中共十九大報告提出了“加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國”的偉大目標，并把“構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”作為實現(xiàn)這一目標的重要手段之一。這無疑高度契合了中國當前環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展面臨的真實狀況，抓住了問題癥結(jié)所在。多年來，中國受困于以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)。根據(jù)相關(guān)分析報告，2016年，中國經(jīng)過艱苦努力，雖然實現(xiàn)了煤炭消費量占能源消費總量比前一年下降了4.7%，但比重仍然高達62%。這種長期形成的“以煤為主”的能源結(jié)構(gòu)，使得煤炭在開采、運輸和燃燒過程中的污染日益累積，在很大程度上造成了以“霧霾鎖城”為代表的一系列環(huán)境問題。

我國南海神狐海域，“藍鯨一號”鉆探平臺進行天然氣水合物試采作業(yè)。

只有在加強環(huán)境治理的同時，積極開發(fā)利用環(huán)保、高效的替代能源，大幅降低煤炭的使用量，從根本上變革中國能源結(jié)構(gòu)，才能確保“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”，切實增強民眾的獲得感。而能量密度高、儲量極其豐富的清潔能源天然氣水合物“可燃冰”為推進中國能源結(jié)構(gòu)的變革帶來了潛在機遇。而要把潛在機遇轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實，就需要突破可燃冰開采技術(shù)并大幅降低開采成本，盡早實現(xiàn)可燃冰的商業(yè)化開發(fā)。

困難重重開采面臨瓶頸

自20世紀60年代以來，人們陸續(xù)在凍土帶和海洋深處發(fā)現(xiàn)了可燃冰，對其物理和化學性質(zhì)，特別是能量密度高、綠色環(huán)保等特點有了深入的認知，對其龐大的儲量進行了準確預測和成功勘查、驗證。在國際上，可燃冰早已被公認是煤、石油等的替代能源，是世界重要的戰(zhàn)略資源。然而40多年過去了，今天，世界各國并沒有開采利用可燃冰，甚至進行試開采的國家也屈指可數(shù)，這究竟是為什么呢？

難，可燃冰開采是一項世界性難題，這是由其成礦原理和物理、化學性質(zhì)決定的。天然氣水合物是在高壓、低溫的條件下形成的。一旦失壓，或者溫度升高，就會變成氣體，體積急劇增大160多倍。在海底，天然氣水合物賦存于泥質(zhì)粉砂中。一旦鉆孔密封不好，大量海水灌入，可能造成更大范圍內(nèi)的失穩(wěn)，大量的溫室氣體逸出，甚至引發(fā)海底滑坡和更大的災害。在凍土、泥砂中，天然氣水合物因為混合了砂礫，開采過程中一旦出砂將很難處理。天然氣水合物一旦開采出來，如果管道密封保護不好，甲烷氣體就會逸出。可燃冰開采的核心難點在于有序、可控，不發(fā)生地質(zhì)等次生災害。實踐上也印證了這一點。2013年，日本在其南海海槽進行了海上可燃冰試采，但因出砂等技術(shù)問題而失敗。2017年，日本在同一海域進行第二次試采，很快又因出砂問題而再次中止產(chǎn)氣。

即使解決了開采技術(shù)性問題，可燃冰作為新型綠色能源，其成本的相對競爭力也是制約開發(fā)利用的重要因素，就是說，相對于煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源，可燃冰只有在解決了“大規(guī)模開采得出來”的基礎(chǔ)上，將開采、運輸?shù)染C合成本降到與傳統(tǒng)化石能源相當，才具有進入現(xiàn)有能源體系，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)變革。

后來居上試采圓滿成功

5月中旬，中國南海神狐海域，碧海藍天下，橙黃色的藍鯨一號鉆井平臺高大的身姿巍然聳立，向海上伸出的一個塔架末端跳動著熊熊燃燒的火焰。這火焰通過電視新聞畫面既點燃了全國人們的熱情，又吸引了全世界的目光。經(jīng)過20多年的努力，中國能源科技工作者和工程人員，不僅實現(xiàn)了可燃冰勘查技術(shù)的一個又一個突破，成功進行了海域和陸域可燃冰的取樣，而且初步攻克海域可燃冰的開采難關(guān)，在南海上，將這種“沉睡”上萬年的綠色能源用中國自主研發(fā)的技術(shù)和裝備安全試開采出來。

此次試開采經(jīng)過60天持續(xù)產(chǎn)氣和現(xiàn)場測試，累計產(chǎn)氣量近31萬立方米，平均日產(chǎn)超5000立方米，甲烷含量最高達99.5%，創(chuàng)下了產(chǎn)氣時長和總量的兩項世界紀錄。特別值得一提的是，試開采經(jīng)受住了今年第2號臺風“苗柏”的嚴峻考驗，在臺風中心最大風力11級、浪高6.5米的惡劣環(huán)境下，試采團隊采取有力措施積極應(yīng)對，生產(chǎn)過程未受影響，產(chǎn)氣過程平穩(wěn)。試采的成功一舉把中國可燃冰開采技術(shù)和能力推向當今世界最先進水平。在本次南海可燃冰試采成功之際，中共中央、國務(wù)院向全體參研參試單位和人員發(fā)去賀電，稱贊我國在可燃冰領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了歷史性突破，試開采成功是中國人民勇攀世界科技高峰的又一標志性成就，對推動能源生產(chǎn)和消費革命具有重要而深遠的影響。

據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局副總工程師、南?？扇急嚥涩F(xiàn)場指揮部指揮長葉建良介紹，為保障試采可燃冰成功，試采團隊實現(xiàn)了6大技術(shù)體系、20項關(guān)鍵技術(shù)自主創(chuàng)新。其中，“地層流體抽取法”是最重要的創(chuàng)新技術(shù)之一，該技術(shù)由本次可燃冰試采工程首席科學家盧海龍在國際上提出并實施。地層流體抽取法以可燃冰的物性和在自然界的產(chǎn)出特征為基礎(chǔ)，針對可燃冰開發(fā)面臨的儲層沉積物易出砂、低滲等問題提出，在儲層和井壁穩(wěn)定允許的降壓幅度下，通過儲層改造等方法，加大儲層流體抽取量，從而達到長期、高效、安全開采可燃冰的目的。

綠色能源還須綠色開采。南?？扇急囬_采的歷程同時也是全面實施環(huán)境檢測的過程，試采團隊針對可燃冰開采開發(fā)了相應(yīng)的海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，包括多學科多手段環(huán)境評價、立體環(huán)境監(jiān)測和井下原位實時測量技術(shù)。此外，在試采環(huán)境安全防控方面，團隊建立了可燃冰環(huán)境效應(yīng)評價技術(shù)方法，獲得試采前環(huán)境本底數(shù)據(jù)；構(gòu)建了大氣、海水、海底、井下“四位一體”的立體環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，實現(xiàn)了對溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩(wěn)定性參數(shù)實時監(jiān)測及安全預警。

瞄準目標形成產(chǎn)業(yè)鏈條

試采成功，國產(chǎn)裝備功不可沒。據(jù)葉建良介紹，由于可燃冰開采的特殊性，常規(guī)海洋開發(fā)裝備材料無法直接應(yīng)用，這就要求試采團隊自主研發(fā)可燃冰專用的裝備、管材、特殊材料等。據(jù)國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局副局長李金發(fā)介紹，此次試采實現(xiàn)了諸多重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新，包括適合試采儲層特點的防砂篩管及適用于實時監(jiān)測海底形變的地震監(jiān)測儀，還研發(fā)了可燃冰保溫保壓取樣器、海底可控源電磁探測系統(tǒng)、天然氣水合物試采大型模擬實驗裝置。其中特別值得一提的是自主設(shè)計建造的超深水半潛式鉆井平臺藍鯨一號，它是中國研制成功的世界最大、鉆井深度最深的海上鉆井平臺之一，擁有高效的雙鉆塔系統(tǒng)。該平臺當仁不讓地承擔了中國可燃冰首次試采重擔，并表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，尤其在對抗臺風等海上惡劣氣象條件的環(huán)境下。

在李金發(fā)看來，試采成功表明，中國實現(xiàn)了海域可燃冰開發(fā)理論、技術(shù)、工程和裝備的自主創(chuàng)新，但這只是一個新的開始。下一步，不同類型天然氣水合物試采工作將逐步展開，這就要求研發(fā)適應(yīng)不同類型特點的試采工藝和技術(shù)裝備，建立適合中國資源特點的開發(fā)技術(shù)體系。

試采成功之后，中國可燃冰開發(fā)呈現(xiàn)加快發(fā)展勢頭。就在南海可燃冰試采焰火緩緩熄滅，第一口試開采井封井之后約1個月，藍鯨一號姊妹船藍鯨二號建造完成，并成功進行了首航。該船刷新了藍鯨一號保持的多項性能紀錄，無疑將成為中國可燃冰開發(fā)的又一利器。近日，國務(wù)院批準可燃冰為我國第173個獨立礦種。國土資源部礦產(chǎn)資源儲量司司長鞠建華表示，此舉將極大地促使中國天然氣水合物勘探開發(fā)工作進入新的發(fā)展階段。國土資源部將研究制定可燃冰資源勘查開發(fā)規(guī)劃，建立技術(shù)標準規(guī)范體系，加強資源管理和政策支持，推動可燃冰資源勘查開采工作快速發(fā)展。

值得注意的是，鞠建華透露的政策方向直指可燃冰商業(yè)化開發(fā)。比如，將可燃冰開發(fā)納入戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)目錄，會同有關(guān)部門在稅收優(yōu)惠、價格補貼等方面制定出臺扶持政策，提升企業(yè)積極性，鼓勵和引導企業(yè)有序進入天然氣水合物勘查開發(fā)領(lǐng)域。此舉將增強可燃冰作為新能源的市場競爭能力，增強市場主體進入該領(lǐng)域的商業(yè)動力。再比如，加強與可燃冰有關(guān)的重大科學問題研究和技術(shù)裝備研發(fā)，此舉有利于推動鉆采裝備制造、管網(wǎng)建設(shè)、工程施工、液化天然氣船、非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)特種技術(shù)及裝備制造，形成上游勘探開發(fā)、中游運輸儲備、下游綜合利用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

“依靠科技進步，保護海洋生態(tài)，促進天然氣水合物勘查開采產(chǎn)業(yè)化進程，為推進綠色發(fā)展、保障國家能源安全作出新的更大貢獻。”中共中央、國務(wù)院對海域可燃冰試采成功的賀電指明了我國可燃冰事業(yè)發(fā)展的方向。只要我們瞄準這一方向，久久為功，就一定能率先實現(xiàn)可燃冰的開發(fā)利用，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的根本變革，走出一條綠色能源之路。

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