封面故事 | 广州海洋地质调查局：推动可燃冰开采技术革新 探索海洋能源资源开发新领域 - 海底地质资源调查

天然气水合物首次试采现场

文 | 王通、邓义楠、赵斌 采编｜谢邦彦

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校对｜吴政希 图｜由受访单位提供 

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作为支撑建设海洋强国的“国家队”，广州海洋地质调查局（简称“广州海洋局”）自成立以来以国家基础性、公益性海洋地质调查以及战略性海洋矿产勘查为主要工作,在天然气水合物勘查试采、海洋基础地质、海洋油气等多个业务领域充分发挥科研实力。

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近年来，广州海洋局坚持科技创新与信息化双擎驱动，不断加强原创性、引领性科技攻关，持续发力重大科技创新平台和科技基础设施建设，近3年科学研究与试验发展经费超40亿元，助力广东点燃“科技蓝色引擎”。

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2021年底，广州海洋局迁入南沙，完成了国内最大涉海科研单位的搬迁入驻，在广东省、广州市、南沙区各级政府的大力支持下，广州海洋局深海科技创新中心纳入国务院《广州南沙深化面向世界的粤港澳全面合作总体方案》，为广东海洋强省建设注入“蓝色动力”。

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协同推进海域天然气水合物产业化 

天然气水合物（俗称“可燃冰”）被认为是21世纪的高效清洁能源，资源量相当于全球已探明化石燃料的2倍。美国、日本、韩国、印度等国家纷纷制定国家级计划，其开发利用已成为世界大国间对新能源探索的科技竞赛。

我国天然气水合物领域研究起步较晚，广州海洋局于1999年首次在南海发现了天然气水合物存在的证据，并随即开展了为期20余年的科学研究。截至目前，广州海洋局先后成功牵头实施两轮海域天然气水合物试采，天然气水合物产业化的大门正在缓缓开启。

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2017年，广州海洋局牵头实施我国海域天然气水合物首次试采初战告捷，并创造了持续时间最长、产气总量最大的世界纪录：在主动关井的情况下，连续稳产60天，产气总量30.9万立方米，持续时间和产气总量远超美国、日本、加拿大等国家实施的历次试验和试采。同时，该次试采还实现了世界范围内泥质粉砂储层类型首次成功试采。

天然气水合物试采成功

以往，美国、日本、加拿大等国家仅在开采难度较低、资源量占全球5%的砂质储层中进行过试采，而本次试采针对资源量占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物实施，实现了全程安全可控开采，甲烷无泄漏，大气、水体生态环境无污染，海底和井下未发生地质灾害。

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在首次试采中，广州海洋局初步攻克了极复杂地质条件和深水浅层工程条件下天然气水合物试采的世界性难题，为后续研究积累了大量试验数据，并实现了3项重大理论、20项关键技术、7项重大技术装备的自主创新。

2020年，广州海洋局牵头实施第二轮试采。在第一轮垂直井试采成功的基础上，为了有效提高产气规模，试采科研团队创新性地提出了利用水平井开采天然气水合物的思路，并攻克了水平井开采关键技术难题，自主研发形成了六大类32项关键技术，研发了12项核心装备，其中控制井口稳定的装置吸力锚打破了国外垄断。

利用自主研发的钻采技术，试采产气规模大幅提升，在水深1225米的南海神狐海域，试采创造了“产气总量86.14万立方米，日均产气量2.87万立方米”两项新的世界纪录，为未来天然气水合物的开采奠定了技术基础，实现“探索性试采”向“试验性试采”重大跨越，助力天然气水合物产业化迈出了关键一步。

天然气水合物试采成功

为进一步推动天然气水合物产业化进程，广州海洋局协同我国海洋科技力量推进开采技术攻关。2021年，广州海洋局获国家发展和改革委员会批复牵头建设天然气水合物勘查开发国家工程研究中心。2022年7月，依托广州海洋局组建的天然气水合物勘查开发国家工程研究中心（简称“水合物国家工程中心”）正式揭牌运行。水合物国家工程中心以广州海洋局为核心，联合青岛海洋地质研究所、北京大学深圳研究生院、中国海洋石油集团有限公司等11家高校、科研院所和企业共同推进建设，组建多学科交叉的协同创新团队，构建协同创新体系，代表了我国在天然气水合物勘查开发领域科学研究的领先水平。

水合物国家工程中心紧紧围绕推动天然气水合物勘查开发产业化需求，通过开展理论研究、技术攻关及工程化应用试验，突破海域天然气水合物勘查开发关键技术和核心装备制约，推动天然气水合物勘查开发产业化进程，为打造国际知名的海域天然气水合物勘查开发科技创新基地奠定了良好基础。

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以海洋资源环境调查检测 

助力广东海洋经济生态“两手抓”

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在天然气水合物旗帜业务之外，广州海洋局发挥专业技术优势，聚焦服务粤港澳大湾区发展，通过地质资源和环境调查，助力广东经济发创新平台展和生态文明建设。

广州海洋局参与摸清了广东省海砂资源的“家底”。埋藏海砂是重要的海砂资源赋存类型，开发环境影响相对较小，但找砂难度相对较大。勘测过程中，广州海洋局团队联合应用浅地层剖面和单道地震技术，通过浅地层剖面排除泥层、单道地震识别砂层并结合钻孔验证，有效提高了找砂成功率。同时进行了地质钻探获取样品，并开展多学科分析，包括岩矿分析和微体古生物鉴定。此外，还建立了三维地质模型，直观展示海砂矿体，并制定相关标准方案，为海砂资源勘查开发提供了有力支撑。勘测圈定了35个海砂体、估算远景资源量700亿方，累计支撑9个区块完成海砂采矿权和海域使用权挂牌出让，出让经费达150亿元，有效缓解了珠三角等地海砂资源供应紧张局面。

在粤港澳大湾区关键岸段生态修复专项调查、构建红树林宜林地评估指标体系方面，广州海洋局科研团队亦有贡献。例如南沙红树林区域项目中，广州海洋局从摸清南沙区红树林主要分布情况切入，深入了解区域内底质类型、制备群落类型、底栖生物情况及潜在隐患，并出具判断报告；随后团队开展深入研究，对在区域内采集的样品进行测试分析，综合评估恢复修复的具体措施，再辅以定期的监测与精准化修复，以保护南沙现有红树林，恢复、修复受损红树林，提升生态系统碳汇增量。调查共圈定3处南沙重点区红树林湿地修复区块，修复总面积可增加1.59平方千米，预估新增碳汇5.67万吨。

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此外，广州海洋局参与编制完成我国首套《粤港澳大湾区蓝碳资源与环境图集》，形成蓝碳资源保护与利用、生态环境质量改善、生态系统多样性和稳定性提升、生态产品价值实现以及粤港澳大湾区海洋基础地质等多源信息“一张图”，支撑《广东省海岸带综合保护与利用规划》修编；部署自主研发“南海感知预警平台”，提升我省海域船舶动态、海上自然资源勘探开发及海洋灾害的监测和预警能力，为建立海洋灾害联合监测体系奠定了基础。

坚持守正创新 

为海洋经济发展注入新动能

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广州海洋局坚持守正创新，持续加强传统优势业务的同时，积极探索海洋能源资源开发等新领域，为广东省海洋经济发展注入新动能。

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例如开展南海深层水资源调查评价与开发应用示范，服务海洋新型资源产业化发展，研发船载取水装备样机，为全国70余家高校、科研院所、企业免费提供样品，推进海洋深层水产业化发展。

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又如开展海洋温差能发电装置研发，自主研制国内首套20千瓦级海洋温差能发电原型机组首次在海洋实际工况条件下的海试成功。

广州海洋局牵头研发

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“20kW海洋漂浮式温差能发电装置”

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在南海完成海试

再如支撑粤港澳大湾区水下考古，在南海北部连续两年发现深海文物遗迹，获取一批重要文物，包括明代晚期民窑青花缠枝花纹碗、青花寿字盘、青花瓷杯等。由国家文物局指导，广州海洋局与广东省文物考古研究院等成立水下文化遗产考古协同创新实验室，挂牌大湾区水下考古国际合作中心，联合发起成立广东省海洋文化遗产科技联盟。

未来，广州海洋局将进一步贯彻落实国务院《南沙方案》关于加快深海科技创新中心重大创新平台建设的要求和广东省委“1310”具体部署，发挥在深海资源勘探开发和深海探测关键技术装备方面的优势，联合政府机构、科研院所、高校和企业等力量，构建协同科技创新机制，有力服务国家海洋强国战略和广东海洋强省建设。

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一是依托天然气水合物勘查开发国家工程研究中心，大力推进天然气水合物勘查开采先导试验区建设，全面推进海域天然气水合物第三轮试采，打造全国天然气水合物研发和商业开发总部基地。

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二是发挥技术、装备、人才、数据等优势，推动海洋科技成果转化，为海洋新能源、海洋油气、深海矿产、滨海砂矿等领域产业发展搭台赋能，在加快发展新质生产力的新要求下，实现科技和产业互促双强，支撑南沙高质量建设科技创新产业合作基地。

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