深海诱惑
长江商报消息 与太空探索、登月竞争,乃至极地开发相仿,深海一直是国际社会关注的另一处资源战场。在由美国、德国、英国、法国、日本、俄罗斯等国组成的深海资源勘探“富人俱乐部”之外,中国的身影正日渐清晰,并且来势迅猛。
深海世界里有什么?
在我们这个人类和其他各种生物栖息的星球上,海洋面积占了71%,而陆地只不过占29%,而且在海洋中,深海面积占大多数。海洋的平均深度约3800米,最大深度超过11000米。
对于人类,深海是神秘的,这种神秘首先在它的海底山。海底山是水下隆起的高山,从海底上升到约1000米或更高,但不突破海面。据估计,全球的海洋下面约有3万—10万座海底山,正是深海的海底山和海底构成了海洋环境中最大的生物多样性。
黑暗的深海海底是冷水珊瑚和海绵群落的栖息地,而冷水珊瑚和海绵群落又呵护着在深海中生存而在地球其他地方无处可寻可得的珍奇而神秘的生物。科学家估计,在深海中栖息的1000万个物种中,绝大多数尚未被人类发现过。大约98%的海洋生物居住在深海的海床上和3万—10万座海底山中。深海的生物多样性堪比世界上物种最丰富的热带雨林。
深海的珊瑚和海绵群落既构成了海底环境的基础,又是庞大的自然资源,它们中的大多数都是未开发过的自然资源,是巨大的药物、酶、杀虫剂、美容品和其他商业产品的原材料。例如,柳珊瑚可用于生产抗生素,而在特定的深海海绵中发现的化合物可以制成强大的免疫抑制剂和抗癌药。
此外,深海海底和海底山中还蕴藏着大量的矿物、石油等资源,也需要人类去探索、获取和利用。
可燃冰是一种天然气水合物,被认为是迄今为止海底最具价值的矿产资源。据估算,海底可燃冰的储量够人类使用1000年。而且,多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等也是备受关注的海底矿藏。
什么是深海探测?
在专业人士眼里,海平面1000米以下才能叫深海。对人类而言,那里漆黑一片,寒冷,寂寞。看似孤寂的环境,却蕴藏着海洋中最丰富多彩的世界。
那里惊心动魄,大大小小的海底地震、海底火山喷发持续不断;那里奇异瑰丽,无数不知名的深海生物,摇摆着美丽身段,摇曳生姿;那里也上演着和地球陆地上完全不同的生存故事,生物能忍受200摄氏度高温,能够悠然呼吸着二氧化硫剧毒气体……这里可能隐藏着解开地球起源奥秘的钥匙。
在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006―2020)》中提到,重视发展多功能、多参数和作业长期化的海洋综合开发技术,以提高深海作业的综合技术能力。重点研究开发天然气水合物勘探开发技术、大洋金属矿产资源海底集输技术、现场高效提取技术和大型海洋工程技术。
其中,深海潜水器是海洋技术开发的前沿与制高点之一,体现着一个国家的综合技术力量。目前美国、法国、俄罗斯、日本拥有世界上仅有的五艘6000米级深海载人潜水器。这些装备到达的范围遍及海洋的大陆坡、海底山顶、火山口、洋脊以及6000米深的洋底,在地质、地球化学、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要发现。
我们为什么去深海?
海洋蕴藏了全球超过70%的油气资源,全球深海区最终潜在石油储量高达1000亿桶,深海是世界油气的重要接替区。近十年来,人们新发现的探明储量在1亿吨以上的油气田70%都在海上,其中一半以上又位于深海。
目前,国际石油界的普遍共识是,陆上油田尚具潜力的地区仅有中东、中亚等地,而过去30年东、西半球两个最重大的油田发现均来自海洋。根据各种权威机构的数据显示,海洋石油资源将是未来原油产量增长的重要来源,全球50%以上的油气产量和储量将来自海洋。
全球近十年发现的大型油气田中,海洋油气田已占60%以上,特别是水深500米至1500米的深海油气勘探,已成为多数海洋油气经营者重要战略资产的组成部分,深水是未来世界能源的主要接替区。近20年中,海洋原油产量的比重在世界总产油量中增加了一倍。
目前,海洋能源资源已成为全球可持续发展主流能源体系的重要组成部分。据中国工程院院士、中海油总公司副总工程师曾恒一介绍,海洋能源开发要瞄准四大战略领域:第一是海洋石油的深水领域。全球海洋石油资源量44%在深水。第二个领域是LNG(液化天然气)领域。进入21世纪,世界油气12项重大发现中有8项在海洋,其中7项是天然气。第三个领域是天然气水合物。这是一种新兴能源,天然气在低温高压下以固体状况存在海底。据估计,全球天然气水合物资源量相当于煤、天然气、石油三者资源量总和的5倍。第四个领域是海洋能,这是取之不尽的低碳能源,开发潜力巨大。
在中国大洋科考多年的艰苦积累下,在按照有关国际公约将部分矿区捐赠给国际社会后,我国已在太平洋国际海底区域拥有优先勘探权和商业开采权的7.5万平方公里海底矿区,也正是此次“蛟龙号”载人深潜的目标区域。
如今,美国约2/3的石油产量是来自陆地的油藏。这些油藏多分布在得克萨斯州和阿拉斯加州,但是它们的产量已经远不如从前了。剑桥大学能源研究协会分析称,到2020年,美国石油的40%将来自海底。
深海钻油带来暴利
墨西哥湾是美国石油公司进行深海钻油尝试的前线,这很大程度上是因为这里是少数仍然允许私人公司运作的地区之一。
从墨西哥湾高空500多米向下看,由钻井平台组成的数十个小圆点从新奥尔良一直向南延伸,直到距离岸边80公里的地方。再往远处数百里就是墨西哥湾的深海区,那里水深2700多米,厚厚的淤泥和数千米厚的古代盐床下面,埋藏着数百亿桶石油。
深海钻井是很艰苦和困难的。在深海钻一口井要花费数月的时间,而花费要在一亿美元以上。在深海中巨大的水下压力足以压碎载重卡车。即便有数百万的资金和坚如钻石的钻头,在泥沙盐层和硬石中钻探7000米到8000米仍然是一项非常艰苦的工作。在浅水海域,或许石油公司每小时可以钻探30米到60米,但是在深水海域,一天能够打这么深就已经很幸运了。
雪佛龙石油公司的塔希提平台位于距离海岸300多公里处,三级建筑露出水面,另外200米的主体完全隐入水下,其总重量高达4000万公斤,相当于一栋70层摩天大楼的重量。
接近平台后最引人注意的是尖锐的嗡嗡声,那是成千上万桶石油被从海底深处抽出的声音。对于雪佛龙来说,这是世界上最动听的声音,证明其历经10年研发的深水钻油技术开始有了回报。
塔希提在2009年5月开始了第一次钻探,这使它成为世界上最深作业的海上钻井平台。现在产量已经达到了每日12.5万桶,而在运行的前5个月就创造了逾10亿美元的利润。
深海钻油毁誉参半
在美国,海底钻探充满着政治性。自从“9·11”恐怖袭击之后,减少对中东国家石油依赖的迫切要求胜过了环境保护方面的顾虑。共和党人一直以来都支持更多的钻探,而像弗吉尼亚州参议员瓦纳和韦伯这样的保守民主党人也在游说内政部萨拉查,要将海上钻探列为优先议事日程。在去年底的民调中,68%的美国人支持在国内海域进行钻探。
然而,环保人士则认为,可以通过削减需求和增加可再生能源的手段,实现能源独立。他们根据自然资源保护委员会的研究认为,深海钻探出的深海淤泥含有有毒物质,包括汞、铅以及镉,可能影响海产品供应。从井中涌出来的海水含有苯、砷、铅以及各种放射性污染物。飓风让事情变得更糟,丽塔和卡特里娜飓风让125个油井泄漏,导致68.5万加仑石油泄入海水中。
但不同的人对此态度不同。自然资源保护委员会西部主任马库斯说:“肯定会出现石油泄漏的问题,海洋生物和沿岸生物群将受到影响。我们必须反思,这样做是否值得。”但是对于雪佛龙来说,答案绝对是值得的。除了继续建设新的深水石油开采平台外,雪佛龙及其竞争对手甚至在探究更深度石油的开发问题,在2000多米的深水和13000多米的地下开采石油。也许有一天,美国将拥有更绿色和更容易的供能方式。但是现在,只能看着石油平台向海中延伸。
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从陆地走向深海
1896年,美国在加利福尼亚海岸,为开发由陆地延伸至海里的油田,从防波堤上向海里搭建了一座木质栈桥,安上钻机打井,这是世界上第一口海上油井。
最初的海上勘探采用这种栈桥或人工岛的方式。1920年,委内瑞拉在马拉开波湖利用木制平台钻井,发现了一个大油田。1922年,苏联在里海巴库油田附近用栈桥进行海上钻探成功。1936年以后,美国又在墨西哥湾的海上开始钻第一口深井,1938年建成世界上最早的海洋油田。
20世纪40-60年代,随着焊接技术和钢铁工业的发展,相继出现了钢质固定平台、坐底式平台、自升式平台等钻井装置。1947年,美国在墨西哥湾首次用钢结构钻井平台钻出世界上第一口商业性油井,引发了世界范围内海洋石油开发的热潮。1950年,出现了移动式海洋钻井装置,大大提高了钻井效率。1951年,沙特阿拉伯发现了世界上最大的海上油田。
1960年,中国在莺歌海开钻了中国海上第一井“英冲一井”,水深15米。
20世纪60年代后,随着计算机技术和造船、机械工业的发展,各种大型复杂的海上钻井、采集、储输设施建成,促进了海上油气开采的迅速发展。
目前,世界上有近千座海上石油钻井平台,遍及世界各大洋。20世纪80年代,进行海上勘探的国家已逾100个,海上产油国超过40个。近20年中,海洋原油产量的比重在世界总产油量中增加了一倍。
中国“蛟龙”
极限突破
“蛟龙号”拥有世界上同类型载人潜水器的最大下潜深度——7000米,这意味着“蛟龙号”可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域自由行动。“蛟龙号”不断创造新的纪录,标志着我国已经成为继美、法、俄、日之后第五个掌握深度载人深潜技术的国家。
中国是不折不扣的后来者
在相当长的时间内,中国一度对深海资源望尘莫及。最具说服力的事实是从1968年到2003年,全球深海钻探和大洋钻探两项计划共实施了203个航次,其中由中国科学家提出并主持的只有一次。
中国是个不折不扣的后来者,直到1998年,才作为“参与成员”,正式加入大洋钻探计划,此前则长期被排斥在“富人俱乐部”之外。
而部分发达国家早就捷足先登,屡屡攻城略地。1987年,前苏联即提出了全世界第一个国际海底矿区申请。随后,日本、法国、印度等国家,也先后提出了矿区申请。等到中国后发参与时,遭遇的第一个问题就是矿区重叠。当时,被戏称为“八国联军”的几个发达国家,不断在联合国体制下找中国谈判,要求签署谅解备忘录,以保证矿区不相互重叠。
大洋协会提供的一张国际海底矿区分布图亦清晰显示,中国1990年代享有的专属勘探权和优先商业开采权的7.5万平方公里矿区,被先行者们的区域重重包围。
中国大洋协会秘书长金建才,亲身见证并参与了国际海底资源分配游戏规则的重新建立,其间冷暖一言难尽。
1990年,中国大洋协会成立,意味着中国正式以积极的姿态加入了国际海底资源的勘探与开发。回想当时参加国际海底管理局会议,因为中国弱小的声音,金建才“憋了一肚子火”。1994年,《联合国海洋公约法》生效,组建国际海底管理局,其理事会是实际的执行部门,各国一时无不瞄准理事会中的重要席位。当时,理事会有36个成员国,分为5个组。其中,地位和作用最重要的A组和B组,被美国、英国、俄罗斯、德国等发达国家把持,美国当时开出条件,让中国和印度两个发展中大国“内讧”,二者择其一进入B组。
金建才一直“咽不下这口气”。在1996、2000年的两次席位竞选中,经过努力,中国作为最大投资国取得B组席位。
深潜器曾成最大障碍
到了2004年,由于中国对国际海底所含金属的消费持续上升和勘探能力的提高,终于进入了A组,挤走了英国。2008年选举前一年,金建才表示,“中国对国际海底所含金属的消费量越来越大,留在A组才能确保我们的利益,我们不可能离开A组。”至今中国仍占着A组的一个席位。
“我们在国际游戏规则制定中不断提高我们的话语权,说明我们背后的国力日益强大,我们担负的国际责任也日益增重。”金建才慨言。
而没有深潜器就好比没有伸向大洋的触角,这一度成为横亘在中国走向大洋的最大障碍。
美国曾是载人深潜器领域的领头羊,早在1960年,就触及了海底深处。近半世纪以来,法国、俄罗斯和日本纷纷加入深潜俱乐部。中国的载人深潜器研发整整迟到了四十余年,直到2002年才艰难地迈开第一步,8年的研发试验过程一直保持低调。
由于基础工业落后,中国不得不从俄罗斯、美国购进有关材料和部件,“蛟龙号40%的设备仍依赖进口”。甚至“蛟龙号”年轻首席潜航员叶聪的经验,也多赖于国外的锻炼,2005年,他受大洋协会委派参加了美国人的几次“阿尔文号”的深潜试验。
这些年来,大洋协会会同国内多家科研院所,“攻克了中国在深海技术领域的一系列难关”,金建才说,每一次试验都是一次突破,只是从未对外公布。
本版稿件均据人民日报、中国海洋报、羊城晚报、南方周末、经济参考报
▲中国“蛟龙号”,设计深度能力7000米(2008年)。
▲日本“深海6500”,下潜深度6500米(1989年)。
▲俄罗斯“和平二号”,下潜深度6000米(1987年)。
▲法国“鹦鹉螺”号,下潜深度6000米(1985年)
▲美国“阿尔文”号,下潜深度
4500米(1964年)