我國凍土帶可燃冰“藏寶圖”初現端倪

2007年年末，在各路媒體梳理評點我國能源領域年度十大新聞時，中國地質調查局在南海北部成功鉆獲可燃冰實物樣品，當仁不讓地占據一席之地。
 
可燃冰是天然氣水合物的通俗稱謂，這種新型的能源礦產是全球公認的優質的石油替代性資源。有媒體評價，南海天然氣水合物的發現為我國能源界展示了一個后石油時代的美好前景，不但為我國未來可替代能源提供了保障，而且還可能對未來世界能源利用格局產生重要影響。
 
但少有媒體關注的是，就在2007年歲末，我國陸域永久凍土帶天然氣水合物資源遠景調查也有了初步成果，在中國地質調查局組織的專家評審會上，由中國地質科學院礦產資源所負責的這個項目獲得了優秀等級。
 
“與海底水合物相比，陸上水合物的勘探、開發技術相對容易，故迄今為止的天然氣水合物開發試驗均位于陸上凍土區，待其取得成功后才有可能推廣到海底沉積物中。但我國是率先在海域取得突破，而陸上的工作起步較晚。”負責我國陸域永久凍土帶天然氣水合物資源遠景調查項目的祝有海研究員在接受《科學時報》記者采訪時表示。
 
我國凍土帶可燃冰資源潛力巨大
 
我國凍土帶面積達215萬平方公里，占國土總面積的22.4%，是世界上僅次于俄羅斯、加拿大的第三凍土大國。但歷史上我國凍土帶上天然氣水合物大規模資源調查研究幾乎處于空白狀態，而國際上加拿大等國在凍土帶上的天然氣水合物研究已有數年。鑒于凍土區天然氣水合物的重要意義，中國地質調查局于2004年設立“我國陸域永久凍土帶天然氣水合物資源遠景調查”地質調查項目，由中國地質科學院礦產資源研究所、吉林大學、中國地質大學（北京）、北京大學、國家地質實驗測試中心等單位承擔。
 
項目組在青藏高原和東北凍土帶歷時近4年的艱苦調查研究，最終在2007年年底舉行的評審會上得到了各方專家的高度評價。該項目對我國凍土帶天然氣水合物的成礦條件、異常標志、找礦前景及其資源潛力進行了綜合研究，取得了許多重要進展和成果，為我國凍土區天然氣水合物找礦部署提供了堅實基礎。
 
祝有海的辦公室里掛著一張首次編制出的我國凍土區天然氣水合物穩定帶分布圖和找礦遠景區分布圖。在這張“藏寶圖”上，記者看到，青藏高原和東北凍土區具備較好的天然氣水合物形成條件和找礦前景，其中羌塘盆地是最有前景的找礦遠景區，其次是祁連山木里地區、東北漠河盆地和風火山—烏麗地區等。
 
“羌塘盆地年平均地溫最低、地溫梯度最低、凍土層相對較厚，同時也是青藏高原成油成氣條件最好的地區，有合適的溫壓條件和充足的氣源條件形成天然氣水合物。項目組在羌塘盆地發現明顯的高烴異常，且在凍土層之下發現一異常高阻層，很有可能與天然氣水合物有關。”祝有海介紹說。
 
另外，祁連山木里地區有豐富的煤層氣，并在凍土層內發現有長年連續逸出的可燃氣體（甲烷），推測在適當的溫壓條件下易于形成天然氣水合物。
 
負責東北凍土區天然氣水合物調查研究的趙省民告訴記者，東北地區年平均氣溫最低、地溫梯度最低、凍土最發育的漠河盆地地區，有充足的氣源形成天然氣水合物，項目組發現了3個高阻層，推測第三高阻層有可能與天然氣水合物有關。
 
世界級難題
 
雖然美國、加拿大等少數國家已經獲得凍土區天然氣水合物實物樣品，但這是一個世界級科學難題。
 
俄羅斯麥索亞哈氣田是全球唯一商業性開采天然氣水合物的成功實例，迄今生產已達30余年。
 
盡管有測井曲線顯示，氣田凍土層之下250～350米處存在明顯的“冰凍”巖段，且電阻率測井曲線進一步顯示存在天然氣水合物，并且此后的氣田產量一直穩定，氣田儲層壓力和氣、水界面穩定，這些都是天然氣水合物存在才有的現象，但人們并沒能取得天然氣水合物存在的直接證據。
 
“從2002年至2007年，我們不斷為取得了一些異常發現而振奮。項目組在青藏高原和東北凍土區進行野外調查，多處噴氣冷泉群采樣分析發現富含烴類氣體，廢棄鉆井中逸出氣體可以直接點燃，近地表沉積物中烴類氣體高于全國14個盆地平均值多達20余倍，顯示凍土層下天然氣水合物成藏條件非常優越。”祝有海告訴記者。
 
但迄今已知的各種地球物理、地球化學等技術方法手段在工作區都試過之后，一系列令人振奮的發現也只能證明工作區具備較好的天然氣水合物成礦條件和找礦前景。由于是在面上開展工作，而且工作區地質工作基礎薄弱，想要在我國凍土區尋找到天然氣水合物存在的直接證據，難度可想而知。
 
雖然很難取得天然氣水合物存在的直接證據，但并不妨礙各國對潛在的天然氣水合物礦藏的開發利用研究。2002年，美國、日本、加拿大、德國、印度等5國八方合作，利用熱法和減壓法試驗對加拿大馬更些凍土區的天然氣水合物成功開展了短期控制性試生產，結果大獲成功，被譽為天然氣水合物開發利用史上的里程碑，為將來的長期試生產和最終開發利用奠定了基礎。
 
目前，國際上天然氣水合物調查研究的重點正呈現出從資源調查逐漸向開發利用過渡的發展趨勢，如美國研發計劃要求在2010年消除水合物開采的技術阻礙，在2015年實現商業性開發。日本和印度則要求在2010年前后實現天然氣水合物的商業性開發。
 
在各國競相提速天然氣水合物開發利用研究的大趨勢背景下，中國地質調查局部署研究力量，填補我國陸域凍土帶天然氣水合物資源大規模調查研究的空白，其重要意義是顯而易見的。
 
三大瓶頸：起步晚、基礎差、調查技術裝備落后
 
近年來，我國在海域天然氣水合物領域的各類科研投入巨大，不僅取得了天然氣水合物實物樣品，而且在技術裝備方面，通過國家“863”計劃“天然氣水合物探測技術”等課題的研究，在天然氣水合物地震采集技術、地震識別處理技術、船載地球化學探測系統和保真取心鉆具等方面取得了顯著進展，初步形成了適合中國海域特點的天然氣水合物探測技術系列。
 
與海底天然氣水合物相比，陸上天然氣水合物的勘探、開發技術相對容易。但形成鮮明對比的是，我國陸域凍土層天然氣水合物研究發展滯后，不僅起步晚，而且基礎差，調查技術裝備落后。
 
“總體上來說，我國天然氣水合物調查起步較晚，工作程度很低，凍土區尤其如此，仍處于預測階段或預查階段。”祝有海告訴記者。
 
“國際上發現凍土區天然氣水合物的幾個地方基本上是油氣區，都是在解釋油田測井資料時發現可能有天然氣水合物存在，然后專門打鉆驗證。而我國在青藏高原和東北凍土區的油氣工作比較薄弱，打鉆很少，有的地方幾乎沒有打鉆，地質工作基礎薄弱，因此，缺少資料積累，沒有地表調查的方法手段可借鑒，調查難度很大。”
 
“另外，青藏高原是處于中低緯度帶上的高山凍土，也有別于國際上普遍分布的極地凍土。其天然氣水合物成礦機理和成藏機制均有其特殊之處，迫切需要開展相關找礦理論研究。技術裝備方面也與國外先進水平相差較遠，離實際利用還有很長的距離。”
 
盡管我國陸上凍土區天然氣水合物目前正處于資源調查階段的早期，而且存在諸多難題，但項目研究人員估算其理論資源量巨大，開發利用前景十分可觀。而來自國家政策方面的支持，更讓祝有海對陸上凍土區天然氣水合物調查研究和開發利用的未來充滿了樂觀態度。
 
“天然氣水合物開發利用研究正受到國家有關部門的重視，特別是國務院于2006年1月先后頒發的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》和《國務院關于加強地質工作的決定》，前者將天然氣水合物開發技術列為22項前沿技術之一，后者也將天然氣水合物等非常規能源資源的調查評價和勘查列為地質工作的主要任務。因此，中國天然氣水合物的調查研究將會得到進一步加強和重視，調查研究進程將會進一步加快，并在不久的將來過渡到試生產階段和商業性生產階段。”祝有海說。
 
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