“藍(lán)色油氣”夢想終將照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

□ 文/中科院院士、同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院教授 汪品先

“藍(lán)色油氣”夢想終將照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

□ 文/中科院院士、同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院教授 汪品先

從十九大提出“堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”目標(biāo)可以看出，我國從中央到地方，從來沒有像今天這樣關(guān)注海洋、重視海洋，中國的海洋事業(yè)，正在經(jīng)歷著鄭和下西洋以來600年不遇的黃金時(shí)期。能否抓緊時(shí)機(jī)推進(jìn)海洋事業(yè)、強(qiáng)化海洋意識(shí)，是當(dāng)今振興華夏、實(shí)現(xiàn)中國夢的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

向海洋要資源是幾代中國人的“藍(lán)色夢想”?？梢院敛豢鋸埖卣f，海洋蘊(yùn)藏著全球超過70%的油氣資源，這些資源靜靜地躺在冰冷的海底，等待我們?nèi)ヌ剿骱桶l(fā)現(xiàn)?？v觀歷史，16世紀(jì)人類是在“平面”上進(jìn)入海洋，認(rèn)識(shí)到世界大洋之“大”；21世紀(jì)人類正在從“垂向”上進(jìn)入海洋，認(rèn)識(shí)到世界大洋之“深”。由此，世界海洋經(jīng)濟(jì)的重心正在下移，從“海面”向“海底”拓展。海底石油天然氣等資源的生產(chǎn)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)占到海洋經(jīng)濟(jì)國際總產(chǎn)值的“半壁江山”，取代“漁鹽之利”而成為海洋經(jīng)濟(jì)的主體；但在我國的海洋經(jīng)濟(jì)中，仍然是傳統(tǒng)行業(yè)占主導(dǎo)地位，油氣產(chǎn)值的比例還不足1/10。

從大洋鉆探到藍(lán)色“藏寶圖”

大洋鉆探難度極大,深海不能拋錨，鉆探船要穩(wěn)定在同一鉆孔上方連續(xù)作業(yè)，才能把鉆成的完整巖芯從海底取上。因此，大洋鉆探是國際海洋高科技的結(jié)晶，也是幾十年來地球科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的源頭。繼美國之后，法、英、日等發(fā)達(dá)國家紛紛加入大洋鉆探而形成了國際計(jì)劃，到現(xiàn)在歷經(jīng)40多年，盛況不衰。到幾年前，它已經(jīng)發(fā)展為20多個(gè)國家參加、年預(yù)算接近2億美元的巨型國際合作。大洋鉆探受重視的根本原因，是人類對深水海底以下幾乎一無所知，因此大洋鉆探不僅能夠證明板塊學(xué)說，還是各種重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的源泉。

研究表明，在海洋藍(lán)色“藏寶圖”中，深海油氣及海底各種結(jié)核礦物儲(chǔ)量，足以滿足人類數(shù)百年需求。海洋蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，全球近十年發(fā)現(xiàn)的大型油氣田中，海洋油氣田已占60%以上，尤其是300米以上的深水海域，尚有2000億桶未探明的油氣儲(chǔ)量。國際能源界早已形成共識(shí)，海洋油氣特別是深海油氣，將是未來世界油氣資源接替的重要區(qū)域。

統(tǒng)計(jì)顯示，2015年海洋石油產(chǎn)量已占全球石油總產(chǎn)量的30%，預(yù)計(jì)2020年，這一比例升至40%；海洋天然氣產(chǎn)量占全球天然氣總產(chǎn)量的33%，預(yù)計(jì)2020年，這一比例升至45%。此外，海洋中還蘊(yùn)藏極其豐富的可燃冰資源。可燃冰通常賦存于水深200米—1500米的海底地層中，被公認(rèn)為是21世紀(jì)的新型能源。初步統(tǒng)計(jì)顯示，海底多金屬結(jié)核總資源量3萬億噸，有商業(yè)開采潛力的高達(dá)750億噸。

當(dāng)前海上油氣資源勘探出現(xiàn)的諸多風(fēng)險(xiǎn)，與人們太不了解海上勘探現(xiàn)狀、特點(diǎn)及其復(fù)雜性有關(guān)。因?yàn)椴涣私猓Ｉ嫌蜌饪碧交顒?dòng)存在沖動(dòng)和盲目傾向；因?yàn)椴涣私猓瑢Ｑ笪廴臼录狈?yīng)對措施。所以，增加對海上勘探的認(rèn)識(shí)，是可持續(xù)利用和保護(hù)海洋的前提。

我國已在南海組織4個(gè)航段共3次大洋鉆探

深海領(lǐng)域的探索長期以來是發(fā)達(dá)國家的“專利”，大洋鉆探也素來是“富國俱樂部”?，F(xiàn)在情況又有變化，“金磚國家”已有3個(gè)國家參加，其中中國比印度和巴西早參加10多年。但是，中國參加大洋鉆探，也有過曲折的經(jīng)歷。

大洋鉆探計(jì)劃經(jīng)歷四個(gè)階段：最初叫“深海鉆探”（DSDP，1968-1983），后來叫“大洋鉆探”（ODP，1985—2003）和“綜合大洋鉆探”（IODP，2003—2013），現(xiàn)在開始的是“大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”（2013—2023），英文還是IODP。

在ODP開始的1985年，我國學(xué)術(shù)界組織了“大洋鉆探委員會(huì)”爭取加入。但是加入是要交美元的，在嚴(yán)重缺乏外匯的上世紀(jì)80年代，每年幾十萬美元的成員費(fèi)簡直是天文數(shù)字。一直等到1996年，國務(wù)院批準(zhǔn)參加國際大洋鉆探，1997年才正式加入。幸運(yùn)的是我們提出的南海大洋鉆探建議書，在當(dāng)年全球各國建議書的評價(jià)中以第一名的優(yōu)勢脫穎而出，1999年春就實(shí)施了南海的ODP184航次，在中國科學(xué)家提議、設(shè)計(jì)和主持下，實(shí)現(xiàn)了中國海域首次深?？茖W(xué)鉆探。

南海首次大洋鉆探并非一帆風(fēng)順。按計(jì)劃，第一口井應(yīng)當(dāng)打在南沙海域的深水區(qū)，南沙在英文里也叫“危險(xiǎn)海底（Dangerous Grounds）”，意指暗礁林立、航行艱險(xiǎn)。首次南海大洋鉆探采集了5000米的深海巖芯，取得了西太平洋區(qū)最佳的長期沉積記錄，發(fā)現(xiàn)了氣候演變長周期等多種創(chuàng)新成果，使我國一舉進(jìn)入國際深海研究的前沿。然而，與現(xiàn)在正在進(jìn)行的南海第二次大洋鉆探IODP349航次相比，兩者之間真可以說有天壤之別。

這里說兩個(gè)簡單的數(shù)字：18年前是在水深2000—3000米的地方打鉆，而這次水深都在4000米；上次我們打鉆的井最深進(jìn)尺850米，而且只打海底軟性的沉積巖，而這次最大的井深近2000米，還要鉆探硬巖石—海洋巖石圈的火成巖。

2017年6月，歷經(jīng)4天航渡，我國大洋鉆探船“決心”號(hào)抵達(dá)上海臨港，這是“決心”號(hào)首次?？恐袊箨懜劭?。它也宣告著，我國科學(xué)家主導(dǎo)的第三次南海大洋鉆探下半場結(jié)束。我們獲得了超出預(yù)期的成果，揭示了邊緣海不同于大洋的大陸邊緣破裂模式。

過去人們已在伊伯利亞—紐芬蘭發(fā)現(xiàn)了非火山型大陸破裂模式—地幔剝露式破裂。而本次鉆探表明，南海大陸破裂模式與伊伯利亞—紐芬蘭模式并不相同。前者在洋盆擴(kuò)張時(shí)有明顯巖漿活動(dòng)，而后者巖漿活動(dòng)貧乏。我們證明了另一種大陸破裂模式的存在，這對我們理解大陸破裂機(jī)制有深遠(yuǎn)意義。

目前，我國已在南海組織了4個(gè)航段共3次大洋鉆探。第三次南海大洋鉆探包括IODP的 367和368兩個(gè)航次，鉆探的首要目標(biāo)是揭示大陸如何破裂、南海如何形成的“桑田滄?！敝i。IODP 368航次在南海北部5個(gè)站位進(jìn)行了鉆探，鉆探進(jìn)尺總長度4399米，收獲巖芯1601米。認(rèn)識(shí)南海的成因和擴(kuò)張過程，也能使科研人員更加清楚南海油氣的生成和儲(chǔ)藏條件。通過大洋鉆探這種在深海進(jìn)行的多學(xué)科研究，可以糾正原來對油氣盆地資源基于地球物理資料的認(rèn)識(shí)。

大洋鉆探為我國地球科學(xué)注入了新鮮活力。1999年以來，油氣勘探和深海探測的地震測線都從大洋鉆探井穿過，客觀上為南海深水油氣勘探提供了寶貴的科學(xué)背景。

“海上大慶”實(shí)現(xiàn)僅是“藍(lán)色夢想”的開端

目前全球100多個(gè)國家開展海上油氣勘探活動(dòng)，其中30多個(gè)國家涉足“深水區(qū)”。始于20世紀(jì)40年代的海洋石油工業(yè)發(fā)展迅猛。1998年，海洋地質(zhì)學(xué)家對“深水”的界定才從200米的大陸架邊緣擴(kuò)展為300米。而最近10年，全球海上油氣勘探領(lǐng)域已從水深300米的淺水區(qū)擴(kuò)展到3000米的深水區(qū)?！队蜌怆s志》預(yù)測，未來油氣田平均儲(chǔ)量將隨水深而大幅增加，超過1000米水深的油氣田平均儲(chǔ)量將是淺水區(qū)域的兩倍以上。

劍橋能源咨詢公司統(tǒng)計(jì)顯示，2002年—2012年，在全球686個(gè)海上油氣開發(fā)項(xiàng)目中，超過500米的深水項(xiàng)目占48%，超過1500米的超深水項(xiàng)目占22%。深水將成為未來油氣資源爭奪的主戰(zhàn)場，其原因主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是深水油氣勘探開發(fā)有利可圖。劍橋能源咨詢公司計(jì)算結(jié)果表明，國際油價(jià)每桶45美元—75美元，深水油氣項(xiàng)目便有經(jīng)濟(jì)效益；二是陸上油氣資源重大發(fā)現(xiàn)概率越來越小。統(tǒng)計(jì)顯示，截至2012年底，全球已有66個(gè)國家能源生產(chǎn)達(dá)到峰值。從上個(gè)世紀(jì)90年代開始，世界主要產(chǎn)油區(qū)年均產(chǎn)量降低2.6%。與之相反，1999年—2012年，全球海上油氣探明儲(chǔ)量穩(wěn)中有升。截至2013年，海上油氣探明儲(chǔ)量452億噸，估計(jì)這僅占全部儲(chǔ)量的20%，尚處于勘探早期階段。

雖然全球海洋油氣資源儲(chǔ)量豐富，但分布十分不均勻，主要分布在巴西、墨西哥灣、西非三大熱點(diǎn)區(qū)域，通常稱為“金三角”。聯(lián)合國一份調(diào)查報(bào)告稱我國東海是“另一個(gè)波斯灣”，擁有大量的石油和天然氣資源；我國南海油氣資源量超過300億噸，被譽(yù)為第二個(gè)“中東”。

在深水區(qū)域開展油氣勘探活動(dòng)，采用常規(guī)油氣勘探技術(shù)很難滿足其勘探難度大、后期改造大、油氣聚集復(fù)雜的深水勘探需求。因此，淘金“藍(lán)色油氣”，需要高科技地球物理勘探技術(shù)支撐。目前，在深海油氣勘探和開發(fā)方面技術(shù)領(lǐng)先的國家遠(yuǎn)不止美、日、巴、俄4國。英國和挪威的鉆井平臺(tái)自給率也達(dá)到80%，雖然其平臺(tái)裝備的鉆井、井控、固控等設(shè)備及海底完井設(shè)備90%來自美國，但它們分別在動(dòng)力定位技術(shù)、鉆機(jī)頂部驅(qū)動(dòng)技術(shù)具有領(lǐng)先優(yōu)勢。法國的高壓石油軟管制造技術(shù)，半潛式、自升式平臺(tái)建造技術(shù)等全球聞名。此外，意大利的海上鋪管技術(shù)、管線涂敷技術(shù)、瑞典的動(dòng)力定位鋪管技術(shù)、荷蘭的大噸位海上浮吊技術(shù)裝備及海底工程地質(zhì)調(diào)查技術(shù)、德國的石油鉆井設(shè)備制造技術(shù)及儀器儀表技術(shù)等，也在世界海洋油氣勘探上占有一席之地。巴西國內(nèi)開采的石油80%來自海上油田，其中絕大部分集中在東南部里約熱內(nèi)盧州沿海的坎普斯海盆（占巴西國內(nèi)石油產(chǎn)量85%）及鄰近海域。經(jīng)過多年發(fā)展，巴西國家石油公司在深海和超深海油氣勘探開采領(lǐng)域具備了世界頂尖的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。目前，巴西國家石油公司、BP、?？松梨凇づ?、道達(dá)爾等多家國際石油巨頭在海上淘金，且擁有深水勘探開發(fā)的核心技術(shù)。世界深水區(qū)鉆井裝置超過3000米，鉆井能力達(dá)到1萬米的鉆井船有32艘，水下生產(chǎn)系統(tǒng)有7700套。

雖然人類“涉足深水”已初具規(guī)模，但海上油氣勘探仍是全球最危險(xiǎn)的工業(yè)活動(dòng)之一。受海洋自然地理環(huán)境影響，海上鉆探作業(yè)除要考慮水深、風(fēng)浪、潮汐、海流等影響，還要考慮地基泥層沖刷、材料老化、構(gòu)件缺陷、機(jī)械損傷，以及各種事故因素的影響。深水石油勘探開發(fā)是個(gè)大課題，任何一點(diǎn)疏忽都可能釀成無法挽回的災(zāi)難。但即便如此，也不能成為否定或停止海上油氣勘探活動(dòng)的理由。巨大的海上油氣勘探風(fēng)險(xiǎn)提醒人們，走進(jìn)深海前，必須有技術(shù)上的準(zhǔn)備或儲(chǔ)備。

對我國石油工業(yè)而言，從陸地走向海洋，這是在改革開放新形勢下我國石油工業(yè)做出的重大決策。數(shù)據(jù)表明，在“十一五”期間，我國海洋油氣勘探開發(fā)取得豐碩成果。中國海油目前已開發(fā)建設(shè)80多個(gè)油氣田，2009年油氣產(chǎn)量達(dá)到3925萬噸油當(dāng)量，2010年則突破5000萬噸。中國海油“海上大慶油田”的建成，讓幾代中國人的“藍(lán)色夢想”接近現(xiàn)實(shí)。從增長幅度看，近10年全國新增石油產(chǎn)量的50%來自海洋，2010年更是達(dá)到85%。海上油氣的勘探和開發(fā)正成為我國原油產(chǎn)量上升的主要領(lǐng)域之一。

然而，從全球視野來看，5000萬噸“海上大慶”的實(shí)現(xiàn)，還只是中國人“藍(lán)色夢想”的一個(gè)開端。一方面，我國海洋油氣探明率還很低，世界海洋石油平均探明率為73%，而我國僅為12.3%；世界海洋天然氣平均探明率為60.5%，而我國僅為10.9%。另一方面，我國目前勘探和開發(fā)的油氣田大多集中在周邊淺海區(qū)域，而目前全世界共有1.4萬個(gè)海上采油平臺(tái)，全球石油產(chǎn)量的1/3以上來自海洋，預(yù)計(jì)到2018年，海洋石油所占比例可能達(dá)到40%以上。從對比上看，我國海洋油氣勘探還存在巨大的空間和潛力可以挖掘。