張洪濤：各位專(zhuān)家，大家好！非常榮幸今天給大家匯報(bào)這次工作。我今天報(bào)告的題目是《中國(guó)天然氣水合物》。我的報(bào)告一共分為四個(gè)部分，第一個(gè)部分是“天然氣水合物——人類(lèi)的優(yōu)質(zhì)新能源”。
在正式開(kāi)講之前，我給各位代表展示一個(gè)表格，大家從表格上可以看到，各個(gè)國(guó)家主要的石油、天然氣、煤炭等自然資源的儲(chǔ)量。最近全球在議論后石油時(shí)代怎么辦。那么石油時(shí)代到底能夠持續(xù)多少年？作為地質(zhì)學(xué)家我們拿儲(chǔ)量說(shuō)問(wèn)題。從表格上可以看到，全球儲(chǔ)量最大是沙特阿拉伯，它是第一。石油剩余儲(chǔ)量，我們有一個(gè)近代年限，全球還可以用41年，如果我們考慮到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還有很多領(lǐng)域沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，有待我們發(fā)現(xiàn)，到底還能夠延長(zhǎng)多少年，看法也是不同的。如果說(shuō)我們非常樂(lè)觀地說(shuō)，再加一倍，那也不足一百年，今后人類(lèi)到底用什么能源？特別是越來(lái)越多的汽車(chē)，離不開(kāi)汽油的情況下怎么辦。另外這張表上還可以看到中國(guó)目前剩余的石油可采儲(chǔ)量占全世界第12位。中國(guó)石油剩余可采儲(chǔ)量只是沙特阿拉伯的十分之一不到。換句話說(shuō)，沙特阿拉伯這樣的石油巨頭或者說(shuō)石油大國(guó)都在考慮石油后時(shí)代的問(wèn)題，那么作為我們中國(guó)更應(yīng)該防患于未然。我把這張表給各位展示一下。
最近大家在講一百多年前發(fā)現(xiàn)天然氣水合物，全球都在爭(zhēng)奪這個(gè)資源，都在研究這個(gè)資源，都在探勘這個(gè)資源。都在想盡辦法提前研究開(kāi)發(fā)天然氣水合物的開(kāi)發(fā)技術(shù)。什么是天然氣水合物？老百姓叫可燃冰，它是一種冰，樣子像冰雪塊一樣，它最大的特點(diǎn)是可以燒，直接用一根火柴可以點(diǎn)燃。
天然氣水合物到底在哪里？賦存條件是什么樣的？首先它是和水分子共同構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，溫度是10到0度，壓力大于180，這里是mpa，大多數(shù)在海底，水深有一定的要求，海水是三百到兩千米。不僅僅在海底，在海底往下幾百米沉積層里存在。另外像中國(guó)的青藏高原、大興安嶺有永久的凍土帶，也會(huì)生成天然氣水合物。
天然氣水合物分子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，最常見(jiàn)是甲烷水合物，就是46個(gè)水分子包圍了8個(gè)甲烷分子。還有是乙烷，還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大分子。天然氣水合物到底存不存在？全球很多國(guó)家通過(guò)研究以后已經(jīng)取到樣品。有塊狀的，有脈狀的，還有分散狀的。雖然分散狀看上去不多，但是含量最豐富。最近中國(guó)找到的實(shí)物樣品，就是第三種分散狀的。
剛才徐錠明主任展示了一張圖，就是天然氣水合物分布在什么位置，都在大陸坡，是116處，海域是98處。
天然氣水合物的特點(diǎn)是儲(chǔ)量巨大，埋藏比較淺，能量密度高，分布集中，分布范圍非常廣，現(xiàn)在世界上公認(rèn)天然氣水合物有機(jī)碳的含量是世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的化石燃料的兩倍。大家知道石油、天然氣和煤都屬于化石能源，都是古代的生物死亡以后沉積在地底形成的?，F(xiàn)在天然氣水合物認(rèn)為是這些能源總量的兩倍還多。它的資源量，國(guó)外專(zhuān)家認(rèn)為可以滿足人類(lèi)一千年的需求，所以全球的眼光就盯著未來(lái)能源。
天然氣水合物的熱效能特別高，一個(gè)立方米的甲烷水合物可以釋放出164倍的甲烷，還有少量的水。對(duì)于這么一個(gè)資源，全球非常重視，研究和勘察非常積極。像美國(guó)目前在佛羅里達(dá)州的淺海岸高達(dá)350億噸油當(dāng)量，能夠滿足美國(guó)未來(lái)105年的需要。加拿大僅僅在溫哥華島外海域估計(jì)有100億噸的油當(dāng)量，可以滿足加拿大未來(lái)200年的需要。日本在四國(guó)島南部發(fā)現(xiàn)有74億噸，可以滿足日本未來(lái)140年的需求。我國(guó)在300萬(wàn)平方公里的管轄海域和一部分的凍土帶蘊(yùn)藏豐富的天然氣水合物資源，資源量非?？捎^，我們現(xiàn)在正在進(jìn)行計(jì)算。我國(guó)臺(tái)灣主流媒體報(bào)道，在臺(tái)灣島的西南海域有一萬(wàn)平方公里的海域里，它的天然氣水合物可以供臺(tái)灣使用60年以上。
天然氣水合物的課題提出來(lái)，全球就在討論天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)是福音還是災(zāi)害？大多數(shù)認(rèn)為天然氣水合物的出現(xiàn)是好事，同時(shí)它也是一個(gè)雙刃劍。目前有三個(gè)問(wèn)題不清楚，第一，天然氣水合物形成的機(jī)理、成藏理論及分布規(guī)律，至今尚無(wú)成熟的理論。第二，它的主要成分是甲烷，它的含量是大氣中甲烷量的三千倍，如果開(kāi)發(fā)不當(dāng)，有可能引起海平面劇烈變化、海底地殼變形以及全球氣候變暖等負(fù)面效應(yīng)。第三，海底開(kāi)采技術(shù)極為復(fù)雜，天然氣水合物的溫壓變化、海水氣化、深海鉆探、海底運(yùn)輸、水下電纜、海底生物物種保護(hù)等等，還有很多技術(shù)難題需要我們解決。因?yàn)殡y就不解決了嗎？就是因?yàn)樾枨笤匐y全球也要對(duì)天然氣水合物進(jìn)行戰(zhàn)略性研究。
第二個(gè)部分是全球勘查開(kāi)發(fā)方興未艾。從歷史上講，我們是1810年發(fā)現(xiàn)的，到了1934年的時(shí)候，它堵塞天然氣管道，又對(duì)它進(jìn)行研究，但是沒(méi)有把它利用起來(lái)，也沒(méi)有考慮利用它。到1969年開(kāi)始全球性勘探、研究、開(kāi)發(fā)。到2002年開(kāi)發(fā)，天然氣水合物開(kāi)發(fā)形成一個(gè)比較強(qiáng)烈的態(tài)勢(shì)。
在1778年和1881年，英國(guó)化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室合成，那是人工的。在1934年的時(shí)候，前蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)在西伯利亞輸氣管道里有天然氣水合物，它堵塞了管道，影響天然氣輸送。到1946年的時(shí)候，蘇聯(lián)科學(xué)家暗示永久凍土帶內(nèi)存在天然氣水合物氣田。到六七十年代，正式對(duì)西伯利亞凍土帶進(jìn)行評(píng)價(jià)。到1969年對(duì)西伯利亞打鉆，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)天然氣水合物氣田。1987年載人深潛器首次發(fā)現(xiàn)樣品。1995年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)此進(jìn)行勘察。加拿大1992年在凍土帶進(jìn)行取樣。1994年開(kāi)發(fā)成功。德國(guó)是研究的最好，在90年代以來(lái)，上個(gè)世紀(jì)德國(guó)牽頭對(duì)東太平洋、西太平洋進(jìn)行勘探。日本在1995年到1999年投入6400萬(wàn)進(jìn)行南海海槽區(qū)，日本制定五年計(jì)劃，1998年參加了加拿大的合作勘探。1999年到2004年鉆探取樣，最成功是在2002年取到水合物樣品。
跟中國(guó)一樣的第三世界印度，從2001年到2005年投入5600萬(wàn)美元，對(duì)印度洋進(jìn)行勘探，去年正式打鉆，打了32個(gè)鉆，39個(gè)孔，其中有一個(gè)孔取到天然氣水合物樣品。照片顯示了他們的樣品。圖上紅點(diǎn)是取到樣品的地方。
我們的近鄰韓國(guó)從2000年開(kāi)始，高度重視這項(xiàng)工作，2005年啟動(dòng)十年計(jì)劃，在中國(guó)今年我們?nèi)〉脴悠分蟮囊粋€(gè)月，我們是5月1號(hào)取到的，韓國(guó)在6月12號(hào)也成功取到了樣品，他們更是雄心勃勃，提出2005年要進(jìn)入商業(yè)性市場(chǎng)。
我們國(guó)家臺(tái)灣租用了日本的機(jī)器人，在東沙海域取到了甲烷氣體，回去變成天然氣水合物。所以照片里燒杯里是用氣體跟某些其他物質(zhì)混合，等于是還原成水合物，我們跟他們有交流。而且在冷泉口發(fā)現(xiàn)白色螃蟹，這個(gè)螃蟹是跟水合物共生的，水合物在哪兒，小螃蟹跟到哪兒，它吃水合物的。
我匯報(bào)的第三個(gè)方面中國(guó)科學(xué)計(jì)劃取得重大進(jìn)展。
中國(guó)什么時(shí)候起步的？中國(guó)是在上個(gè)世紀(jì)90年代初起步的，當(dāng)時(shí)有中科院、有原來(lái)的地質(zhì)礦產(chǎn)部，還有很多大專(zhuān)院校，積極收集信息，開(kāi)展前期研究，有些公司也開(kāi)始進(jìn)行了合成的實(shí)驗(yàn)。1996年，原地質(zhì)礦產(chǎn)部首次設(shè)立兩個(gè)科研項(xiàng)目，一個(gè)是對(duì)“西太平洋天然氣水合物找礦前景與方法調(diào)研”，第二個(gè)是“中國(guó)海域天然氣水合物勘測(cè)研究”。前一個(gè)是理論，后一個(gè)是方法。1998年國(guó)土資源部成立，啟動(dòng)了南海北部陸坡天然氣水合物資源勘探，這個(gè)工作才真正開(kāi)始起步。1999年到2000年，發(fā)現(xiàn)了一系列天然氣水合物的標(biāo)志。2002年到現(xiàn)在，國(guó)家發(fā)改委開(kāi)始支持這項(xiàng)工作，全面進(jìn)行了勘察，但是仍沒(méi)有取得實(shí)物樣品，其他所有證據(jù)都找到了。而且外國(guó)科學(xué)家對(duì)我們來(lái)說(shuō)，你們55%是已經(jīng)找到了，但是沒(méi)有技術(shù)把它取出來(lái)了。所以在2002年德國(guó)的太陽(yáng)號(hào)，有一個(gè)科學(xué)家修斯，被稱(chēng)為全世界水合物勘探之父，我們一起在南海奮戰(zhàn)兩個(gè)航程。這是航區(qū)的圖。他帶來(lái)了14位科學(xué)家，我?guī)ьI(lǐng)14位科學(xué)家，中德兩國(guó)一共28位科學(xué)家去采樣去了。由于中國(guó)海底地質(zhì)情況特別復(fù)雜，最后把儀器弄壞了，沒(méi)有取上。但是其他證據(jù)更加確鑿。
這是我們?nèi)〉降南裥右粯樱瑢?shí)際是貝殼類(lèi)。這是和水合物有關(guān)的殼類(lèi)標(biāo)本，這是碳酸化石殼，噴出來(lái)跟海水一反應(yīng)，形成一塊塊硬殼。這一塊標(biāo)本已經(jīng)正式贈(zèng)送給中國(guó)地質(zhì)博物館進(jìn)行展示。這是我們?cè)谒掳l(fā)現(xiàn)跟碳酸鹽介殼一起專(zhuān)門(mén)吃甲烷的細(xì)菌，已經(jīng)鑒定出好幾個(gè)。在2004年，我們?cè)谝粋€(gè)樣品中找到一個(gè)樣品，它很冰、很冷，不斷冒泡，我立即收集泡樣到船上化驗(yàn)，結(jié)果是出來(lái)的泡全部都是甲烷。
當(dāng)時(shí)只是取到了融化的樣品、冰狀的樣品，所以國(guó)土資源部的領(lǐng)導(dǎo)和更高層的領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)不算，必須拿到冰才算。我們壓力很大了。總共我們出動(dòng)六艘調(diào)查船，實(shí)現(xiàn)18個(gè)航次，今年攻堅(jiān)一戰(zhàn)。4月份到5月18、5月19到6月12，租用了輝固公司的一條船，進(jìn)行了鉆探。確認(rèn)我國(guó)海域確實(shí)存在豐富的天然氣水合物，確認(rèn)它的層斷，水深是1105到1245米，海底往下打了200米上下，水合物飽和度接近50%，甲烷含量在船長(zhǎng)化驗(yàn)是99.7%到99.9%，都是純度特高的。我們有一套實(shí)驗(yàn)裝置模擬的，確認(rèn)了我們國(guó)家是美國(guó)、日本、印度之后，第四個(gè)通過(guò)國(guó)家級(jí)研發(fā)計(jì)劃采到水合物實(shí)物樣品的國(guó)家。當(dāng)然一個(gè)月以后，韓國(guó)第五個(gè)采到。他們宣布說(shuō)我們繼中國(guó)之后第五個(gè)采到，他們一直跟中國(guó)競(jìng)賽，就是比我們晚一個(gè)月。
這是剛才多次展示過(guò)的空白帶。綠顏色是打鉆點(diǎn)、鉆位，這是三維模型。這是船上的化驗(yàn)結(jié)果。黑的一段就是冰，突然從18度、19度一下到14度它就變成了冰。這是沉積物的樣本，不斷冒出來(lái)，氣的含量是百分之二十多到百分之四十八。這是我們和英國(guó)一起收集的樣品。當(dāng)時(shí)測(cè)試它的溫度。我們立刻把它投入到水里快速融化。我們通過(guò)一種裝置把里邊的氣體收集上來(lái)當(dāng)場(chǎng)燃燒。這位就是英國(guó)人。
最后兩句話，第一句話是展望。天然氣水合物的條件是低溫高壓，有三種辦法，天然氣水合物的勘探和開(kāi)發(fā)利用一定要做到三句話。第一句話技術(shù)上切實(shí)可行，第二句話經(jīng)濟(jì)上有利可圖，第三句話環(huán)境上不能有害。剛才很多國(guó)家提出2015年進(jìn)入商業(yè)性市場(chǎng)，我個(gè)人認(rèn)為不太可能，我跟他們交流，盡管他們很積極，但是技術(shù)上約束比較大。我估計(jì)大概全球能夠正式進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)大概在2030年。近期全國(guó)化石能源太緊張了，所以天然氣水合物的研究、開(kāi)發(fā)和利用將會(huì)加快。
引用美國(guó)專(zhuān)家的話。他叫邁克爾，他說(shuō)“天然氣水合物將可能改變現(xiàn)在的地緣政治模式，美國(guó)、日本、印度等國(guó)家可能實(shí)現(xiàn)能源自給。這一事件強(qiáng)烈影響著國(guó)際事務(wù)及對(duì)外政策…現(xiàn)存的世界能源貿(mào)易將徹底改變。”這就是我們對(duì)未來(lái)新能源天然氣水合物的思考。
