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可燃冰试采成功"：打开了一个千年宝库
人民日报
17日，“蓝鲸一号”海上钻井平台可燃冰开采现场。广州海洋地质调查局供图
可燃冰又称天然气水合物，是一种甲烷和水分子在低温高压情况下结合在一起的化合物，被看作是有望取代煤、石油的新能源。
勘探显示，南海神狐海域有11个矿体、面积128平方公里，资源储存量1500亿立方米，相当于1.5亿吨石油储量。
原标题：打开一个可采千年的宝库
从5月10日起，国土资源部中国地质调查局从我国南海神狐海域水深1266米海底以下203—277米的可燃冰矿藏开采出天然气。截至5月17日15时，总量试采12万立方米，最高产量达3.5万立方米/天，平均日产超过1.6万立方米，其中甲烷含量最高达99.5%。
这是我国首次海域可燃冰试采成功，这一成果对促进我国能源安全保障、优化能源结构，甚至对改变世界能源供应格局，都具有里程碑意义。
神狐海域可燃冰储量只是我国可燃冰蕴藏量的冰山一角
直升机从珠海九州机场起飞，飞行约90分钟，远远就见到蔚蓝的海面中巍然伫立着的37层楼高的钻井平台，这里就是我国首次完成可燃冰调查的神狐海域，也是我国首次进行可燃冰试采的海域。
“对于海洋可燃冰的研究，我国是从1995年开始的，并于2007年5月成功获取了可燃冰实物样品，成为世界上第四个通过国家级开发项目发现可燃冰的国家。”试采现场指挥部总指挥叶建良介绍说。
可燃冰，又称天然气水合物，它是一种甲烷和水分子在低温高压的情况下结合在一起的化合物，因形似冰块却能燃烧而得名，是一种燃烧值高、清洁无污染的新型能源，分布广泛而且储量巨大。1立方米的可燃冰分解后可释放出约0.8立方米的水和164立方米的天然气，能量密度高，资源潜力巨大，估算其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍，科学家们甚至认为它是能够满足人类使用1000年的新能源，是今后替代石油、煤等传统能源的首选。
2010年底，由广州海洋地质调查局完成的《南海北部神狐海域天然气水合物钻探成果报告》通过终审，科考人员在我国南海北部神狐海域钻探目标区内圈定11个可燃冰矿体，显现出良好的资源潜力。“海洋六号”入列后，再次深入南海北部区域进行新一轮精确调查，调查海域包括琼东南海域、西沙海域、神狐海域和东沙海域等区域，调查的重点是在南海北部前期勘探的基础上圈定重点勘探区域。
试采现场指挥部地质组组长陆敬安说，勘探显示，神狐海域有11个矿体、面积128平方公里，资源储存量1500亿立方米，相当于1.5亿吨石油储量，“成功试采意味着这些储量都有望转化成可利用的宝贵能源”。
神狐海域可燃冰储量还只是我国可燃冰蕴藏量的“冰山一角”。在西沙海槽，科考人员已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里;在南海其他海域，同样也有天然气水合物存在的必备条件……
此次试采实现了勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新
可燃冰储量丰富，但是如果一直只躺在南海海底，则发挥不了其价值。但可燃冰开采难度巨大，迄今鲜有国家尝试。
全球可燃冰研发活跃的国家主要有中国、美国、日本、加拿大、韩国和印度等。其中，美国、加拿大在陆地上进行过试采，但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽进行了海上试采，但因出砂等技术问题失败。2017年4月日本在同一海域进行第二次试采，第一口试采井累计产气3.5万立方米，5月15日再次因出砂问题而中止产气。
“此次试采实现了中国可燃冰勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新，在这一领域实现了从跟跑到领跑的跨越。”
叶建良介绍。
“通过这次试采，中国实现了可燃冰全流程试采核心技术的重大突破，形成了国际领先的新型试采工艺。”试采现场指挥部办公室副主任谢文卫说。
南海神狐海域的天然气为水合物泥质粉砂型储层类型，该类型资源量在世界上占比超过90%，也是我国主要的储集类型。这是我国也是世界第一次成功实现该类型资源安全可控开采，为可燃冰广泛开发利用提供了技术储备，积累了宝贵经验。谢文卫介绍，“我们提出‘地层流体抽取试采法’，有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题。我们成功研发了储层改造增产、可燃冰二次生成预防、防砂排砂等开采测试关键技术，其中很多技术都超出了石油工业的防砂极限。”
本次试开采是世界上第一次针对粉砂质水合物进行开发试验，为此海洋地质学家们在试采思路、井位选择、工程地质勘查、关键技术和工艺确立、试采平台优选等诸多方面，都具有中国特色，可以称之为“中国方案”。
在试采作业中，大量国产化装备成功投入应用，充分表明“中国造”已走在世界的前列。
首先，必须要点赞的是试采作业最重要的“大国重器”——我国最新研制成功世界最大、钻井深度最深的海上钻井平台“蓝鲸一号”，这个净重超过43000吨、37层楼高的庞然大物今年2月刚“诞生”，就从中国烟台起航，于3月28日抵达神狐海域实施试采。“蓝鲸一号”是目前全球最先进的双井架半潜式钻井平台，可适用于全球任何深海作业。
其次，大量拥有自主知识产权工具的成功应用，表明国内石油公司已具有深水工艺及设备研发能力，如完井防砂工艺，已远远超过石油工业的防砂极限;完井与测试系统集成装备，结合可燃冰试采工程开发与科研需求，为我国可燃冰开发研究提供科学数据。
监测结果显示，试采过程安全、友好、可控、环保
试采可燃冰，外界一直有一个疑问，就是会不会对周边海域的环境造成影响。
由于甲烷是比CO2更高效的温室气体，因此可燃冰的环境问题一直是人们关心的一个重要问题。我国进行海域可燃冰试采，同样非常重视环境问题，为此投入人力物力进行了研究。
2011年6月至2017年3月，南海水合物环评项目组在南海神狐水合物区先后共组织了10个航次的野外调查工作，对试采区进行了多年系统调查，调查内容包括海底工程地质特征、地质灾害特征、海底环境监测、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化学及水文特征、海表大气甲烷含量特征等，基本查明了可燃冰试采区的海洋环境特征，同时，发展了一系列我国自主产权的环境评价技术，为可燃冰试采、开发提供了良好基础。
可燃冰试采的环境问题，主要是试采过程中是否发生不可控的可燃冰分解，导致甲烷泄漏，从而引起海底滑坡等地质灾害，甚至是甲烷泄漏到海洋或者大气中而引起环境问题。针对这些问题，在试采过程中，一方面根据水合物区海底地形地貌特征、工程地质特征、水合物储层特征，通过合理设计井位及降压方案，从工程设计上避免发生甲烷泄漏所引发的环境问题和灾害问题，另一方面通过布设海底地形、气体渗漏等监测设备，构建了海水—海底—井下一体化环境安全监测体系，实现对温度、压力、甲烷浓度及海底稳定性参数的实时、全过程监测。监测结果显示试采未对周边大气和海洋环境造成影响，整个过程安全、友好、可控、环保。
本次开采试验还为后续研究提出了很多课题。下一步重点是研究如何解决本次试验当中发现的一些问题，并在之后3—5年内开展第二次试采，进一步为商业化开采做好技术准备。
中银杨绍辉：可燃冰点亮油服行业前景 海上钻井受益
一、前言
2013年12月17日，国土资源部召开2013
年海域天然气水合物勘探成果新闻发布会，宣布我国珠江口盆地东部海域首次探获高纯度新类型天然气水合物。2017年5月18日，国土资源部中国地质调查局在南海宣布，我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功。
长期看，可燃冰有望主导未来全球能源供给，但目前各国对可燃冰的赋存条件、形成机理和分布特征的研究，以及更进一步的经济性开采技术尚未成熟。目前阶段可燃冰主要为油服板块带来主题投资机会。
二、可燃冰：天然气水合物
可燃冰即天然气水合物(Natural Gas
Hydrate)，是分布于陆地的永久冻土或深海沉积物中，由天然气与水在低温高压条件下形成的类冰状的结晶物质。
2.1形成条件：低温、高压、气源充足
可燃冰是由水和天然气在中高压和低温条件下混合而成的类冰的、笼形结晶化合物：
(1)低温：可燃冰在0-10℃下生成，超过20℃便会分解，海底温度一般保持在2-4℃左右。
(2)高压：可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，深海很容易具备30个大气压条件，并且气压越大，水合物就越不容易分解。
(3)气源充足：海底有机物沉淀后，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。
海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。
2.2化学成分：mCH4onH2O
可燃冰化学分子式可用 mCH4onH2O表示，m代表水合物中气体的分子数，n为水分子数。组成天然气的成分如
CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及 CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。
形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物(Methane
Hydrate)。
2.3物理性质：易被勘探
物探方法识别天然气水合物的理论基础：
(1)天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰;
(2)天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物;
(3)中子孔隙度低于饱和水沉积物;
(4)天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。
三、资源储量：可供人类使用1000年
3.1全球储量：相当于化石能源的2倍
据估计，全球可燃冰资源总量约有2.8x1015--8x1018m?，大部分资源量位于海洋中，永久冻土区蕴含资源量占全球资源量的比例低于20%。
据估计，储存在天然气水合物中的碳至少有1×1013t，约为目前已探明的所有化石燃料(包括煤、石油和天然气)中碳含量总和的2倍。
科学家估计，海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。
3.2中国储量：资源量占全球0.4%
我国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带，据粗略估算，其资源量分别约为64.97x1012m?、3.38x1012m?、12.5x1012m?和2.8x1012m?。中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。
四、储藏分布：海上为主，埋深较浅
4.1状态：白色固体物质
类冰状的结晶物质，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的冰块，甲烷占80%--99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小。
4.2分布：冻土型、海洋型
(1)冻土型--主要分布在永久冻土带的陆地上的可燃冰
成藏原理：天然气向上溢散，遇到上面冻土层的覆盖，天然气和水在低温、高压的条件下形成可燃冰，其组分除了甲烷，还有少量乙烷、丙烷等气体。陆地上发现的可燃冰气藏与常规气藏赋存形式相同，都在沉积岩层中，和常规气层开发基本相同。陆上可燃冰气藏与海洋可燃冰气藏相比，气层厚度相对较大，并且均发现在含油气盆地中，且气藏属于下生上储型。
我国是世界上第三冻土大国，冻土区总面积达215万 km2，具备良好的赋存条件和资源储量。远景资源量至少有350亿
t当量油，可供中国使用近90年，而青海省的储量约占其中的1/4，一是青海有面积广、厚度较大的冻土带资源，为可燃冰的存在提供地质条件，二是青海有丰富的煤炭资源，为可燃冰的形成提供资源条件。
(2)海洋型--海上的可燃冰
海洋型可燃冰有两类来源：(1)海洋里大量的生物和微生物死亡后的遗尸不断沉积到海底，很快分解成有机气体甲烷、乙烷等，留存在海底结构疏松的沉积岩微孔，遇水形成化合物;(2)海底地层常规天然气受地质构造运动影响，向上运动遇低温海水和深海压力条件下，形成化合物。
海洋可燃冰通常存在于新生代欠固结岩石或沉积物中，在砂岩和粉砂岩中以细粒浸染状分布于孔隙中或以网状充填于裂隙中;在未成岩的沉积物中通常呈团块状、絮状、薄层状和透镜状，故含气整体性较差，但在砂岩储集层中含气整体性较好，海洋可燃冰在上新世地层中发现较多。
目前海洋中发现的可燃冰数量与规模比陆地上大，主要分布在东、西太平洋边缘和西大西洋边缘，东大西洋边缘和印度洋也有少量发现。
世界海洋陆坡面积的90%具备埋藏可燃冰的条件，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%，相当于4000万
km2，是迄今为止海底最具价值的矿产资源。
4.3储量分布：海上占比80%以上
天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、
极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。
海底天然气水合物已发现的主要分布区：
(1)大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸等;
(2)西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、日本南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等;
(3)东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚滨外和秘鲁海槽等;
(4)印度洋的阿曼海湾;
(5)南极的罗斯海和威德尔海;
(6)北极的巴伦支海和波弗特海;
(7)大陆内的黑海与里海等。
五、开采进度：美日中德俄走在世界前列
可燃冰开采方面，美国、日本、德国等走在了世界前列，中国成为继美国、日本、德国、俄罗斯之后世界上第五个采集到自然状态可燃冰的国家。
5.1中国：20年后可燃冰接力页岩气
中国国土资源部2009年9月声明，中国地质部门在青藏高原发现了一种名为可燃冰的环保新能源，预计10年左右能投入使用。这是中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为加拿大、美国之后，在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。
根据中国战略规划对可燃冰勘探开发的安排，2006-2020年是调查阶段，2020-2030年是开发试生产阶段，2030-2050年，中国的可燃冰将进入商业生产阶段。
5.2日本：首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家
日本2013年3月12成功从爱知县附近深海可燃冰层中提取出甲烷，成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。这是全球首次通过在海底分解含大量天然气成分的可燃冰取得天然气，标志着日本可燃冰开采商业化进程迈出关键一步。
日本希望2018年开发出成熟技术，实现大规模商业化生产。
5.3其他国家
美国：1981年投人800万美元制订了天然气水合物10年研究计划，1998年又把天然气水合物作为国家发展的战略能源列入长远计划，每年投入2000万美元，准备在2015年试开采。
韩国：产业资源部制订了《可燃冰开发10年计划》，计划投入总计2257亿韩元，用以研究开发深海勘探和商业生产技术。
印度：1995年制订了5年《全国气体水合物研究计划》，由国家投资5600万美元对其周边海域的天然气水合物进行前期调查研究。
六、投资建议：短期主题投资机会，长期海上钻完井受益
长期看，可燃冰有望主导未来全球能源供给，但目前各国对可燃冰的赋存条件、形成机理和分布特征的研究，以及更进一步的经济性开采技术尚未成熟。目前阶段可燃冰主要为油服板块带来主题投资机会，A股上市公司中，重点关注受益可燃冰海上钻井服务和随钻测井服务的中海油服、海油工程，重点关注受益可燃冰完井服务和生产、储运环节的杰瑞股份、恒泰艾普、惠博普、富瑞特装。
