准确圈定了找矿靶区；初步创建了天然气水合物成藏系统理论，指导试采实施方案的科学制定；初步创立了“三相控制”开采理论，指导精准确定试采降压区间和路径。

“此外还实现了六大技术体系、二十项关键技术和三项重大工程管理系统的自主创新。”据李金发介绍，围绕可燃冰开采，在重大技术装备创新上，研制了我国第一台4500米作业级无人遥控探测潜水器“海马”号、研发了天然气水合物保温保压取样器、研发了海底可控源电磁探测系统、研制了适合试采储层特点的防砂筛管等。

我国可燃冰潜力巨大

开采风险可控

天然气水合物在全球主要分布在两类地区：一类是在海底沉积物中产出；另一类是陆上冻土区，尤其是南北极冻土区。

1988年，美国科学家预测，全球可燃冰资源量相当于21万亿吨油当量。“结合我国海域地质条件，预测我国海域天然气水合物资源量相当于800亿吨油当量。这与全国陆海常规与非常规天然气地质资源量总和大致相当。通过重点地区普查，圈定11个有利远景区，19个成矿区带。经过钻探验证圈定了两个千亿方级的矿藏。”中国地质调查局基础调查部副主任邱海峻说。

可燃冰开采可能带来的环境影响一直为公众所关注。北京大学教授、天然气水合物试采工程首席科学家卢海龙对此表示，在试采前，开展了10余个航次的环境基线调查，获取了海洋地质、海洋生物、海水化学等本底数据以及海底地层力学参数等。“在试采过程中，我们利用大气、海水、海底和井下四位一体监测体系，对甲烷、二氧化碳等参数及海底沉降进行实时监测，与本底数据对比显示，甲烷等参数无异常变化，海底地形无变化，没有环境污染，未发生地质灾害。”卢海龙说。

保障国家能源安全

优化能源消费结构

“天然气水合物开发利用将会大大提升我国能源安全保障程度，降低对外依存度，进一步优化能源消费结构。”国土资源部地质勘查司司长于海峰说，天然气水合物是一种低碳清洁能源，甲烷含量高，比常规天然气所含的杂质更少，是未来理想的替代能源。

根据国土资源科技创新规划，“十三五”期间，我国将推进大洋海底矿产勘探及海洋可燃冰试采工程，力争2020年实现商业化试采。

“借鉴页岩气开发经验，建议将天然气水合物设立为我国新矿种，并纳入新兴战略产业目录，制定相关产业政策，鼓励和引导企业参与勘探开发，推动开发利用。”于海峰表示，此外，还要加强矿产资源管理，划定勘探区块，做好矿权登记。

中国地质调查局广州海洋地质调查局局长、天然气水合物试采现场指挥部指挥长叶建良表示，美国页岩气革命从成功到商业化开发利用，前后走了20多年时间，“我们还需加大投入，对更多海域进行不同储层的可燃冰试采，为商业化积累更多经验。”

《光明日报》（ 2017年06月03日 06版）