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）

近日，一则新闻震惊世界：美国总统特朗普访华期间，中美两国企业签署合作项目金额达2535亿美元。这既创造了中美经贸合作的纪录，也刷新了世界经贸合作史上的新纪录。而其中规模最大的一项战略合作框架协议，是国家能源投资集团和美国西弗吉尼亚州签署的页岩气全产业链开发示范项目。该项目投资金额达到837亿美元。页岩气成为此次中美合作尤其是中美能源合作中的最大亮点。

涪陵国家级页岩气示范区内的钻井平台

据美国商业部消息，在未来20年里，国家能源投资集团将在西弗吉尼亚州进行页岩气的开发和化工制造，涉及上游勘探开发、中游液化天然气存储和下游化工制造与发电整个产业链。目前，项目规划工作正在进行中。更多细节虽未披露，但美国和西弗吉尼亚州社会各界对此次合作给予高度评价，认为这将对该州的未来产生变革性影响，并对合作前景充满期待。就美方而言，该项目将为西弗吉尼亚州创造大量就业机会、扩大能源基础设施建设、促进地方投资并推动区域经济增长；而中方也会在参与美国页岩气全产业链开发过程中获得新技术新经验，实现互利共赢。

西弗吉尼亚州地处美国最大页岩气盆地阿巴拉契亚（Appalachian）泥盆系马塞勒斯（Marcellus）页岩的核心区。据美国能源信息署（EIA）数据，截至2015年，西弗吉尼亚州已探明页岩气地质储量为23859.49亿立方米，2015年页岩气产量为329.32亿立方米。

国家能源投资集团是近期由中国国电集团和神华集团重组成立的，其前身神华集团已在西弗吉尼亚州做了大量前期投资准备工作。早在2013年，神华集团就注册设立神华美国能源公司，与美国能源公司合作开发宾夕法尼亚州格林县25口水平井，当时的页岩气开发目的层就是马塞勒斯页岩。关于国内页岩气，神华集团也早有布局，在国土资源部2012年页岩气探矿权出让招标中，曾中标湖南保靖页岩气区块，目前在持续勘探中。

页岩气属于非常规天然气资源，蕴藏于以泥页岩为主的层系中，因其储集空间小、渗透率低，勘探开发难度较常规天然气大很多。本世纪初，随着水平井、多段压裂等技术的突破和广泛应用，页岩气经济可采成为可能。2008年在美国爆发了页岩气革命，这场风暴迅速席卷全球，影响了世界能源格局。

我国的页岩气勘探工作起步较晚，在“世纪骗局”、“阴谋论”、“泡沫论”等一系列负面评论的笼罩下，我国的页岩气科技工作者保持了镇定和清醒，抓住时机、坚定前行、迎头赶上。通过赴美学习参观、交流与培训，对比中美页岩气地质条件，我国页岩气科技工作者扎实开展了我国页岩气地质调查评价，并在较短的时间里取得了长足进步，总结了我国富有机质页岩类型、分布规律及页岩气富集特征，确定了页岩气调查主要领域及评价重点层系，创新使用了页岩气勘探开发地球物理、钻完井、水平井压裂改造等技术，探索形成了具有中国特色的页岩气勘探开发理论体系和技术系列，实现了我国页岩气勘探开发的重大突破和迅速崛起。

国土资源部发布的全国页岩气资源评价结果显示，我国陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，可采资源潜力为25.08万亿立方米（不含青藏区）。截至目前，我国累计探明页岩气地质储量达7643亿立方米，其中，中石化涪陵页岩气田三期探明储量6008亿立方米，成为北美之外最大的页岩气田，预计2017年底将建成年产能100亿立方米；中石油长宁和威远页岩气田探明储量1635.3亿立方米。2016年，我国页岩气产量78.82亿立方米，成为继美国、加拿大之后，页岩气产量排名第三的国家。这些数据表明，我国目前具备了页岩气大规模商业性开发的资源基础。

我国页岩气资源量虽然大，但面临地质条件复杂、勘探程度低、技术和管理存在短板等诸多方面的难题，这无疑给我国的科技工作者和管理部门提出了更高的要求。

为加快页岩气勘探开发，笔者通过近几年的追踪研究认为，应加强如下三个方面的工作——

一是在地质调查方面，需加大投入力度。我国页岩气资源丰富、探明率低，尚处在勘探初期。因国际油价持续下跌、石油公司竞争性不足等因素，页岩气新区新层系风险勘探投入严重不足。应加大中央、地方及企业资金投入力度，并向其它海相层系以及广泛分布的海陆交互相和陆相地层拓展，总结评价不同地区、不同层系页岩气地质特征，进一步优选页岩气富集区和页岩气有利层段，部署实施参数井予以验证，为加快增储上产提供更多的测试数据，总结形成新的页岩气地质理论。

二是在工程技术方面，需加强自主创新。我国页岩气勘探开发核心技术仍处于跟跑阶段，核心技术装备仍需引进。应在引进、消化和吸收的基础上，提高自主创新能力，进一步提高水平井钻井效率，压缩钻井周期，完善具有地层针对性的长水平井分段压裂试气技术，形成绿色环保的开发体系，针对我国页岩普遍埋深的特点，攻关4000米以深的页岩气水平井钻完井和压裂技术，实现页岩气新装备新工具的中国创造，降低勘探开发成本。

三是在管理规划方面，以页岩气为突破口，进一步推进油气体制改革。长期以来，我国油气体制存在着深层次矛盾和问题，上游最主要的问题是市场垄断，区块退出机制不健全，竞争活力不足。在吸取前期页岩气探矿权区块出让经验的基础上，要继续做好页岩气探矿权出让，引进更多的社会资本，制定并完善相关制度规范，同时做好页岩气企业的监管和服务，强化天然气管道网等基础设施建设，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，构建更加公平竞争、开放有序的现代油气市场。

虽然面临困难很多，但是今年以来，页岩气领域捷报频传——

页岩气勘探突破和发现已显示出从上扬子地区向中下扬子地区、从海相向海陆交互相、从单一产层向多层系拓展的趋势。今年7月，中国地质调查局宣布，在湖北宜昌寒武系水井沱组（约5亿年前）获得日产6.02万立方米的高产页岩气流，成为继四川盆地及周缘的下古生界志留系龙马溪组（当前页岩气探明储量层位）外又一新的海相地层，并在震旦系陡山沱组（约6亿年前）获得迄今全球最古老页岩气藏的重大发现，实现页岩气勘探新区新层系重大突破。另外，海陆交互相地层中，在鄂尔多斯盆地、南华北地区、下扬子地区等都相继发现了页岩气。

页岩气开发工程技术屡获突破，钻井深度、水平段长度、压裂深度和压裂段数不断刷新国内纪录。中石化涪陵页岩气的“井工厂”化更加成熟完善，研制成功的钻井装备与工具更加适用于复杂山地和地质环境；水平井钻井进一步提速提效，钻井周期进一步缩短，单井成本由开发初期超亿元降至目前最低四五千万元；中石油无水压裂（二氧化碳干法加砂压裂）试验获得成功；武汉大学联合延长石油公司开展的超临界二氧化碳高效开发页岩气试验也获得成功，这项关键技术的突破为减少水资源消耗、保护环境和高效开发海陆交互相、陆相页岩气提供了新途径。今年施工完成的重庆页岩气公司足201-H1井完钻井深达到6038米，中石油西南油气田泸202井完钻井深达到6095米，中石油浙江油田公司YS113H1-7井水平段长度达到2512米，足201-H1井和中石化丁页4井压裂深度都超过了4000米，中国地质调查局鄂阳页1HF井完成33段大型压裂施工，除正在压裂测试的泸202井和鄂阳页1HF井外，上述钻井均获得了高产工业页岩气流。

页岩气矿业权出让制度改革迈出新步伐。今年8月份，国土资源部委托贵州省政府举行贵州正安页岩气区块拍卖会，这是我国继前两轮页岩气招标出让后，首次对页岩气勘查区块进行拍卖，起拍价4236万元。经激烈角逐，贵州产业投资（集团）有限责任公司以12.9亿元竞得页岩气探矿权区块695.11平方千米。页岩气探矿权区块的成功拍卖对推动我国油气体制改革做出了新的积极探索。

页岩气主要成分是甲烷，是一种清洁低碳、安全高效的绿色能源，广泛大规模使用能够有效缓解我国大气污染问题，有效应对气候变化压力，对于生态文明建设将起到良好的推动作用。长期以来，我国作为煤炭消费大国，天然气在能源消费结构中的比重远远低于世界平均水平。据有关统计，2016年我国天然气在能源消费结构中的比重为6.2%，远低于世界平均水平24.1%。《能源发展“十三五”规划》和《天然气发展“十三五”规划》提出，逐步降低煤炭消费比重，天然气消费比重力争达到10%，到2020年，常规天然气产量达到1700亿立方米，岩气产量达到300亿立方米，煤层气（煤矿瓦斯）利用量达到160亿立方米。按照规划，四年之后，国内页岩气在天然气产量中的比重将从2016年的6.40%上升到13.89%，而届时页岩气产量将是2016年产量的4倍以上。

十九大报告提出“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”。可以预见，通过不断探索和实践，以及中美项目合作、技术引进和自主创新，我国的页岩气定将迎来爆发式的增长。页岩气在国家整个能源领域的地位也会日益凸显。相信，页岩气会为推进我国绿色发展发挥更大的作用。

（作者单位：中国地质调查局油气资源调查中心）