海洋矿产资源调查

三、未来海洋矿产资源开发的趋势

21世纪是发展海洋经济的时代，浩瀚的海洋是资源和能源的宝库，也是人类实现可持续性发展的重要基地。当今世界人类正面临着日趋严峻的陆地资源和能源危机威胁，世界各国都把经济进一步发展的希望寄托在占地球表面积71％的海洋上，越来越多的国家都把合理有序地开发利用海洋资源和能源，以及保护海洋环境作为求生存、求发展的基本国策。海洋中蕴藏着丰富的各类矿产资源、能源和生物资源。20世纪以来，各国科学家的积极努力使人类极大地增长了对海洋资源的认识，目前全球已兴起一个开发利用和保护海洋资源、攻克海洋开发高新技术的热潮，海洋经济已成为世界经济发展新的增长点，成为我们这个时代的特征。

1．加强海洋资源的调查评价是实施海洋开发战略的前提条件

我国的海洋国土面积很大，内海和领海面积达40多万平方公里。内海是内水的一部分，是指伸入一国大陆内部，有狭窄的水道与大洋相通，与本国领海相连的海域。渤海、琼州海峡和长江口、珠江口都是中国的内海。即使不算南沙海域，中国内海和领海也有38万平方公里，几乎占我国陆上国土面积的30％。它们与我国960万平方公里的陆上国土一样，中国拥有绝对的主权。

根据《联合国海洋法公约》和我国的主张，我国管辖的海域面积约300万平方公里，包括渤海的全部7万平方公里，黄海38万平方公里中我国主张的部分，东海80万平方公里中我国主张的部分，南海350万平方公里中我国主张的部分。

世界公海和国际海底是人类的共同继承财产，全球的公海面积约为2.3亿平方公里，公海对所有国家开放，我国享有公海，包括海底区域海洋资源开发利用的权利。

国土资源部的一项基本职能是进行海洋资源调查评价。海洋资源调查就是对我国的领海及管辖海域的资源环境的基本特征、资源开发利用现状、开发利用前景，以及海洋环境和地质灾害情况进行综合调查及评价分析。海洋资源调查是人们认识和掌握海洋资源环境要素的分布及变化规律，获取资源环境资料的最基本最经常的工作，是海洋科学研究、海洋资源开发利用、海洋工程技术、海洋环境保护的基础工作。

海洋开发具有重要战略地位，从我国国情出发，我国海洋资源调查与评价必须把海岸带到大陆架专属经济区的广阔区域作为一个整体来考虑。主要任务是：根据国民经济和社会发展的需要，基本查清从海岸带到大陆架、专属经济区广阔区域的海洋资源开发利用现状，发现一批新的可开发资源，重点是一海（渤海）、一湾（北部湾）、一峡（台湾海峡）、三洲（黄河三角洲、长江三角洲、珠江三角洲）；调查海岸带、大陆架及专属经济区海洋资源类型、数量、特征、分布规律及开发现状；开展海洋灾害类型、引发机制及变化规律研究，建立灾害及海平面变化动态监测网；调查我国海岸带最大环境承载量；完成大陆架及专属经济区底土环境质量评价与功能区划；查明军事海洋环境与国防建设要素，为维护国家海洋权益、统筹海洋开发和整治服务。同时，开展大洋深海资源及极地的调查研究。

目前，我国的海洋资源调查评价工作还刚刚开始，装备力量都非常单薄，需要有一个大的发展。尤其需要具备不同吨位与不同功能的海洋科学考察船、资源调查船、海洋环境监测船以及各种海巡船只。

2．滨海砂矿的开发将从以岸上为主转变为水上、水下并举

我国人口众多，资源相对贫乏。社会经济的高速度发展对矿产资源的需求越来越大。在经过几十年的强化开采之后，滨海砂矿在岸上的部分已经越来越少，日益严格的资源管理制度，将迫使人们把眼光投向水下，滨海砂矿开发的趋势必然是水上、水下并举。

显然，矿业开发部门需要有更多的抓斗式和吸扬式挖泥船及其他功率大、效率高、砂矿回收率高的海上采矿设备。

3．深海油气资源开发迅速发展，已成趋势

深海油气资源潜力巨大，随着海洋石油钻探和开采技术及其装备的迅速发展，海洋勘查开发深度不断增加，海洋石油勘查开发成本不断降低，海洋石油产量不断增加。目前深海石油勘查已经达到在2500米的深水区作业，钻探深度达到1万多米；“智能完井”技术实现了实时数据的采集；钻探成本从1980年的平均每口井（深度平均在3000米以上）530万美元降到1999年的100-120万美元。目前，世界石油产量中约30％来自海洋石油。

深水勘探技术进步迅速、勘查成果显著。深海油气钻探始于1965年，早期钻探深度大多限于水深600米以内，先后探明了一批具有相当储量规模的油、气田，包括墨西哥湾地区的布理文科尔、莱纳油田，加利福尼亚地区的派因特阿古洛、佩斯卡多油田，巴西坎波斯盆地的科维纳等油田，挪威的特罗尔的大型气田。这些油气田的发现表明深海油气有巨大的资源前景。

80年代中期，深海油气开发几乎集中在200-600米的中深海区，主要是美国的墨西哥湾和加利福尼亚湾（400-450米）。美国在墨西哥湾水深200-400米的海区进行石油开采，Sohio公司的油田每日每桶生产能力的投资为15000美元，每桶的技术开采成本只需5美元，但是需要有不打瞎井、集中开采和快速开采的有利条件来保证。一般情况下，开采一个5000万桶石油的油田，每日每桶生产能力的投资估计达20000-25000美元。在更深的海区（400-600米，甚至800米），投资会更高，北海Conoco公司的油田每日每桶生产能力的投资达30000美元。但是中深海区开发石油的成本和投资随环境的不同而变化很大。到80年代末期钻井水深已经突破2300米，海底完井工作水深接近500米。

90年代以来，深海钻探和开采深度进一步扩大，海底完井水深1991年达到752米，1997年达到1614米，1999年巴西在近海安装的采油树已经达到1853米。海底完井工作将很快突破2000米，目前，可用于2500米的半潜式钻井综合平台已经研制成功，这意味着在大部分陆坡上都可以进行油气的勘探开发。据预测，未来20年内将有工作水深4000-5000米的半潜式平台出现。埃克森-美孚公司2000年获得的墨西哥湾深水区块，水深从3000米到8000米。

世界海洋平均深度约为3730米，水深0-200米仅占海洋总面积的7．49％，水深在6000米以上仅占海洋总面积的1．38％，90％以上的水深在200-6000米之间，大量海域面积等待人们开发。海洋勘查开发技术的发展是未来海洋油气资源勘查开发的关键。

美国的深水油气勘探开发进展迅速，到1997年，水深1625米的门萨油气田开始投产。墨西哥湾水深大于300米的已经投产的油气田30个。

巴西把开发深海石油当作石油开发的重点，巴西国家石油公司不断刷新世界深海油气勘探开发的水深纪录，巴西石油公司利用三维地震技术陆续发现了大批深水油田，其中有4个是可采储量大于1亿吨的巨型油田，可采储量共达13．51亿吨。到2000年底，巴西石油公司在海上有固定大型钻井平台13个，大型浮动钻井平台21个。巴西石油公司在深海石油开发技术上已经处于世界领先的地位，并利用深水开采技术到海外寻找市场。

法国海洋工业的长期目标是发展水深达3000米的海底勘探和生产油气能力，法国各石油公司的海洋石油勘探区分布于13个国家，总面积达230万平方公里。到1995年底，已经投资85亿法郎用于海底石油开采工程，开发深水开采工艺技术，提高油田采收率。法国海洋潜水技术公司的潜水作业占世界深潜作业量的30-50％，其中90％左右是海底矿产资源调查和深海油气层调查。

跨国公司竞争深海盆地，引发深海油气勘探开发热。安哥拉是世界上最具有勘探前景的热点地区之一。埃克森-美孚公司拥有11个区块的权益。并在1997-1999年期间的初探钻井中获得6个发现，勘探成功率为86％，水深都在1000-1400米之间。据估计，可采储量超过20亿桶油当量，而且该区块还有很大的勘探开发的潜力。2001年壳牌公司计划向安哥拉深水的超深水域石油项目投资数十亿美元。深水项目将成为壳牌勘探和生产的重点之一。雪佛龙-德士古公司在14区块有数个开发项目，安哥拉深水石油资源是雪佛龙-德士古公司的重要增长点。尼日利亚深水区内，壳牌公司是最大的生产者，大陆石油公司是进行钻探的跨国公司之一，拥有200亿桶石油储量。雪佛龙将获得两个新的有前景的区块。

我国海洋石油开采技术与装备落后，目前只能在内海的部分海域以及南海的浅水区进行。但随着国际上深海油气勘探开发热潮的不断发展与海洋石油开采技术的进步，我国的海洋石油勘探与开发活动，也必然需要顺应这一潮流，从目前的以浅水区为主，而逐步走向深水区，由目前的以近海区为主，而逐步走向中深海区。为适应这一战略转变，这个的石油工业也必须对其勘探和开发装备进行必要的更换。现在尤其迫切需要能适应在大陆架海域活动、水深在2500米以上的中深海域进行作业且机动性能比较优异的海洋地球物理勘测船，在水深100-400米的海区进行作业的石油开采装备。

海底石油的开采过程包括钻生产井、采油气、集中、处理、贮存及输送等环节。海上石油生产与陆地上石油生产所不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、高效可靠、自动化程度高、布置集中紧凑。一个全海式的生产处理系统包括：油气计量、油气分离稳定、原油和天然气净化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机械采油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。

供海上钻生产井和开采油气的工程措施主要有：①人工岛，多用于近岸浅水中，较经济。②固定式采油气平台，其形式有桩式平台（如导管架平台）、拉索塔式平台、重力式平台（钢筋混凝土重力式平台、钢筋混凝土结构混合的重力式平台）。③浮式采油气平台：其形式又分：a.可迁移式平台（又称活动式平台），如坐底式平台（也称沉浮式平台）、自升式平台、半潜式平台和船式平台（即钻井船）。b.不迁移的浮式平台，如张力式平台、铰接式平台。④海底采油装置：采用钻水下井口的办法，将井口安装在海底，开采出的油气用管线直接送往陆上或输入海底集油气设施。

供开采生产的油气集中、处理、转输、贮存和外运的工程设施：①装有集油气、处理、计量以及动力和压缩设备的平台。②贮油设施，包括海上储油池、储油罐和储油船。③海底输油气管线。④油气外运码头，包括单点系泊装置和常规的海上码头（有固定式和浮式两种）。

4．海底多金属资源的勘查、开采和冶炼技术进一步提高

以锰多金属结核为代表的海底固体矿产资源的开发利用主要取决于勘查、开采和冶炼技术的进步。经过几十年的研究，这一方面我们人类已经取得显著进展。

现在，一般利用采矿船来开采锰团块。由装有深海电视的采矿机在海底收集锰团块，通过软管抽气像吸尘器一样，把锰团块经软管连续地吸到地面上的采矿船中，每天采矿量可达3000吨。

日本的深海矿产资源开发技术居世界领先地位，已经研制出具有高效率及高可靠性的流体掘式采矿实验系统，进行了锰结核基础性冶炼技术研究、有经济价值和有效率的冶炼技术开发，并将成熟技术封存。

日本的潜水技术是世界一流的，1981年建成的第一艘2000米级潜水器“深水2000号”是多功能大型载人潜水器，下潜深度2000米。1989年又建造了“深水6500”号载人潜水器，下潜深度达6500米，并装有声成像声响系统，即“观测声呐”，可获得三维立体图像。为了观测全球海洋，日本于1993年研制了11000米工作水深的深海无人潜水器，同年研制了智能机器人，可在海底进行各种海洋资源的勘探作业。

英国研究深海锰结核和结壳的生成模式，研究深海锰结核、钴壳、硫化物或金属沉积采矿是英国矿业公司有兴趣的长期战略。英国在政治上和科学上介入这些资源的开发，不但能使深海采矿技术发展保持与世界同步，而且确保英国公司拥有最终开发这些资源的权利。英国深海采矿试验性开采系统由泵吸采矿式、连续链库或无人遥控潜水式组成，日产量可达1万吨。英国对红海多金属软泥的开发也进行了大量的调查研究。

法国法国研制成新型深海多金属采矿系统，可以从6000米的深海底高速采矿，然后按自控程序返回海面。

5．天然气水合物的研究进展显著，商业开发已经为期不远

几项重要的国际合作研究项目和世界主要国家的研究为天然气水合物研究进展做出巨大贡献：深海钻探计划／大洋钻探计划（DSDP／ODP）调查世界海洋天然气水合物的分布，阿拉斯加天然气水合物研究项目研究一个地区天然气水合物的可能成因模式、埋藏深度、厚度、区域分布及资源量等，为今后的进一步勘探开发作了大量前期工作；四国联合国际合作项目因深钻和浅层取样的成功，从不同角度研究海洋气水合物组成和成分、产出状况、在沉积物中的分布等一系列相关问题；三国麦肯齐天然气水合物研究项目实施钻探研究天然气水合物储层，评价原始天然气水合物的性质，评估电缆测井仪器表征水合物的能力，计算了钻井周围1平方公里范围内水合物中天然气储量。

美国2000年美国国会通过了“天然气水合物研究与开发法”，目的是支持更好地认识天然气水合物、含天然气水合物沉积物、全球天然气水合物储层与世界海洋及大气圈间的相互作用的特性等研究项目，以达到两个重要的能源供应目标：第一，为了保证钻透上覆在海底天然水合物的覆盖层所需要的深水油气研发作业的安全；第二，到2015年，通过研究，提高地质认识，在技术上实现对天然气水合物矿床的商业开发，以保证美国的天然气长期供应。

日本的天然气水合物研究在世界处于领先地位。2001年，日本完成了分别在加拿大北部马更些三角洲陆上钻探井和在日本近海水域深水钻探井的分析研究，分析结果使日本受到激励，计划于2002年在已探明的天然气水合物气田进行工业性试验开发，到2010年实现对其海域的天然气水合物资源进行商业性开发。

加拿大在胡安-德富卡洋中脊斜坡区的工作引人注目，天然气水合物评价储量为1800亿吨石油当量。在加拿大西北部永久冻土带钻探的麦肯齐河三角洲MallikZL-38井深1150米处取得的37米岩心保留了天然气水合物层序互层的特征。

开采天然气水合物需要有专门的设备，我们对此正予以密切的关注。