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中共十九大報告提出了“加快生態(tài)文明體制改革，建設美麗中國”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。

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?！按蜈A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?？扇急_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民的熱情，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?？扇急嚥沙晒χH，中共中央、國務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。南海可燃冰試開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?？扇急嚥裳婊鹁従徬?，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、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?！敝泄仓醒搿鴦赵簩Ｓ蚩扇急嚥沙晒Φ馁R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。（張保淑）