三、未來(lái)海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)的趨勢(shì)
21世紀(jì)是發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，浩瀚的海洋是資源和能源的寶庫(kù)，也是人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的重要基地。當(dāng)今世界人類正面臨著日趨嚴(yán)峻的陸地資源和能源危機(jī)威脅，世界各國(guó)都把經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的希望寄托在占地球表面積71％的海洋上，越來(lái)越多的國(guó)家都把合理有序地開發(fā)利用海洋資源和能源，以及保護(hù)海洋環(huán)境作為求生存、求發(fā)展的基本國(guó)策。海洋中蘊(yùn)藏著豐富的各類礦產(chǎn)資源、能源和生物資源。20世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)科學(xué)家的積極努力使人類極大地增長(zhǎng)了對(duì)海洋資源的認(rèn)識(shí)，目前全球已興起一個(gè)開發(fā)利用和保護(hù)海洋資源、攻克海洋開發(fā)高新技術(shù)的熱潮，海洋經(jīng)濟(jì)已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)，成為我們這個(gè)時(shí)代的特征。
1．加強(qiáng)海洋資源的調(diào)查評(píng)價(jià)是實(shí)施海洋開發(fā)戰(zhàn)略的前提條件
我國(guó)的海洋國(guó)土面積很大，內(nèi)海和領(lǐng)海面積達(dá)40多萬(wàn)平方公里。內(nèi)海是內(nèi)水的一部分，是指伸入一國(guó)大陸內(nèi)部，有狹窄的水道與大洋相通，與本國(guó)領(lǐng)海相連的海域。渤海、瓊州海峽和長(zhǎng)江口、珠江口都是中國(guó)的內(nèi)海。即使不算南沙海域，中國(guó)內(nèi)海和領(lǐng)海也有38萬(wàn)平方公里，幾乎占我國(guó)陸上國(guó)土面積的30％。它們與我國(guó)960萬(wàn)平方公里的陸上國(guó)土一樣，中國(guó)擁有絕對(duì)的主權(quán)。
根據(jù)《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》和我國(guó)的主張，我國(guó)管轄的海域面積約300萬(wàn)平方公里，包括渤海的全部7萬(wàn)平方公里，黃海38萬(wàn)平方公里中我國(guó)主張的部分，東海80萬(wàn)平方公里中我國(guó)主張的部分，南海350萬(wàn)平方公里中我國(guó)主張的部分。
世界公海和國(guó)際海底是人類的共同繼承財(cái)產(chǎn)，全球的公海面積約為2.3億平方公里，公海對(duì)所有國(guó)家開放，我國(guó)享有公海，包括海底區(qū)域海洋資源開發(fā)利用的權(quán)利。
國(guó)土資源部的一項(xiàng)基本職能是進(jìn)行海洋資源調(diào)查評(píng)價(jià)。海洋資源調(diào)查就是對(duì)我國(guó)的領(lǐng)海及管轄海域的資源環(huán)境的基本特征、資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、開發(fā)利用前景，以及海洋環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行綜合調(diào)查及評(píng)價(jià)分析。海洋資源調(diào)查是人們認(rèn)識(shí)和掌握海洋資源環(huán)境要素的分布及變化規(guī)律，獲取資源環(huán)境資料的最基本最經(jīng)常的工作，是海洋科學(xué)研究、海洋資源開發(fā)利用、海洋工程技術(shù)、海洋環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)工作。
海洋開發(fā)具有重要戰(zhàn)略地位，從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，我國(guó)海洋資源調(diào)查與評(píng)價(jià)必須把海岸帶到大陸架專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的廣闊區(qū)域作為一個(gè)整體來(lái)考慮。主要任務(wù)是：根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，基本查清從海岸帶到大陸架、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)廣闊區(qū)域的海洋資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)一批新的可開發(fā)資源，重點(diǎn)是一海（渤海）、一灣（北部灣）、一峽（臺(tái)灣海峽）、三洲（黃河三角洲、長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲）；調(diào)查海岸帶、大陸架及專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)海洋資源類型、數(shù)量、特征、分布規(guī)律及開發(fā)現(xiàn)狀；開展海洋災(zāi)害類型、引發(fā)機(jī)制及變化規(guī)律研究，建立災(zāi)害及海平面變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)；調(diào)查我國(guó)海岸帶最大環(huán)境承載量；完成大陸架及專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)底土環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與功能區(qū)劃；查明軍事海洋環(huán)境與國(guó)防建設(shè)要素，為維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益、統(tǒng)籌海洋開發(fā)和整治服務(wù)。同時(shí)，開展大洋深海資源及極地的調(diào)查研究。
目前，我國(guó)的海洋資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作還剛剛開始，裝備力量都非常單薄，需要有一個(gè)大的發(fā)展。尤其需要具備不同噸位與不同功能的海洋科學(xué)考察船、資源調(diào)查船、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)船以及各種海巡船只。
2．濱海砂礦的開發(fā)將從以岸上為主轉(zhuǎn)變?yōu)樗稀⑺虏⑴e
我國(guó)人口眾多，資源相對(duì)貧乏。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速度發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求越來(lái)越大。在經(jīng)過(guò)幾十年的強(qiáng)化開采之后，濱海砂礦在岸上的部分已經(jīng)越來(lái)越少，日益嚴(yán)格的資源管理制度，將迫使人們把眼光投向水下，濱海砂礦開發(fā)的趨勢(shì)必然是水上、水下并舉。
顯然，礦業(yè)開發(fā)部門需要有更多的抓斗式和吸揚(yáng)式挖泥船及其他功率大、效率高、砂礦回收率高的海上采礦設(shè)備。
3．深海油氣資源開發(fā)迅速發(fā)展，已成趨勢(shì)
深海油氣資源潛力巨大，隨著海洋石油鉆探和開采技術(shù)及其裝備的迅速發(fā)展，海洋勘查開發(fā)深度不斷增加，海洋石油勘查開發(fā)成本不斷降低，海洋石油產(chǎn)量不斷增加。目前深海石油勘查已經(jīng)達(dá)到在2500米的深水區(qū)作業(yè)，鉆探深度達(dá)到1萬(wàn)多米；“智能完井”技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集；鉆探成本從1980年的平均每口井（深度平均在3000米以上）530萬(wàn)美元降到1999年的100-120萬(wàn)美元。目前，世界石油產(chǎn)量中約30％來(lái)自海洋石油。
深水勘探技術(shù)進(jìn)步迅速、勘查成果顯著。深海油氣鉆探始于1965年，早期鉆探深度大多限于水深600米以內(nèi)，先后探明了一批具有相當(dāng)儲(chǔ)量規(guī)模的油、氣田，包括墨西哥灣地區(qū)的布理文科爾、萊納油田，加利福尼亞地區(qū)的派因特阿古洛、佩斯卡多油田，巴西坎波斯盆地的科維納等油田，挪威的特羅爾的大型氣田。這些油氣田的發(fā)現(xiàn)表明深海油氣有巨大的資源前景。
80年代中期，深海油氣開發(fā)幾乎集中在200-600米的中深海區(qū)，主要是美國(guó)的墨西哥灣和加利福尼亞灣（400-450米）。美國(guó)在墨西哥灣水深200-400米的海區(qū)進(jìn)行石油開采，Sohio公司的油田每日每桶生產(chǎn)能力的投資為15000美元，每桶的技術(shù)開采成本只需5美元，但是需要有不打瞎井、集中開采和快速開采的有利條件來(lái)保證。一般情況下，開采一個(gè)5000萬(wàn)桶石油的油田，每日每桶生產(chǎn)能力的投資估計(jì)達(dá)20000-25000美元。在更深的海區(qū)（400-600米，甚至800米），投資會(huì)更高，北海Conoco公司的油田每日每桶生產(chǎn)能力的投資達(dá)30000美元。但是中深海區(qū)開發(fā)石油的成本和投資隨環(huán)境的不同而變化很大。到80年代末期鉆井水深已經(jīng)突破2300米，海底完井工作水深接近500米。
90年代以來(lái)，深海鉆探和開采深度進(jìn)一步擴(kuò)大，海底完井水深1991年達(dá)到752米，1997年達(dá)到1614米，1999年巴西在近海安裝的采油樹已經(jīng)達(dá)到1853米。海底完井工作將很快突破2000米，目前，可用于2500米的半潛式鉆井綜合平臺(tái)已經(jīng)研制成功，這意味著在大部分陸坡上都可以進(jìn)行油氣的勘探開發(fā)。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)20年內(nèi)將有工作水深4000-5000米的半潛式平臺(tái)出現(xiàn)。埃克森-美孚公司2000年獲得的墨西哥灣深水區(qū)塊，水深從3000米到8000米。
世界海洋平均深度約為3730米，水深0-200米僅占海洋總面積的7．49％，水深在6000米以上僅占海洋總面積的1．38％，90％以上的水深在200-6000米之間，大量海域面積等待人們開發(fā)。海洋勘查開發(fā)技術(shù)的發(fā)展是未來(lái)海洋油氣資源勘查開發(fā)的關(guān)鍵。
美國(guó)的深水油氣勘探開發(fā)進(jìn)展迅速，到1997年，水深1625米的門薩油氣田開始投產(chǎn)。墨西哥灣水深大于300米的已經(jīng)投產(chǎn)的油氣田30個(gè)。
巴西把開發(fā)深海石油當(dāng)作石油開發(fā)的重點(diǎn)，巴西國(guó)家石油公司不斷刷新世界深海油氣勘探開發(fā)的水深紀(jì)錄，巴西石油公司利用三維地震技術(shù)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大批深水油田，其中有4個(gè)是可采儲(chǔ)量大于1億噸的巨型油田，可采儲(chǔ)量共達(dá)13．51億噸。到2000年底，巴西石油公司在海上有固定大型鉆井平臺(tái)13個(gè)，大型浮動(dòng)鉆井平臺(tái)21個(gè)。巴西石油公司在深海石油開發(fā)技術(shù)上已經(jīng)處于世界領(lǐng)先的地位，并利用深水開采技術(shù)到海外尋找市場(chǎng)。
法國(guó)海洋工業(yè)的長(zhǎng)期目標(biāo)是發(fā)展水深達(dá)3000米的海底勘探和生產(chǎn)油氣能力，法國(guó)各石油公司的海洋石油勘探區(qū)分布于13個(gè)國(guó)家，總面積達(dá)230萬(wàn)平方公里。到1995年底，已經(jīng)投資85億法郎用于海底石油開采工程，開發(fā)深水開采工藝技術(shù)，提高油田采收率。法國(guó)海洋潛水技術(shù)公司的潛水作業(yè)占世界深潛作業(yè)量的30-50％，其中90％左右是海底礦產(chǎn)資源調(diào)查和深海油氣層調(diào)查。
跨國(guó)公司競(jìng)爭(zhēng)深海盆地，引發(fā)深海油氣勘探開發(fā)熱。安哥拉是世界上最具有勘探前景的熱點(diǎn)地區(qū)之一。埃克森-美孚公司擁有11個(gè)區(qū)塊的權(quán)益。并在1997-1999年期間的初探鉆井中獲得6個(gè)發(fā)現(xiàn)，勘探成功率為86％，水深都在1000-1400米之間。據(jù)估計(jì)，可采儲(chǔ)量超過(guò)20億桶油當(dāng)量，而且該區(qū)塊還有很大的勘探開發(fā)的潛力。2001年殼牌公司計(jì)劃向安哥拉深水的超深水域石油項(xiàng)目投資數(shù)十億美元。深水項(xiàng)目將成為殼牌勘探和生產(chǎn)的重點(diǎn)之一。雪佛龍-德士古公司在14區(qū)塊有數(shù)個(gè)開發(fā)項(xiàng)目，安哥拉深水石油資源是雪佛龍-德士古公司的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。尼日利亞深水區(qū)內(nèi)，殼牌公司是最大的生產(chǎn)者，大陸石油公司是進(jìn)行鉆探的跨國(guó)公司之一，擁有200億桶石油儲(chǔ)量。雪佛龍將獲得兩個(gè)新的有前景的區(qū)塊。
我國(guó)海洋石油開采技術(shù)與裝備落后，目前只能在內(nèi)海的部分海域以及南海的淺水區(qū)進(jìn)行。但隨著國(guó)際上深海油氣勘探開發(fā)熱潮的不斷發(fā)展與海洋石油開采技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的海洋石油勘探與開發(fā)活動(dòng)，也必然需要順應(yīng)這一潮流，從目前的以淺水區(qū)為主，而逐步走向深水區(qū)，由目前的以近海區(qū)為主，而逐步走向中深海區(qū)。為適應(yīng)這一戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，這個(gè)的石油工業(yè)也必須對(duì)其勘探和開發(fā)裝備進(jìn)行必要的更換。現(xiàn)在尤其迫切需要能適應(yīng)在大陸架海域活動(dòng)、水深在2500米以上的中深海域進(jìn)行作業(yè)且機(jī)動(dòng)性能比較優(yōu)異的海洋地球物理勘測(cè)船，在水深100-400米的海區(qū)進(jìn)行作業(yè)的石油開采裝備。
海底石油的開采過(guò)程包括鉆生產(chǎn)井、采油氣、集中、處理、貯存及輸送等環(huán)節(jié)。海上石油生產(chǎn)與陸地上石油生產(chǎn)所不同的是要求海上油氣生產(chǎn)設(shè)備體積小、重量輕、高效可靠、自動(dòng)化程度高、布置集中緊湊。一個(gè)全海式的生產(chǎn)處理系統(tǒng)包括：油氣計(jì)量、油氣分離穩(wěn)定、原油和天然氣凈化處理、輕質(zhì)油回收、污水處理、注水和注氣系統(tǒng)、機(jī)械采油、天然氣壓縮、火炬系統(tǒng)、貯油及外輸系統(tǒng)等。
供海上鉆生產(chǎn)井和開采油氣的工程措施主要有：①人工島，多用于近岸淺水中，較經(jīng)濟(jì)。②固定式采油氣平臺(tái)，其形式有樁式平臺(tái)（如導(dǎo)管架平臺(tái)）、拉索塔式平臺(tái)、重力式平臺(tái)（鋼筋混凝土重力式平臺(tái)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)混合的重力式平臺(tái)）。③浮式采油氣平臺(tái)：其形式又分：a.可遷移式平臺(tái)（又稱活動(dòng)式平臺(tái)），如坐底式平臺(tái)（也稱沉浮式平臺(tái)）、自升式平臺(tái)、半潛式平臺(tái)和船式平臺(tái)（即鉆井船）。b.不遷移的浮式平臺(tái)，如張力式平臺(tái)、鉸接式平臺(tái)。④海底采油裝置：采用鉆水下井口的辦法，將井口安裝在海底，開采出的油氣用管線直接送往陸上或輸入海底集油氣設(shè)施。
供開采生產(chǎn)的油氣集中、處理、轉(zhuǎn)輸、貯存和外運(yùn)的工程設(shè)施：①裝有集油氣、處理、計(jì)量以及動(dòng)力和壓縮設(shè)備的平臺(tái)。②貯油設(shè)施，包括海上儲(chǔ)油池、儲(chǔ)油罐和儲(chǔ)油船。③海底輸油氣管線。④油氣外運(yùn)碼頭，包括單點(diǎn)系泊裝置和常規(guī)的海上碼頭（有固定式和浮式兩種）。
4．海底多金屬資源的勘查、開采和冶煉技術(shù)進(jìn)一步提高
以錳多金屬結(jié)核為代表的海底固體礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用主要取決于勘查、開采和冶煉技術(shù)的進(jìn)步。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，這一方面我們?nèi)祟愐呀?jīng)取得顯著進(jìn)展。
現(xiàn)在，一般利用采礦船來(lái)開采錳團(tuán)塊。由裝有深海電視的采礦機(jī)在海底收集錳團(tuán)塊，通過(guò)軟管抽氣像吸塵器一樣，把錳團(tuán)塊經(jīng)軟管連續(xù)地吸到地面上的采礦船中，每天采礦量可達(dá)3000噸。
日本的深海礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)居世界領(lǐng)先地位，已經(jīng)研制出具有高效率及高可靠性的流體掘式采礦實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了錳結(jié)核基礎(chǔ)性冶煉技術(shù)研究、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和有效率的冶煉技術(shù)開發(fā)，并將成熟技術(shù)封存。
日本的潛水技術(shù)是世界一流的，1981年建成的第一艘2000米級(jí)潛水器“深水2000號(hào)”是多功能大型載人潛水器，下潛深度2000米。1989年又建造了“深水6500”號(hào)載人潛水器，下潛深度達(dá)6500米，并裝有聲成像聲響系統(tǒng)，即“觀測(cè)聲吶”，可獲得三維立體圖像。為了觀測(cè)全球海洋，日本于1993年研制了11000米工作水深的深海無(wú)人潛水器，同年研制了智能機(jī)器人，可在海底進(jìn)行各種海洋資源的勘探作業(yè)。
英國(guó)研究深海錳結(jié)核和結(jié)殼的生成模式，研究深海錳結(jié)核、鈷殼、硫化物或金屬沉積采礦是英國(guó)礦業(yè)公司有興趣的長(zhǎng)期戰(zhàn)略。英國(guó)在政治上和科學(xué)上介入這些資源的開發(fā)，不但能使深海采礦技術(shù)發(fā)展保持與世界同步，而且確保英國(guó)公司擁有最終開發(fā)這些資源的權(quán)利。英國(guó)深海采礦試驗(yàn)性開采系統(tǒng)由泵吸采礦式、連續(xù)鏈庫(kù)或無(wú)人遙控潛水式組成，日產(chǎn)量可達(dá)1萬(wàn)噸。英國(guó)對(duì)紅海多金屬軟泥的開發(fā)也進(jìn)行了大量的調(diào)查研究。
法國(guó)法國(guó)研制成新型深海多金屬采礦系統(tǒng)，可以從6000米的深海底高速采礦，然后按自控程序返回海面。
5．天然氣水合物的研究進(jìn)展顯著，商業(yè)開發(fā)已經(jīng)為期不遠(yuǎn)
幾項(xiàng)重要的國(guó)際合作研究項(xiàng)目和世界主要國(guó)家的研究為天然氣水合物研究進(jìn)展做出巨大貢獻(xiàn)：深海鉆探計(jì)劃／大洋鉆探計(jì)劃（DSDP／ODP）調(diào)查世界海洋天然氣水合物的分布，阿拉斯加天然氣水合物研究項(xiàng)目研究一個(gè)地區(qū)天然氣水合物的可能成因模式、埋藏深度、厚度、區(qū)域分布及資源量等，為今后的進(jìn)一步勘探開發(fā)作了大量前期工作；四國(guó)聯(lián)合國(guó)際合作項(xiàng)目因深鉆和淺層取樣的成功，從不同角度研究海洋氣水合物組成和成分、產(chǎn)出狀況、在沉積物中的分布等一系列相關(guān)問題；三國(guó)麥肯齊天然氣水合物研究項(xiàng)目實(shí)施鉆探研究天然氣水合物儲(chǔ)層，評(píng)價(jià)原始天然氣水合物的性質(zhì)，評(píng)估電纜測(cè)井儀器表征水合物的能力，計(jì)算了鉆井周圍1平方公里范圍內(nèi)水合物中天然氣儲(chǔ)量。
美國(guó)2000年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了“天然氣水合物研究與開發(fā)法”，目的是支持更好地認(rèn)識(shí)天然氣水合物、含天然氣水合物沉積物、全球天然氣水合物儲(chǔ)層與世界海洋及大氣圈間的相互作用的特性等研究項(xiàng)目，以達(dá)到兩個(gè)重要的能源供應(yīng)目標(biāo)：第一，為了保證鉆透上覆在海底天然水合物的覆蓋層所需要的深水油氣研發(fā)作業(yè)的安全；第二，到2015年，通過(guò)研究，提高地質(zhì)認(rèn)識(shí)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣水合物礦床的商業(yè)開發(fā)，以保證美國(guó)的天然氣長(zhǎng)期供應(yīng)。
日本的天然氣水合物研究在世界處于領(lǐng)先地位。2001年，日本完成了分別在加拿大北部馬更些三角洲陸上鉆探井和在日本近海水域深水鉆探井的分析研究，分析結(jié)果使日本受到激勵(lì)，計(jì)劃于2002年在已探明的天然氣水合物氣田進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)開發(fā)，到2010年實(shí)現(xiàn)對(duì)其海域的天然氣水合物資源進(jìn)行商業(yè)性開發(fā)。
加拿大在胡安-德富卡洋中脊斜坡區(qū)的工作引人注目，天然氣水合物評(píng)價(jià)儲(chǔ)量為1800億噸石油當(dāng)量。在加拿大西北部永久凍土帶鉆探的麥肯齊河三角洲MallikZL-38井深1150米處取得的37米巖心保留了天然氣水合物層序互層的特征。
開采天然氣水合物需要有專門的設(shè)備，我們對(duì)此正予以密切的關(guān)注。
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