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    在吉尔吉斯斯坦野外考察

    项目组向巴基斯坦相关部门汇报工作成果

    项目组同乌兹别克斯坦地质矿产研究所讨论野外工作部署

     

    编者按

    古丝绸之路,是中亚五国与中国密切联系的纽带。展望未来,“一带一路”倡议成了中国与中亚五国合作的新纽带,将进一步助力双方关系的发展。

    “一带一路”沿线国家在矿产资源合作方面具有很强的互补性,这为我国创新“一带一路”地学领域合作机制、共享地球科学研究与发展成果、构筑地学发展合作共赢利益共同体创造了需求与基础。目前,在中国地质调查局的推动下,我国与乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦等中亚国家在地质工作领域加强互利合作取得了显著成果。

    再过几天,“一带一路”国际合作高峰论坛将在中国北京举行,这无疑会推动“一带一路”下一阶段的建设与发展,为包括中亚五国在内的“一带一路”沿线国家提供一个深化合作、共谋发展的舞台。而地质工作作为其中重点合作领域之一,也必将迎来新的发展机遇。

     

    看到第一张中巴经济走廊的低密度地球化学图集,巴基斯坦石油与自然部部长沙希德·阿巴西兴奋地对中国地质调查局西安地调中心中亚中心中巴项目组成员说:“有了这个图集,我们不仅可以进行沿线矿产资源潜力评价,而且还可用于环境地质、生态地质和医学地质。中巴经济走廊必将迎来更美好的未来。”

    类似的场景其实并不是个案。乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦等中亚国家,在中亚中心项目组人员在其境内工作间,常常会用中国同行意想不到的方式表达同一个愿望:在地质工作领域加强互利合作,在丝绸之路上共造辉煌。

    1.中亚需要统一的地学平台

    中亚,既有全球重要的成矿带——特提斯成矿带横亘其中,同时也共享着天山的雄伟壮丽。

    但受制于国境限制,长期以来,无论在大的特提斯成矿带上,还是在小的天山成矿带上,中亚各国都未将它们作为一个完整的成矿系统进行研究。

    “新世纪后,中国在西昆仑先后发现火烧云铅锌矿、马尔坎苏优质锰矿,以及老饼—赞坎铁矿等大型、特大型矿床。这些找矿成果不仅引起了国人的瞩目,而且让相邻的塔吉克斯坦羡慕不已。”中亚中心主任李建星说,“塔吉克斯坦的同行们常常发出疑问:难道大矿不过国界?”

    而类似的疑问也常会在中国同行心中升起。乌兹别克斯坦的金矿动辄几千吨,可中国境内的金矿能达到百吨级规模就会让人喜出望外。

    同样的疑惑,催生了同样的愿望:将中亚当成一个完整的成矿带进行系统的对比研究,在合作中取长补短、实现共赢。

    2010年,中国地质调查局依托西安地调中心成立中亚地质研究中心,中亚各国地质人员的共同愿望逐渐变成了现实。到2016年底,中国地质调查局先后与哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦等4个中亚国家以及巴基斯坦、伊朗、土耳其等3个西亚国家签署了地学领域的合作谅解备忘录;与摩尔多瓦、芬兰、白俄罗斯、乌克兰等国地调机构初步达成合作意向。中亚中心成立后,利用政府财政资金先后实施了《中吉合作境内外天山1∶100万成矿规律图编制与研究》《中塔合作塔吉克帕米尔地区1∶25万地球化学调查》《中巴苏莱曼山—喀喇昆仑山成矿地质背景和成矿规律对比研究》等16项地学合作项目。

    得益于中亚中心各项地学合作项目不断开展、多个地学研究成果不断取得,2014年,上海经济合作组织将中亚中心纳入到自己的体系建设中。

    2.搭上中国找矿突破的便车

    2013年11月22日,塔吉克斯坦地质总局局长阿吉姆·伊布洛赫姆(现为塔吉克副总理)签发了自塔国成立以来第一份也是迄今为止唯一一份给外国人的国家奖颁奖令:授予李宝强、计文化、孟广路等三人塔吉克斯坦地质领域突出贡献奖暨国家级一等奖,授予曹新、曹积飞、王斌、范堡程、张晶、洪俊等人塔吉克斯坦地质领域突出贡献奖暨国家级二等奖。

    塔国为什么要给这些人这么高的荣誉?原因很简单,因为这些来自中亚中心的地质人,用自己的心血和汗水,使塔国矿业搭上了中国找矿突破的便车。

    “2011年以来,我们共在塔吉克帕米尔地区完成6.5万平方公里的1∶100万地球化学调查工作,3万平方公里1∶25万地球化学调查工作,累计新发现30多处矿点、矿化点,经野外异常查证新发现6处矿化露头,矿种涉及铜、铅锌、铁、金、银、钼等。”塔吉克斯坦项目负责人范堡程说,其中一处被他们命名为铁银山的矿点,地表发现很好的找矿标志,除了铁矿化之外,同时还伴生有铜、银、金,具有良好的找矿前景。

    “更让塔国人欣喜的是,这里离中塔边境的卡拉苏口岸仅40公里。”范堡程说,塔吉克斯坦经济以农业、工业为主,而工业则以矿业板块为主。2013年5月19日,塔吉克斯坦总统拉赫蒙在会见中国紫金矿业董事长陈景河时表示,塔吉克斯坦政府支持紫金在塔做大做强,期待紫金今后加大在塔国投资,关注和参与矿业及延伸产业和基础建设项目。“铁银山这一新发现,为塔国打造新的矿业板块奠定坚实基础。”

    其实,借助中亚中心这一平台搭上中国地质找矿便车的,又何止塔吉克斯坦一家:在中亚中心的协助下,巴基斯坦在中巴经济走廊第一次拥有了25万平方公里的低密度地球化学图件,并在白沙瓦平原碱性火成岩省发现了面积达80平方公里的稀土异常区;乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦都拥有了第一张低密度地球化学图件,吉尔吉斯斯坦还建立了中吉天山最新最全的地球化学数据库,并首次编制了中吉天山1∶100万金属矿产成矿规律图、中吉天山跨境地球化学系列图集等,共63张图件。

    3.共享共赢的舞台

    中吉地质合作目前已形成了生产、研究、服务相结合的合作模式,项目成果通过境外论坛、中国国际矿业大会、境外信息发布会、专题成果发布会等多种形式及时向社会发布,吸引了中国紫金矿业公司、正元公司、中国黄金等多家企业获得了采矿权和探矿权,中国的矿业投资无形中促进了当地经济社会发展。

    “作为前苏联的加盟共和国,乌兹别克斯坦等国虽然也是地球化学填图的发源地,但低密度地球化学填图技术、方法和标准仍与中国存在较大差距,分析检验的元素也只有20多个。”乌兹别克斯坦项目负责人曹积飞,从另一角度对合作共赢进行了说明。

    据他介绍,作为地球化学填图的发源地,同时也是前苏联解体后经济状况最好的国家,乌兹别克斯坦不仅保留有完整的地质工作队伍,而且每年都有相当数量的地质工作投入。因此,在地球化学填图中,乌国对中国低密度地球化学填图的技术方法、采样介质、检验标准等都持怀疑态度,双方在合作中甚至进行了激烈争论。经深入沟通,考虑到自己没有开展低密度地球化学填图经验,乌国最终接受了中国的方法技术和相关标准。

    正是这样的争论和交流,让中国处于世界领先地位的低密度地球化学填图技术,成为合作国家快速摸清资源家底、圈定找矿靶区的利器。

    合作带给这些国家的成果还远不止这些。据了解,自前苏联解体后,除乌兹别克斯坦外,吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦均未开展实质性的野外地质工作,地质工作以纯理论性的基础研究为主。合作项目开展后,中亚中心帮助吉尔吉斯斯坦将前苏联时期的1∶5万纸质地球化学数据进行数字化,建立了吉尔吉斯斯坦1∶5万地球化学数据库,并对其进行了深入细致的开发利用。结合成矿地质背景研究成果,2012年在吉尔吉斯斯坦全境圈定了21个找矿潜力良好的预普查选区,在经进一步研究后,2015年将这些选区精选为16个,为吉方开展找矿部署提供了科学依据。

    “对选区的野外验证检查过程中,发现各种矿化点、矿化线索达五六十处,其中7号区发现的金矿化带,在地表露头上宽约5米、延伸达3公里,地表捡块样测试金品位达到7~8克/吨,具有一定的规模。”王斌说,更重要的是,在中亚中心地质工作模式的影响下,吉方地质人员不仅掌握了在“故纸堆中掘宝藏”的本领,而且还形成了基础研究与矿产研究相结合的新的学术氛围。

    授人以鱼不如授人以渔。秉承这一合作理念,中亚中心在合作中,特别注重低密度地球化学填图人才的培养。每到一个国家,项目组人员在沟通好填图范围后,先做的一项工作就是进行人员培训,为他们留下利用低密度地球化学填图能快速发现资源、锁定找矿靶区且能自主开展相应工作的种子。据统计,中亚中心自成立并开展合作以来,已先后为中亚、西亚5个国家培训地球化学野外调查、采样和室内数据分析人员100余名。利用这一技术和中国一样踏上地质找矿突破的快车,对合作国来说不再是个梦想。

    “前苏联的几个斯坦国家,长期致力于天山、昆仑山等在各自境内的基础地质理论研究,许多成果对我们研究青藏高原的隆起、环境变化等,都具有重要的借鉴作用。”中亚中心更多的地质人员则说,在这种合作中,双方真正实现了优势互补、成果共享、互利共赢。

    4.丝路上的舞者

    中亚中心,承载的是丝绸之路中亚几国地质人合作共赢的愿望。正是基于这样的认识,尽管在境外开展地质工作要面临比国内更多的困难,但中心的一帮年轻人却义无反顾地走进了异国他乡。

    “巴基斯坦地处喜马拉雅山脉南坡,大都属于热带季风气候,每年11月至次年2月是地质野外工作的黄金时期。”洪俊说,为了保证项目按期保质保量完成,中巴项目组成员已经连续两年放弃在农历新年和家人团聚的机会,“尽管我们每年春节后回家,心里装的都是对家人、对孩子的愧疚,但一到出野外的时候,大家又都默默地整理好行装,毫不犹豫地再次踏上征程。”

    已经愧对家人了,绝不能再愧对友人!凭着这样的信念,中巴项目部的年轻人洪俊、张晶、张辉善来到巴基斯坦后,抛开对家人的思念,克服气候、饮食、文化差异带来的各种不便,手把手地教巴方派来的学员。在为巴方培养32名开展低密度地球化学填图人才的同时,拿出了令巴方满意的成果:编制了首张中巴1∶100万区域地质图,范围覆盖了中巴经济走廊沿线,在跨境成矿带地质背景和成矿规律对比方面取得新认识。

    他们的倾情奉献,获得了巴方的一致认可。在给他们精心准备的告别晚宴上,巴方代表满含深情地说:“在与你们的合作中,我们不仅学到了先进的化探方法技术、样品分析测试技术,更学到了你们的敬业态度。相比与其他国家地调机构合作的经历,这是我觉得特别轻松和愉悦的合作,因为这是真正平等互惠的合作。”

    吉尔吉斯斯坦项目组的王斌,则讲述了一个至今都没敢给家人讲的故事:2014年,当他们来到吉国天山做野外调查时,好不容易学会了骑马,却没想到第二天就遭遇了意外。那天,他们完成野外观察、记录、采样后天色已晚。一看夜幕降临,大家都有点着急,都想把马赶得快点,可是越着急,马越不听指挥。天完全黑下来后,“跟着妈妈一起打工”的小马仔开始乱跑起来,驮着地质队员的马妈妈开始追起了马仔。刚开始大家还能相互招呼应,可不一会儿,大家就都走散了。

    刚开始王斌还隐约能听见队友喊自己的名字,但慢慢地就只能听见山谷里的风声和野兽的叫声了。无奈之下,王斌想起了老马识途这个成语,于是他紧闭双眼、松开缰绳、死死抓稳马鞍,任凭马一会爬上陡崖、一会冲下山坡,一会越过溪水、一会穿过丛林。不知过了多久,当他感觉马的速度慢下来后,睁开眼睛,一道光亮在前方闪过,“啊,公路!到公路了!”

    其他人呢?正在他焦急万分的时候,嗓子已喊哑的队长李宝强、孟广路也来到了公路上。接着,第三个、第四个、第五个……尽管有人身体被划破、有人摔伤、有人东西丢掉了,但8名队员毕竟都安全回来了。

    尽管经历了这样的危险,但吉国项目的队员们,仍每天早早起床,跃马天山。

    可喜的是,中亚中心的成员尽管年纪不大,但作中外友谊使者的责任心却一点也不小。2011年8月,塔吉克斯坦项目组以一处只有3户牧民的深山小村落为临时基地开展周围地球化学调查。帕米尔高原气候变化无常,白天还艳阳高照,可到傍晚却下起了鹅毛大雪。一天,当范堡程带领的小组由于车辆故障,返回临时基地已经是当地晚上9时。可回来后,却发现还有两个小组、一辆车没有归队。

    已回到基地的队员顾不上吃饭,立即在范堡程的带领下,带上物资出发援救。最终,在距离基地15公里处找到了正在徒步返回基地的4名地质队员和1名雇佣的当地司机。一见面,司机大声用俄语喊着:“安东(范堡程的俄语名字),我就知道你一定会来找我们的。”

    原来,这组人员由于汽车故障无法排除,只好徒步返回。正当他们精疲力竭、近乎绝望时,救援人员赶到了……

    这帮年轻人用自己的努力奉献,不仅将中亚中心打造成了中亚国家地学共进的平台,更将中心打造成了中亚各国地质人增进友谊的纽带。

    共舞新丝路

    蔡家品,教授级高工,自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所(以下简称探矿工程所)海洋地质调查钻探室(金刚石钻头技术研发中心)主任。

    他不认为自己有什么“远大抱负”,“碰到问题就解决问题,这就是工作的最大意义。”然而,就是这样一个自认为“没有抱负”的人,却被评为中国地质调查局杰出人才。

    在中国的油气钻探领域,蔡家品的名字几乎就是一张名片,不认识他的人很少。地质人长期在野外工作,身上难免会有些江湖习气。在油气钻探这个江湖中,大家都直呼他“老蔡”,钻探过程中遇到难以解决的问题,想到的总是“赶紧把老蔡喊来”。

    蔡家品一直致力于钻具的研究,他带领团队研制的海洋地质调查取样工具及天然气水合物保温保压取样钻具,解决了我国在深水及超深水取样难的问题,均为国内首创,具有自主知识产权,填补了国内空白,打破了国外在该领域的技术垄断,为我国在海洋地质调查、资源勘查(含天然气水合物勘查)及工程勘察提供了技术支撑。

    此外,团队研制的孕镶金刚石钻头,有效解决了在地质及油气勘探开发中,钻头寿命短和机械钻速低的难题。特别是大直径的孕镶金刚石钻头,已成功替代国外同类产品,成为国内施工方的首选。

    在项目实施技术创新研发中,蔡家品始终重视青年技术人员的成长,强调团队意识,已初步建设一个在碎岩工具和海洋取样技术方面(特别是海洋天然气水合物取心技术方面)技术一流、凝聚力和战斗力强的优秀团队。

    最初的追求是跳出农门

    约访蔡家品,是一件并不容易的事。记者从约访到采访成功,经历了40多天的时间,因为他实在太忙,总在野外帮地勘单位处理一些钻探上的难题。可以说,在钻探领域,他已经“玩”得风生水起,很难有时间歇息。

    那天,记者好不容易“逮”着他了,见面时的蔡家品,不免显得有些疲惫。但即使是这样,记者也不可能放过这难得的机会。

    老蔡也乐于奔跑,手机一响,立刻就打包走人往机场赶,一年到头在办公室也待不了几天。这样的生活状态,他早已经习惯了。就像他说的,在北京待上几天没有电话接,心里反而空空的,有点儿无所事事的焦虑。

    这就是蔡家品,一个忙碌得坐不住的人,一个把忙碌当乐趣的科技工作者。

    实际上,就像许许多多农村长大的孩子一样,要说那时有什么崇高的理想和追求,未免有些虚伪,发奋念书的目的就是为了跳出农门。蔡家品来自湖北农村,之所以认为自己没有远大的抱负,也是基于同样的目的。“只要是拿工资吃饭,在农村人看来就是有出息了,再说农村长大的十几岁的孩子,没有什么见识,谁会去计划将来会干什么呀。”

    海上作业中的蔡家品

    就是因为没有什么崇高的理想和抱负,1984年,蔡家品高考结束,加之分数不算太高,高中的授课老师让他填报个地质类的专业,说这样容易录取,将来也好找工作。于是,他就听了老师的,填报了成都地质学院探矿工程专业。从此,他便与探矿工程结下了不解之缘。

    在大学学习期间,蔡家品越来越觉得这个专业很有意思,因为年轻人都有一种放浪的心理,将来毕业了,可以一天到晚泡在野外,纵情于山水,诗意而又浪漫,多美的差事呀。于是,他发奋学习。1988年,蔡家品以优异的成绩毕业,被分配到了原地质矿产部探矿工程研究所。

    蔡家品很感激高中时的授课老师,他确实没有骗他,学地质类专业不但好找工作,而且还被分配到了一个在北京的国家部委所属科研机构,在成都上学,能进北京,已经很了不起了,他觉得自己简直太幸运了。

    进了国家部委的科研机构,担任超硬材料研究室助理工程师,同届毕业的同学们的羡慕是可以想象的,蔡家品也觉得自己不是一般的牛,有点平步青云的眩晕,一股为国奉献青春的豪情油然而生,这种感觉真是爽极了。

    跟探工所三十年的不了情

    到今年为止,蔡家品在探矿工程研究所已经摸爬滚打了整整30年。弹指一挥间,蔡家品从一个意气风发的青年长成了一个成熟稳重的中年,从小蔡混成了老蔡。

    实际上,蔡家品也并不认为自己有多么高尚,多么有热爱事业的情操,在探矿工程所改制的时候,他也一度想过逃离。要知道,一个被财政拨款养着的科研机构,突然要改成到市场上找饭吃,这种心理的撞击是难以形容的。

    20世纪90年代,是地勘行业的低谷,尤其是地勘单位属地化,钻探任务锐减,很多打钻找矿的专业技术人员,受生活所迫,靠副业养家糊口,养鸡的养鸡,养猪的养猪,彼时的状况,让一直致力于钻具研究的蔡家品,心里油然而生出一种“英雄无用武之地”的没落感。

    此时,科技体制改革,原地质矿产部探矿工程研究所更名为北京探矿工程研究所,看似改变不大,干的活也还是原来的活,但这样的改变,却将一个铁饭碗变成了一个泥饭碗,随时可以摔破的。能不能在市场上找到饭吃?这样的恐慌与疑惑,一时压得人喘不过气来。

    是去?是留?对于还是踌躇满志的蔡家品来说同样是种折磨。而此时的蔡家品,已经是超硬材料研究室主任助理、工程师,到外面不可能找不到待遇更好的工作。当时,探矿工程研究所正在搞金刚石钻头技术的研发,作为所里钻头技术研发的中坚力量,一旦离开,于单位于个人,都不是一个好的选择。

    所里的领导早就看穿了蔡家品的心事,当面找他聊了很长时间,并语重心长地跟他说:“小蔡呀,留下来吧,拨开云雾见天明,这里才是你施展才能的地方。”

    人在彷徨的时候,是需要一个长者赋予精神力量的。加上对一起共事多年的同事们的不舍,蔡家品于是也就留了下来,这一留就留到了现在,风风雨雨中走过了30年。

    有幸觅获一得力助手

    搞科研工作,能获得一名得力助手,是可遇而不可求的事。阮海龙的到来,如同激活一池春水,让蔡家品的团队一下子更加活跃了起来。

    阮海龙,高级工程师,探矿工程所海洋地质调查钻探室(金刚石钻头技术研发中心)副主任,中国地质调查局优秀人才。

    阮海龙并不觉得自己干的事有什么高大上,他认为,研发出来的东西,能解决实际问题,能拿到市场上利用,能为单位赚钱,说得漂亮一点,就是成果转化能生出效益来,这事就算妥了。

    蔡家品深知,搞科研要有一个多专业技术人员组成的、互相密切配合的创新团队,并付诸持之以恒、坚持不懈的努力。个体的力量是有限的,但由多个个体组成一个知识结构合理、团结的战斗力强的团队,就可以发挥巨大的能量。

    阮海龙在海洋地质十号钻探船上

    阮海龙是个80后,2006年毕业于中国地质大学钻探专业,在随后读研的几年中,一直跟随在蔡家品左右。阮海龙出生于浙江农村,之所以爱上钻探专业,很多的想法与当初蔡家品大学时代的想法几乎不谋而合。后来参加工作后,才知道一切并非想象中的那么浪漫,那么有纵情于山水之间的诗情画意。

    研究生毕业后,阮海龙留了下来。对于自己专业的发挥,他觉得这是个再好不过的平台,加上蔡家品像老大哥一样对他的关爱,工作配合起来的那种“心有灵犀”的感觉,让人特别爽。很快,阮海龙就成了蔡家品团队的得力干将,并挑起了副主任的重担。

    从某种意义上讲,蔡家品和阮海龙的组合,几乎是天撮之合,这也为后来这个团队攻克一个又一个难题积累了创新的能量。这个科研团队一共15个人,大多都是80后,最小的1992年出生。

    年轻人的思想总是活跃的,科学有时就需要年轻人的浮想联翩,灵光一闪中激发出新的解决方案。每逢技术讨论会,蔡家品和阮海龙最喜欢干的事,就是让年轻人争吵起来,因为人在激烈的争论中脑子会飞速旋转,激发出隐藏于大脑中最潜在的智慧。

    决不能让外国人牵着鼻子走

    探矿工程所一直以服务国家重大战略需求为科研方向,近些年来,特别在服务油气钻探领域发挥了积极作为。研制的孕镶金刚石钻头有效解决了在地质及油气勘探开发中钻头寿命短和机械钻速低的难题,特别是大直径的孕镶金刚石钻头,已成功替代国外同类产品成为国内钻探队伍的首选。

    1999年~2001年,中国地质调查局科技人员首次在南海西沙海槽发现了显示天然气水合物存在的地震异常信息(似海底地震发射波“BSR”)。2002年,国务院批准设立我国海域天然气水合物资源调查专项。

    尽管随后我国在海域天然气水合物钻探上获得一系列突破,但令人尴尬的是,我国海底钻探取样却一直依赖于国外技术,国内几乎没有哪一家机构在此项技术上有所进展。因此,不得不让外国人随意开价。

    团队合影

    眼睁睁地瞅着外国人收取那么高的价钱,而中国人又毫无办法,这是一种什么样的感觉?作为从事钻具研究近二十几年的科研团队的带头人,蔡家品心里很不是滋味。其实当时的想法很简单,就是一定要打破外国人在该领域的技术垄断,把国外同类技术挤出去,这钱应该由中国人自己挣。

    实际上,对海洋钻探取样技术的了解,蔡家品最早是通过参阅了DSDP、ODP、IODP及IODP-china等网站与书面文献的大量资料,了解了国外在深海钻探技术所取得的成就以及今后发展的方向。当时他还在想,他的团队一直在陆地搞钻头和取心工具,什么时候也拓展到海上去发挥探矿工程研究所应有的作用。

    谈及被外国人卡脖子的事,作为蔡家品团队副手的阮海龙,脑子里多次泛起那个场景。那是一次随船出海的钻探作业中,几个帮忙取样的外国人,突然停下手中的活,将项目组的负责人叫过来,咕噜了一阵后,微笑着把旁边的其他人都驱赶开,然后才实施取样作业。

    阮海龙打听到,刚刚的一阵咕噜,是外国专家在关键的时候故意捏你一把,要求项目组提高取样价钱。事情都到了这个份上,不答应的话,之前的作业等于是废了,项目组只好答应了外国技术人员的要求。之所以把其他人都驱离,就是为了对中国人严格保密,不想让中国人看到他们的作业程序。作为一个钻探专业的毕业生,阮海龙内心被深深地刺痛,同时也滋生出深深的责任感,“这活应该由我们来干。”

    机会终于来了,2010年8月,中海油服承担的国家科技重大专项——“大型油气田及煤层气开发”子课题“深水随钻取样器设计和制造技术研究”负责人找到了北京探矿工程研究所,经过多次深入交流,最终同意由蔡家品的团队来承担这个课题。

    不久后,又从中国地质调查局传来好消息,为解决海洋钻探取样难题,中国地质调查局设立专项资金,将《海洋地质调查钻探取样器具及工艺研究》列为科技攻关项目,起止时间为2011年1月到2012年12月,蔡家品作为项目负责人,负责整个项目的实施。

    这真乃好事成双。蔡家品和阮海龙以及他们的团队尽管异常兴奋,但这样的科研项目,能否在短期内取得突破,心里实在没底。

    此时,从接手中海油服“深水随钻取样器设计和制造技术研究”课题,距项目结题时间不到一年(这个项目计划是3年),而且研制的随钻取样器要通过海试应用。时间紧、任务重、压力大,团队经过慎重考虑,最终接下这项任务,因为这是他们下海非常难得的机遇,也是拓宽他们技术领域绝佳的机会。

    经过团队的共同努力,2012年4月,从海洋石油708号深水工程勘察船传来好消息,北京探矿工程研究所研制的TK系列深水随钻取样器搭载海洋石油708号深水工程勘察船,在中国南海番禺区块水深约200米、6级风、涌浪3米的条件下,高效率、高质量地完成了孔深10米(PY34-1-PL10-BH)全孔取样作业和孔深300米(PY34-1-CEP-BH)分段取样作业,一举打破我国海洋钻探船钻孔深度、取样深度两项纪录。

    本次试验还检验了北京探矿工程研究所为海洋钻探取样专门研制的抗涡动金刚石复合片钻头。结果表明,该钻头在作业过程中钻进效率高、成孔质量好、地层适应性强,完全满足海洋钻探各种复杂工况的要求。

    这意味着,这项由国外垄断的深海钻探取样技术,已被中国地质调查局北京探矿工程研究所的科研团队彻底打破,取样成本只接近外国专家取样的一半。

    保温保压取样钻具破题

    天然气水合物是甲烷气与水在高压低温条件下类冰状结晶物,大家形象地把它叫做“可燃冰”,一旦温度升高或压力降低至一定程度,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解。如利用常规取心(非保压取心)设备将含天然气水合物沉积物从海底取至海面时,压力或温度的变化会导致天然气水合物分解,这会扰动沉积物,有时会使岩心遭到完全的破坏,分解成一堆泥浆。

    由于天然气水合物存在环境和性质的特殊性,使用保温保压取样技术成为获得原位天然气水合物最有效的方法之一。保温保压取样钻具是获得天然气水合物真正物化特性的主要器具。而当时,这项技术也一直被一些西方少数几个发达国家所掌控。

    在突破深海钻探取样技术后,蔡家品和他的团队就开始讨论研制保温保压取样钻具的可行性,由于想取到大直径岩心,当时初步设计按照翻板密封来进行,很有挑战性,但是在翻板密封的方式上有不同的意见,最后蔡家品决定两种方式同步进行,根据室内试验的结果再来选定,整个工作有条不紊。

    实际上,保温保压取样钻具的研制难度是非常大的,当时,有关单位依托863项目也在试制研发,项目进程采取了严格的保密措施,他们具体进展到什么程度,外界一无所知。但在2014年3月初,国内一家海洋油气勘查单位突然通知蔡家品,他们计划在4月初出海给相关单位搞保压工具的实验,问蔡家品团队的进展如何,可以免费搭载试验。蔡家品觉得这是一个难得的试验机会,在他和阮海龙的带动下,团队成员加班加点赶进度。

    在室内实验过程中,团队成员充分发挥智慧,对在海试中可能遇到的复杂情况做了充分的预判。比如,海底的泥沙对管子的摩擦,提起钻管过程中的卡管等,一切可以预判的状况,都在实验室中模拟完成。这段时间,团队成员深夜加班加点是家常便饭。为了给这帮年轻的队员鼓劲打气,常常干到晚上十一二点的时候,蔡家品和阮海龙便带着所有的加班人员上街烤羊肉串,喝个啤酒,然后又接着干。

    由于这样的钻具是自我研发的,所有的部件不可能在市场上轻易买得到,团队成员大都学会了车工,所有的零部件几乎都是他们自己一点一点地车出来的。阮海龙跟大家自嘲,将来失业了,大家都是一个优秀的车床工人,工作随便找,饿是饿不死的。

    在团队所有成员的共同努力下,终于按照海洋油气勘查单位的要求时间把钻具运到船上参加海试,这次试验的结果初步保温保压成功,对方未成功。之后,团队又回来在室内做了大量的技术改进及试验工作,于2014年7月由蔡家品亲自带队参加海试,也是与对方PK,结果是探矿工程所完胜。

    2014年9月,海洋油气勘查单位专门安排一个航次到天然气水合物靶区取样,蔡家品团队再次很好地完成了任务,这是我国首次采用国产装备成功提取到保压天然气水合物样品,为我国“十三五”开展天然气水合物勘探及试开采提供了有力的技术支撑。

    “没有抱负”的成就者

     

    数百套地学科普书刊送到了孩子们的手上


    30多年前,郝诒纯教授在扫描电镜实验室内指导当时的博士生郑洪


    拿到书的孩子迫不及待地看了起来

    学生作品 《父母的手》 《心中的自我》

     
    地质专家走进教室与学生面对面交流

    3月8日,一群包括多位国内知名古生物学家在内的地质科学家走进了位于北京大兴西红门附近的蒲公英中学,他们不仅带来了数百套地学科普书籍,更将地质科学理想和科学精神的种子,播撒到了这片特殊的园地。

    1 地球科普书籍成为学生奖品

    如果将镜头聚焦到此时的蒲公英中学,中国古生物学界的人也许很快就会发现几张熟悉的面孔:中国古生物化石保护基金会的理事长陶庆法、副理事长黄新燕,中国第一名古生物学博士、毕生致力于高校古生物教学的万晓樵教授,中国地质大学博士生导师张建平教授、李四光地质科学奖基金会秘书处胡光晓、《化石》杂志主编郭建崴……

    专家们的到来,源于中国古生物化石保护基金会组织的“走近地球科学”蒲公英中学公益捐赠活动。下午3点多,白发苍苍的专家和笑容稚嫩的同学们共同围坐在学校的空场上。

    天很蓝,在有些热情的阳光和风中,校园里的树摇曳得像一幅画。

    捐赠仪式由基金会陶庆法理事长开场,他向同学们讲述了我国的古生物资源在世界上的知名地位,介绍了最著名的几个古生物化石群——热河生物群、澄江动物群、关岭动物群,还谈到了我国在古生物科学研究方面的一些令世界瞩目的重大成就。他希望,小小的科普书籍,能为孩子们打开一扇了解地球历史、资源奥秘的窗口,激发同学们从小开始爱科学、学科学、用科学。

    当一套六册的《地球大视野丛书》和《拨动宇宙和弦的科学巨人》《化石》杂志等书刊,沉甸甸地放到了同学们的手上,会场上响起了热烈的掌声。

    学校校长郑洪代表孩子们对中国古生物化石保护基金会及各位科学家表示感谢,她说,这些科普书是地学知识的载体,是宝贵的教育资源,我们一定要珍视它、用好它。学校决定把它们作为孩子们的奖品,小队长、小组长、小干事和有着明显进步的学生都可以得到,这也说明只要肯努力,就能拥有这些好看的书。

    学生们整齐的队列中,一位刚刚上台接受捐赠的小男生,已经迫不及待地翻开了手中的《化石》杂志,旁边的几名孩子使劲抻着头,盯着书里面精美的彩色插图。

    2 校长是中国地质大学古生物博士

    许多人都知道,毕业于哈佛大学的旅美华人郑洪是蒲公英中学的校长,这个专门为打工者子弟开设的学校便是由她一手创办起来的。

    但许多人并不知道,这位身量高挑、语调平和的女士也是中国地质大学的校友。而今天到访的客人中就有她在中国地质大学攻读博士时的师兄和师弟。数十年没见,同学间的稔熟亲切一点都没淡化,他们亲热地回溯着过去学习生活中的点点滴滴,也追忆着自己的老师——郝诒纯院士。

    郝诒纯,我国著名古生物学家,长期致力于生物地层学、古生物学和微体古生物学科研和教学,曾经主持完成《松辽平原白垩—第三纪介形虫》《西宁民河盆地中侏罗世—第三纪地层及介形虫、轮藻化石》《塔里木盆地西部晚白垩世—第三纪地层及有孔虫》《冲绳海槽第四纪微体古生物群及其地质意义》《中国的白垩系》《有孔虫》等重要著作。郑洪便是她带的第一位女博士,专门从事微体古生物方面的研究。

    “foraminifera”,当郑洪时隔多年再次吐出这个颇有韵律的词汇,她的记忆也仿佛飞回了那个完全沉浸在古生物科研和教学中的遥远时代。Foraminifera,即有孔虫,是一类古老的原生动物,5亿多年前就产生在海洋中,至今种类繁多。“那时,我们天天就研究这些肉眼看不到的古生物。”

    如今一头银发的万晓樵教授也是郝诒纯院士的博士,毕业于1986年,早郑洪一年,是名副其实的师兄。他还记得那时的郑洪,学习刻苦,有着超前的学术思想,不仅课堂学习成绩名列前茅,学位论文研究亦是同学的榜样。直到现在,她所写的《河南禹县晚古生代小有孔虫动物群》论文,还会被其他研究者引用。

    “上世纪80年代,我们就开始应用电子扫描显微镜和计算机了。那时的计算机可真大,我们用起来都特别小心。”至今,郑洪都忘不了郝老师的音容笑貌、让人尊崇的为人,以及令人感叹的超前性思维。“老师可真不简单,那么早就将计算机技术引入微体古生物学研究,设计建立了微体古生物微型计算机辅助研究系统,完成了新生代浮游有孔虫自动化鉴定软件,把鉴定效率提高了好几十倍。”

    今天,万晓樵为自己的师妹带来了一份特殊的礼物——《大地的女儿:郝诒纯院士纪念文集》。里面收录了一张郑洪与老师的合影。画面上,慈祥的郝诒纯教授正在扫描电镜实验室内指导郑洪进行化石分析、制片和鉴定,年轻的郑洪沉静而专注。

    尽管多年的研究和教学生活带给郑洪一系列有关晚古生代有孔虫化石以及生态地层学的研究成果,但她还是在1992年时选择离开中国地质大学,进入哈佛大学继续深造,学习公共管理,并从此旅居美国。

    3 科学精神的另一种诠释

    正如当初出国的选择令许多人有些意外,今天的郑洪再次用行动告诉大家,人生是可以有很多选择的,不同的轨迹,也会有着同样的精彩。

    从微体古生物研究的微观世界中走出来的郑洪,将目光放到了更广阔更复杂的人类大社会中。她觉得,有些社会责任更需要有人来承担、付出。于是,她在年逾半百时回国投身公益,创立了北京市第一所被政府认可的农民工子弟中学——蒲公英中学。目的很简单:要把接受合格教育的权力还给农民工子女。

    2003 年,郑洪等人在对北京市周边地区进行了一次调查,发现北京城乡接合部居住着大约50万学龄流动儿童,其中大部分在200多所被统称为“打工子弟学校”的未经注册的民办学校上学;这些学校的办学性质无一例外是营利性的,多以家庭小企业的模式运作,教育质量难以保证;更重要的是,这些学校都是小学,造成了在义务教育阶段中应有的初中教育对数十万流动青少年而言是缺失的。正是这样沉重的现实,促成了她创办公益学校的行动。

    科研工作者大都有着超越常人的坚毅和韧性,郑洪也是如此,甚至,在已持续12年的公益办学上,她拿出了比从事科学研究更多的毅力和勇气。没有校舍,租用废弃工厂改造;缺少教职员工,联系志愿者授课;缺乏最基本的硬件,四处筹集资金……她说,我们许多设施可以简化,但最不能马虎的就是图书馆,我们要给予孩子们知识,更要教给他们做人做事的道理。

    这是一所什么学校?一位志愿者如此评价:若论校舍等“硬件”,蒲公英中学实在简朴得不能再简朴了;然而若论办学理念等“软件”,蒲公英中学又领先得让人刮目相看。

    现在的蒲公英中学,虽然有些简陋,但又是那样花团锦簇、“五脏俱全”,几乎每个角落都由学生自己动手用绘画装饰了起来,健身房、乐队活动室、计算机房、图书阅览室,都会定时向同学们开放。我们参观时,绘画小组的学生们正在老师的带领下,按照设计图纸往一栋房子的外墙上画着花草的图案,旁边,另一队学生谈笑着欢快地经过,构成了一幅健康、活泼、积极、向上的校园图景。

    从一无所有走到现在,参加捐赠活动的各位嘉宾都很佩服郑洪的勇气与能力,而这样的勇气和坚持,又何尝不是科学精神的另一种表现呢?

    4 给孩子拥有科学梦想的权利

    在学校楼道中有许多学生的绘画作品,其中有一副是由54幅小画组成的,每一幅都是一只伸出的手,背后是白云朵朵的蓝天。“这些都是孩子们画的自己的父母的手,它的寓意是:无论我们父母是做什么工作的,给了我们什么样的生活,他们都是用勤劳的双手为我们撑起了一片蓝天。这也是告诉孩子们要感恩。”来自美国的志愿者赵镜女士自告奋勇地为大家介绍。

    “这幅作品曾拿到今日美术馆展出。当时一位参观者询问我们的学生,为什么有一小幅画中的手残缺不全,回答问题的恰好是这幅画的小作者,她毫不避讳,更没有自卑,坦坦然然地讲起了自己父亲的故事。这就是我们希望达到的目标——每一位孩子都能身心健康,快乐地成长,充分焕发潜能,在社会中创造出自己的价值、拥有幸福的品格。现在这个孩子已经工作了,还开了自己的微店。”

    另一幅令人印象深刻的绘画作品来自一位男生。上面画了他所去过的一些地方,但旁边的心声却是“妈妈你为什么不来陪我?”“我知道你为什么不来陪我”。到现在,老师和同学们也不知道他到底“知道”了什么。其实,他是一位弃儿,因唇裂被父母抛弃,从小便被修女抚养长大,现在正在意大利专门学习绘画。

    行走在校园中,看到的每一幅图画背后都是一颗纯净的心,在社会各界和学校老师们爱心之光的折射下,是那样精美剔透,光彩夺目。

    赵镜告诉我们,现在看来,这些学生活泼阳光、自信纯净,但刚刚入学的时候情况要严峻得多。学校只能容纳200多名学生,而每年报名的孩子都会有五六百人,没办法就得用考试的方法择优录取。结果让人大跌眼镜——及格率竟然不到1%,平均分只有30多分。这让郑洪更加忧心忡忡——不是因为孩子们的基础差、水平低,而是这反映出低收入打工者流动状态下对孩子影响是巨大的,他们得不到好的生活质量还在其次,最重要的是他们缺失了应有的教育,特别是从小学到中学阶段的正规学校教育。事实也证明了她的判断,孩子们并不笨,进入蒲公英中学后,学生们的学习和各种能力都突飞猛进,初中毕业时学校参加北京市的统考,每年及格率都在97%以上。

    校园没有操场,校舍简陋,宿舍更谈不上舒适,但老师孩子们都无比热爱这里。因为,这里孕育的是自信,是一个个大写的人。

    “科学不仅是有趣的天地,更能给我们不一样的人生。”

    “或许现在我们的同学们中就坐着未来的科学家呢。”

    “如果说我们是蒲公英的种子,那梦想就是风,会把我们带到不同的地方,生根发芽,开花结果。”

    ……

    小小的蒲公英学校、郑洪校长和她的孩子们,感动了每一位到访的地质科学界嘉宾。他们希望自己能为这里带来更多与科学有关的东西,不仅仅是地球知识,更有学校外面的广阔世界,以及成为参天大树的希望和梦想。

    5 科普是关乎国家民族未来的大事业

    捐赠仪式上,得益于国土资源部宣教中心工会主席张静的介绍,许多学生第一次了解了世界地球日的源起和宗旨,也知道了国土资源部已经推行多年的“节约资源、保护环境,做保护地球小主人”活动。

    孩子们纷纷响应,发出“节约资源、保护环境行动宣言”,表达了自己的对地球妈妈最质朴的承诺:“我们要做节约资源的小小宣传员、做保护环境的小卫士、做保护地球的小主人,从身边的小事做起,让我们的校园更洁净,让我们的地球更多一份美丽……”

    在捐赠仪式之后,学校还安排了一个“与科学家面对面”的环节,把每一位地质学家都请到了教室中,由学生自由提问,尽可能地满足他们对科学和科学家的好奇。

    “地球有多少年的历史啊?”

    “请问恐龙之前地球上是否还有其他的生物?”

    面对一个个简单而稚嫩的问题,科学家们都细心耐心地逐一回答。生动风趣的表达让学生们逐渐忘却了害羞和紧张,好奇心像开了闸的洪水,倾泻而出。

    科学的起点就是好奇心,可以想象,这些被有趣科学知识拨动心弦的孩子们,将会激发出怎样的好奇心,去探索、认识我们的地球家园,从另一个角度看待我们的世界。

    “科学家身上也担负着重要的社会责任,最主要的就是科普!”万晓樵说。

    作为一名经历丰富的“老地质”,万晓樵曾经在原地质部第三石油普查大队工作过6年,深深理解科学知识对个人发展有着怎样至关重要的作用。但他同时更认为,科普是一个大事业,事关国家民族的未来。科学家和科学教育工作者,必须真正走出象牙塔,走向社会,走向大地,走进校园,走进孩子们的内心,播撒科学知识和科学精神的种子。“科普需要一点一滴地做、一步一步地走。就我个人而言,将会尽力而为。”

    看来,就这些地质科学家而言,这次的“蒲公英之行”只是他们地学科普工作的一个小小节点。未来,更多的科普行动还将汇集起来,传送到社会的一个个角落。

    “玫瑰,玫瑰,红红的玫瑰,我们就是玫瑰,就是玫瑰,一张一张红红的脸蛋,映着阳光分外美……”我知道,捐赠仪式上蒲公英中学合唱团清脆悦耳的歌声,和他们纯洁可爱的笑脸,将成为我们心中久久难忘的一道彩虹。

    本文图片由黄新燕、郭子元、周飞飞摄

    科学让你飞得更远

        在迷你系列“页岩气神话和现实”三部曲中的第二部分里,我想论述的问题是围绕页岩气这一新型资源的一系列核心问题中的一个:页岩气究竟是便宜还是贵?上周,在安得烈蒙特福德的“Bishop Hill”博客上的激烈讨论中,我声称页岩气是贵的,而非便宜。这一观点引发了一系列长篇大论的怀疑和反对。
        相反观点认为,页岩气便宜而且很便宜。因为使用页岩气还可以节省许多钻探和输送页岩气所需的钢管的费用,以及制造钢管所需的人工费。
        根据前期对页岩气成本所做的一些调查,我认为保本价格可能在4美元到8美元/千立方英尺之间(每一千立方英尺的价格大致相当于每百万英制热量单位的价格,即美元/百万btu)。一个应注意到的极其重要的情况是:如果是在欧洲,目前4美元到8美元的价格是便宜的;如果是在日本则是非常便宜的;但是如果是在北美,这个价格很贵(图1)。因此,对全生命周期生产成本简单地做出贵或便宜的结论不是一个明智的方式。


    图1  全球天然气年平均价格的变化(据英国石油公司)

    北美页岩气开发、福岛核事故和液化天然气的短缺是推动价格变化的几个主要因素。右边的灰色栏显示美国页岩气保本价格的最小值、最大值和中值(据贝克研究所Ken Medlock)。如果是在日本,这3种价格都非常便宜,但在美国却会被认为是很高的价格,基本上仍然高于美国当前的现货价格(每百万英热量单位3.85美元)。
       

        在对已公布的页岩气全生命周期盈亏成本估计数字进行更详细的分析前,这里将首先非常简要地概述美国页岩气生产的历史和页岩气产量惊人的增长速度。因为了解过去,有助于理解现在,并有可能预见未来。

       一、美国页岩气产量

        图2显示了David Hughes编制的美国页岩气产量增长的历史。可以看出,美国页岩气主要产自Haynesville、Barnett、Marcellus和Fayetteville这4个地区(图2和图3)。页岩气产量已经从2007年每天约40亿立方英尺增长到2012年每天约260亿立方英尺!页岩气产量的增长对美国天然气总产量有实质的影响,美国天然气总产量从1995年~2002年每月2万亿立方英尺的稳定水平增长到2012年每月2.5万亿立方英尺(图4)。一些人认为这是美国向能源独立的迈进,然而也有人认为受成本和递减率的影响,这可能是一个能源泡沫。


    图2  2000~2012年美国各地区页岩气产量累计
    (产量从21世纪初的停滞状态到现在惊人的每天250亿立方英尺)

    图3  美国和加拿大主要页岩气和石油产地(资料来源:美国能源信息署)

    图4  自1993年以来美国不同类型天然气产量的变化(基于美国能源信息署数据制作)
    2006年数据系列的异常是因为页岩气数据的引入。在此之前,页岩气产量包括在传统的干气产量中。2011年末,页岩气占美国天然气总产量的32%。据David Hughes的调查结果,页岩气产量到2012年末已占美国天然气总产量的40%(图2)。

        美国页岩气产量的超常增长并不是偶然发生的。从2003年开始美国钻探工业进入超速发展期,到2008年夏天钻探设备总数是2003年的两倍多,达到2000台(图5)。大多数钻探设备是开采天然气的,把图5、图2和图4结合起来,就会明显地看到越来越多的钻机把开采页岩气作为目标,这是以常规天然气产量的减少为代价的,其维持多年的稳定水平从2007年开始下降(图5)。2008年8月金融危机爆发后,钻探活动急剧减少,因为当时所有人都在评估今后全球金融体系的格局。美国的钻探活动在2009和2010年迅速恢复。随后又开始了从页岩气开采向页岩油开采的大转移(图5)。金融危机以前,大约有400台石油钻机,1600台天然气钻机。现在是大约1400台石油钻机,400台天然气钻机。


    图5  美国贝克休斯油田服务公司提供的美国钻机数与美国能源信息署提供的天然气总产量对比


        1995年以来,美国钻探队伍的规模已经从大约700台钻探设备增长到2000台。在很长一段时间里,美国增长的钻探工作量仅仅能够弥补减少的工作量,从而维持总体工作量不下降的局面,直至钻探行业把目标转向页岩。与开采非常成熟的常规天然气相比,新的页岩气开采项目显然给公司带来了更高的产量回报。是否页岩气开采也能给公司带来更高的经济回报尚待分晓。有证据显示天然气总产量在过去的24个月里始终维持在一个稳定水平上。
        油气公司从开采天然气转向开采石油的原因很简单。页岩气的生产过剩使价格从2008年6月的超过13美元/千立方英尺下降到2012年4月的不到2美元/千立方英尺(图6)。在相同的时间段里,石油价格要高得多,从而激励了页岩气开采向页岩油开采的大转移。不到2美元/千立方英尺的天然气价格对于美国消费者和经济增长来说是一个异想天开的数字,但却导致了埃克森美孚公司首席执行官Rex Tillerson的著名宣告:“今天我们的财产全部化为乌有”。他在纽约外交关系理事会的一次发言里说,“我们没赚到钱,账面上都是红色赤字。”


    图6  亨利中心天然气现货价格(资料来源:美国能源信息署)


        欧洲和亚洲各国政府对美国的低价格羡慕不已,因为福岛核事故和2012年液化天然气供应量的下降导致了国际市场上天然气短缺,使价格飙升到历史最高水平,同时也导致了不同地区天然气价格的巨大差距(图1)。美国天然气价格下降到小于2美元/千立方英尺的情况制造了一个错觉,即页岩气是便宜的。但实际上是生产过剩使得美国天然气价格大跌至公司可以获益的水平以下。这种情况对社会是不利的,因为社会的生存有赖于可以赢利的能源工业,但社会没有意识到这一点。

       二、页岩气的实际成本是多少?

        在北美,页岩气的全生命周期实际生产成本是多少?没有单一的和简单的回答,有大量的变量需要考虑:
         1. 气井的最终回收率(EUR)
         2. 钻井的沉没成本
         3. 土地成本
         4. 管道、加工设备和运输至市场的成本
         5. 税和权利金
         6. 付出利息和利率
         7. 公司日常管理费
        不同州之间在某些变量上的差异是很大的,例如税制,北美和欧洲之间税制差异更大。在以下给出的各种各样的评估结果里,在某些情况下还不清楚是否使用了全生命周期经济评估法或“远期点”(point-forward)经济评估法。下面是莱斯大学贝克研究所能源研究中心资深总监Ken Medlock的评估结果。
        “一些井每千立方英尺只投入2.65美元成本就可以盈利,其它的需要投入8.10美元……中值是4.85美元。”


    图7  Ruud Weijermars在其学术论文中指出,美国不同产地的页岩气最低价格在每千立方英尺4到6美元之间。

    左图:2007~2011年美国主要的页岩气产区的产量;右图:美国主要页岩气产区的盈亏平衡点边际价格

        图1中已标示了上述3个价格。图7引自一项学术研究的结果,显示最低成本为每千立方英尺4到6美元。
        页岩气分析和评论家Arthur Berman在其2012年的论文中指出,按8%的贴现率计算,美国Barnett、Fayetteville和Haynesville三地生产的页岩气的全生命周期成本超过了8美元。Berman认为公司一直在高估最终回收率,因此相对成本实际上比公司公布的要高。按天然气的现价计,美国所有页岩气产区都是非盈利的。
       一家主要石油公司的前首席执行官说:一切都取决于页岩气的价格。如果价格在每千立方英尺4~5美元,则页岩气产量会很高。
        总之,情况似乎很明显,如果价格低于每千立方英尺2美元,则整个页岩气行业就无利可图。现有的证据表明,贝克研究所Ken Medlock对页岩气价格的估计是比较合理的。各个公司的利润率取决于他们总体业务的质量。只有时间能够证明Weijermars和Berman估计的高价格是否会因页岩气产量低于当前的预测量而实现。但这是一个极端不稳定和活跃的行业,效率一直在提升,因此对成本,尤其是今后成本的预测极其困难。

       三、美国页岩气的未来

        有迹象显示,美国页岩气产量增长速度的急剧放缓已经开始导致美国天然气总产量增速放缓。在过去24个月内,美国天然气总产量始终稳定在一个水平上可能就是证据(图5)。令人惊奇的是开采速率下降之后,产气量继续上升。部分是由于开采与输送系统之间的时间滞差。气井需要等管道接通,任何时候都有储备的新井闲置在那里等待连接管道。而且钻井效率也提高了,水力压裂和完井技术也正在改善,类似宾夕法尼亚州Marcellus的一些地区,生产的热点地区正在被发现和钻探。以下这段话引自“傻瓜投资指南”网:
        根据贝克休斯的数据,相当多公司都在采用垫块钻井方法。因此北美地区2013年第三季度的钻井工作量比2012年第一季度高出15%不应该感到惊讶。
    根    据美国能源信息署的数据,在美国北达科他州的巴肯页岩区,今年新井每台钻机的日产油量预计将提高将近一倍。去年的日产油量略高于250桶,而今年12月的日产油量估计可达到496桶。同样,在德克萨斯州的老鹰堡页岩区,新井每台钻机的日产量预计可从去年的约200桶增加至今年的413桶。
        这样一来,油气的供求似乎有可能实现平衡。400台钻机能够生产出足够多的石油以弥补天然气产量的下降。美国对廉价天然气的需求已经提高了,还需要从加拿大进口少量天然气。在现在市场条件下,很难想象还会有钻机从开采石油转向开采天然气。因此,合理的预测似乎是:石油产量的增长可能会停下来,甚至在中期可能逆转,这种情况将持续到天然气价格回升到某个水平上,足以使上述在巴肯和老鹰堡页岩区开采石油的钻机又转向开采页岩气。
        页岩气开采效率的惊人增长速度肯定会在达到某个水平后放缓。从长远看,产量将取决于能够发现多少高效和高产的气井。只要新井的质量继续高于老井,那么页岩气的奇迹似乎将永远继续下去。
        根据上面的分析,美国天然气价格可能将继续上涨,并在短期内升至每千立方英尺5美元。市民可能会因此而抱怨,但应该认识到只有把价格维持在这个水平,页岩气开采业才有可能至少在一段时期内繁荣发展,美国经济才会受益。按照5美元/立方英尺的价格,那些拥有低成本、高效率气井的公司可以赚许多钱,而那些只有高成本、低效率气井的公司则可能无利可图。

    美国页岩气的真实成本是多少?
      在完成野外物资的准备工作之后,29号上午,我们开始进行安全培训和检查工作,包括通讯、宿营、取火、户外自救等方面。首先对我们的通讯设备进行了检查,看其是否运行正常,这包括卫星电话、对讲机、GPS、罗盘等,并且将所有的卫星电话与站上的联系电话进行试通话,以确保畅通。

      由于两个野外考察组的路线不同,而且相对距离较远,我们把对讲机换成了大功率的,以保证联系通畅。澳方对我们野外宿营也进行了培训,包括搭建帐篷和生火。最让我们不可思议的是,后勤保障人员必须要对手持GPS和罗盘进行检查和指导,虽然对我们这些老地质队员来说这是很简单也是出发前必须准备好的事情,但是澳方人员还是认真地对每个人携带的设备进行检测试验,这让我们由衷的感到佩服。

      医疗培训则是在医生的办公室进行的,站区医生给我们详细介绍了她为我们准备的野外急救包。急救包内含有针对扭伤、骨折、冻伤、晒伤、烧伤等各种外伤以及其他严重疾病的急救药品,虽然东西很多,指导医生还是逐一解释了它们的用途,并进行演示。随后,我们又到天气预报办公室,了解简单的气象图像和如何在工作区获取未来几天天气情况。因为在南极工作期间,最担心是遇到暴风雪,暴风雪瞬时风速常常超过12级,而且能见度不足数米,持续数天。在南极科考的历史中,国外考察队曾经多次发生过暴风雪导致人员伤亡的重大事故。

      晚上与站长及相关人员进一步确定野外考察和飞行计划,重点是针对本次考察的工作重心和难点还需要的哪些后勤保障,包括直升机飞行,以保障这次考察能够顺利完成并达到预期的目标。站长再次强调了通讯安全,要求我们每天必须准时向考察站汇报,否则就将派直升机把我们接回来。我们这次北查尔斯王子山地质考察项目同样也是戴维斯站的科考项目,站长表示他们将全力支持和保障我们完成本次科学考察。

    野外帐篷搭建演示与培训

      12月30日原定前往北查尔斯王子山工作区的飞行计划因为天气原因被迫取消,我们便更改为野外培训。按照澳方要求,我们需要随身携带睡袋、食品、水、通讯设备、地质工具等,每人足足装了一个大背包,前往站区附近山区进行培训。在野外培训过程中,我们也对站区附近的地质情况进行踏勘,以便于我们后期野外工作的开展。


      澳方人员进行野外工作安全培训(刘健摄)


      野外地质踏勘与露头追索(刘健摄)

      我们在戴维斯站工作只有短短的3天的时间,但是体会却很深。澳方对于我们这次国际合作非常认真,制定了详细的工作计划和后勤保障体系,同时澳方人员的专业性、责任心、安全和环保意识,以及明确的分工也给我们留下了深刻的印象,尤其是对安全和环保两方面的要求非常严格,这也是我们需要学习和改进的地方。在野外物资运走之前的整个晚上,负责后勤保障的澳方人员一直在思考是否有遗漏的地方,这在国内很难做到,这之间的差距可能不仅仅是工作态度的问题,而是以人为本的理念是否真正在思想和行为上得到体现。

      通过物资准备和相关培训工作,我们了解到,澳大利亚南极考察的所有后勤保障事务都是由专业的后勤人员负责的,而不是由科研人员自己准备。相比而言,我国南极考察缺乏这样细致的分工,科研人员需要花费很大的精力去准备这些后勤物资,而且效果并不理想。2014年是中国南极考察30周年,仅仅通过这几天在物资准备等方面工作,就能深切的体会到我们与先进发达国家在工作理念和管理等方面都存在非常大的差距,我们需要改进的还有很多。

      谋划了很长时间的北查尔斯王子山考察即将成行了,希望这次南极考察在我国南极地质研究方面做出新的贡献,同时对我国未来南极考察建设等方面提供宝贵的实践经验和借鉴意义。
    南极北查尔斯王子山考察系列报道(四)