編者按：2021年7月8日，以"碳中和與未來能源"為主題的"第三屆未來能源大會"在北京召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上，西南石油大學海洋天然氣水合物研究院院長魏納發表了"碳達峰背景下面向2035深海天然氣水合物開發戰略"的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

魏納：尊敬的各位同行、專家，今天我代表西南石油大學來談談《碳達峰背景下面向2035深海天然氣水合物開發戰略》。上午大會議程以及今天下午前面兩個報告我深受啟發，大家都注意到和關注點都聚焦在未來的新能源，特別是零碳能源的發展，今天我想談一談常規油氣領域里非常規的資源，分為三個匯報部分。

首先是研究背景概況，我們全世界根據氣候變化的要求，實際上增加低碳能源地供給也是我們國家近期能夠實現碳達峰和碳中和最有效，最便捷的路徑。從全世界幾個發展碳排放的階段來看，英美法已經在碳排放處于下降階段了，印度這樣新興大國進入排放增長階段，還有金服平臺期的中國，還有尚未啟動農業國。我們人口總量和基數特別大，導致了根據預測我們如果到2030年整個能源消費強度要達到50億噸標準煤，煤炭29億噸，石油9.2億噸，天然氣6300億立方米，總碳達到121億噸。從世界主要各國的排放強度上看，中國由于人口基數大，已經是高于世界主要國家。從我們碳排放行業分布來看，實際上主要的碳排放是由火力發電13%帶來的，因此要實現2030年碳達峰必須扭轉我們的發展方式。

隨著經濟增長和GDP的快速增加，我們國家總體碳排放強度持續攀升，盡管我們的人均碳排放強度在下降，隨著中國步入中等發達國家的階段和進程，不可回避的必須解決和回答好碳排放的問題。

從生產端人均排放量和消費端人均排放量來看，中國都高于全球平均水平，因此我們說整個減碳和碳中和的目標雄心勃勃，但又是極其艱難的。

從一次能源消費的結構中可以看出，分了四種能源轉型形勢，這是根據2020年BP世界能源統計年鑒看到的，漸進轉型、更多能源、逆全球化、快速轉型。天然氣在一次能源的高占比起到了壓艙石的作用，中國天然氣在一次能源消費占比可以看出，我們再一次能源中只有8.1%，遠低于世界水平24%，也低于美國的水平44%。但是盡管如此，我們國家在2019年天然氣對外依存度高達42.4%，一半以上來自海外。

因此黨和國家要求中國把油氣安全牢牢端在自己的手里，習近平總書記也多次做出重要指示批示，去年9月11日科學家座談會上指出，尤其勘探開發新能源技術不足。也提出三個國家安全觀：糧食安全觀、能源安全觀、金融安全觀，已經上升到國家戰略層面。

而天然氣水合物是潛力巨大的接替能源，國家《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》，國家《能源生產和消費革命戰略（2016-2030年）》年也都提出了相關的內容，要實現天然氣水合物的高效開發技術，盡早實現規模化生產。因此我們從2018年開始就由中國工程院牽頭，由西南石油大學承擔，開始了面向2035的深海天然氣水合物開發戰略的研究，主要的研究目標是跟進全球水合物開發試采研究的進展，結合我國海域水合物的特點，合理制定深海天然氣水合物高效開發的策略。

主要研究成果，什么是天然氣水合物？實際上它俗稱可燃冰。是由164方天然氣和0.8方水形成的水化合物，它主要受到溫度和壓力控制，一旦它的平衡轉變，分解出來的產物就是甲烷氣體和殘余水。而根據中國國土資源部圈定并探明的南海11個庫存區總儲量高達85萬億立方米，這是我們陸地常規天然氣資源總量的2.12倍，可以說未來可燃冰的高效開發對于緩解我們國家天然氣消費安全起到了積極的作用。

海洋天然氣水合物分成成巖型和非成巖型兩種，海洋當中主要是以非成巖型水合物為主，這個不過多解釋了，太專業了。

全球79個國家都發現了天然氣水合物，其中包括兩個海域試采區，分別是日本南部和中國南海。最早開發天然氣水合物是蘇聯在陸地凍土層麥縮雅哈氣田開采的，天然氣水合物在總氣采量中占比36%，美國也是天然氣水合物調查研究走在世界前列的國家，在2009年美國墨西哥灣就有了良好的砂巖性水合物。提到天然氣水合物不得不補充這樣一句話，海域中有天然氣水合物，天然氣來自下面的常規天然氣，只不過在上部海域由于溫度低、壓力高，形成了天然氣水合物這樣一個特殊的化石燃料品種。

2012年美國在阿拉斯加北坡成功采用了二氧化碳置換法進行濕法開采，但是因為頁巖氣的成功，美國暫緩了天然氣水合物的進程。昨天我和中石油、中石化、中海油有一個共同的油氣理事會，我也是理事會的成員。我們探討了一個觀點，"三桶油"作為油氣生產企業來說最關心的是成本的問題，盡管我們所有的新能源，我不否認它一定是未來大的發展方向，國家也有這樣的需求，但是有一點，老百姓買不買單是一個問題，因為涉及經濟上的成本，把所有降碳目標、降碳成本全部分攤到老百姓身上，老百姓是不會買賬的，企業也不會買賬。

我們看一下日本，日本是極其重視天然氣水合物資源調查和開發利用的國家，也啟動了21世紀天然氣水合物研發計劃，為期15年。這次東京奧運會上，安倍政府就提出了他們對奧運圣火要用南部的天然氣水合物的氣點，給我們國家形成了巨大的政治壓力，但是因為疫情的原因，這次它沒有采用這樣一種方式。

從2002年開始，持續到2013年，2017年5月、6月，日本已經成功實施了三次海域天然氣水合物試采，可以說日本在海域天然氣水合物的試采研究水平處于世界先進的地位。

挪威主要是集中在環境安全的監測，因為天然氣水合物的分解會造成海底巨大的地質滑坡，造成環境生態地風險。

我們國家是863、973，一直到現在的國家重點研發計劃，以及財政專項持續支持，從90年代末期就開始，一直到現在，三輪海域試采的成功，標志著也奠定這中國在天然氣水合物高效開發領域已經走在了全世界的最前沿，這是美國地質調查局官網上得出的結論。

2017年5月和2020年2月中國地質調查局牽頭在南海進行兩輪試采，第二輪最有意思，是在世界上首次采用降壓法水瓶頸技術進行了水合物試采。

對于降壓法來說是很常規的油氣試采方式，我們試采時間總長不超過2個月，最長也就是2個月，63天，為什么不能像常規油氣井持續生產十幾年、幾十年，問題在于開發方式上沒有新的突破，回答不了以下6個問題。這兒有個示意圖我們也可以看一下，對于天然氣水合物在泥線以下，300米以內層位，上面并沒有蓋層，不像典型的油氣有個大鍋蓋一樣。沒有這樣的圈屏構造，那不可避免造成局部水合物發生分解，分解出來大部分進入到海水當中，所以最大的問題在于從油氣生產角度來看，采收率極低，大部分進入到了海水，沒有生產性的采氣。另外水合物本身是固體，一旦發生分解之后產物是氣和水，導致整個生產沒有基礎，導致不能持續進行工業化生產。

另外大量天然氣到海水中，大家知道同體積天然氣溫室效應是二氧化碳的24-26倍，非常可怕。我們有沒有一些新的方法突破這一點呢？在2012年底，2013年初，中國科協副主席也是我們學校國家重點實驗室主任，周守為院士帶著我們學校提出六個利用的技術原理，首創海洋非成巖天然氣水合物的固態流化開采方法和工藝流程，這個工藝和原理是在不改變天然氣水合物的溫度、壓力的條件下，把它它破碎之后，固體的輸送進行管道輸送，把分離出來的泥沙回填到海里，最大限度保持海里的原貌。

因此我們根據固態流化開采的模擬實驗方法和技術，研制全球首套大型物理模擬實驗系統，在2017年5月南海神狐海成功實施全球首次試采，采收率達到80.1%，作為油氣開發領域來說是極高的采收率。我們整個模擬實驗系統也是獲得了中國石油化工行業協會設獎以來，16年以來唯一的技術發明特等獎。中央電視臺13臺《新聞直播間》也以我們大型物理試驗作為自然科學領域里唯一的典型代表，把論文寫的祖國大地上，鞏固學術話語權。《科學》也以年度十大科技突破為題，對西南石油大學天然氣水合物高效開發里面這個技術研究和實驗室建設、試采成果進行報道。

正是由于研究以及試采的成果，第12屆世界天然氣水合物研究與開發大會首次在中國召開，工程院李曉紅院長蒞臨大會并致辭，國內外88位專家到場。

總體來說我國天然氣水合物研究與試采從80年代到90年代跟蹤研究以來，以降壓法后來居上，固態流化法國際領先，通過中國工程院戰略支持系統ISS檢索表明，我國在該領域的論文發表數居全球第一，而我國授權發明專利也是全球第一，全國30家單位中是第一。

我國南海天然氣水合物特點主要是以泥質粉砂水合物為主，通常表現為中層水合物和下部游離氣具有縱向耦合共生關系。頁巖氣這幾年已經實現了規模化的開發，但是倒回15年前頁巖氣開發也是極不平凡的，一路走過來。天然氣水合物比頁巖氣還難，我們說整個天然氣水合物高效開發要實現規模化，可能還有至少5-10年的時間。

我們就提出了面向2035的高效開發面臨的難題和瓶頸，一個是資源等級劃分和開采模式響應關系尚未建立，根據國家標準有不同的等級劃分，我們天然氣水合物沒有，它是173個新礦種，還沒進行資源等級的劃分，所以開發模式之間的響應關系并沒有建立。

在開采過程中儲存由于溫度場和壓力場的擾動，整個儲存在開采過程中和常規油氣不一樣，整個儲存都是在蠕動、變化、分解，而我們常規油氣儲存在開發過程中可以認為它幾乎是不變的。開采過程中我們整個從水下的采油數到海底管道，到下游設施，由固相變成氣相再變成固相，還有大量的泥沙流動，水合物在成機制也不太明確，因此我們應用中國工程院戰略咨詢系統制定天然氣水合乎開發戰略和技術圖，主要熱點集中在勘探、評價、試采、輸送、測試技術，聚焦礦井分類，勘采技術，儲存評價技術，開采原理技術，環境評價技術等六項關鍵領域，我們總體定位是建立我國南海多類型水合物為勘查技術、試采技術和環境保護技術，推進天然氣水合物和常規油氣一體看他開發的進程。

我們制定了六大發展方向：第一個是制定水合物礦井分類標準，第二個是天然氣水合物室內模擬測試技術，包括大樣品快速制備、地質地球物理鉆探綜合勘探。第三個是從地質到地球物理，到鉆探，到測井一體化、高分辨的綜合勘探，是我們未來的發展方向。第四個就是從地質填點到工程填點，最后實現經濟填點的評價。同時我們提出天然氣水合物淺層氣、深層氣合采，實現單極能達到20萬方日產的最有效途徑，這也是我們中國人自己提出來的，同時該項技術也入選中國科協發布的2019年20個關鍵科學問題和工程技術難題，這也是20個里面唯一一個油氣領域。

第六個是關于環境，發展從局部到整體，短期到長期，從大氣、水體、海底到井下安全監測的全過程，全生命周期的監察技術。

因此我們建議國家面向2035分期設立重大工程和科技專項，我們說在2020年到2025年要實現以下三項任務和一項重點工程，這項重點工程是實現水合物和常規氣的合采技術。到2030年要實現五項重點任務，一項重點工程，就是建成先導示范區，實現規模化試采，助力低碳化快速達峰。到2030年有四項任務和一項重點工程，其中一項重點就是我們給國家建議，到2035年我們要全面在南海實現商業化示范區，實現商業化開采。

同時我們也提出了作為天然氣水合物高效開發這樣的國家工程，我們要發揮我們國家制度的優勢，在國家層面制定總體的戰略規劃并組織實施，同時國家加大政策和投入力度，充分激活"三桶油"央企的積極性和投資力度。同時整合全國的多方投入、研究力量分散的特點，國家層面集中組織優勢力量協同攻關，要積極加強國際合作，牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程，并提前制定研究國際標準。

提到這兒，我們這些年也和國際同行充分進行大科學工程和大科學實驗計劃的謀劃，并且正在開展實施，上個月和去年連續收到幾次世界天然氣大會組委會主席發來邀請，讓我參與到國際鉆探組織，到南極羅斯海跟他一道去進行天然氣水合物鉆探和沉船規律的研究。

我們撰寫的智庫報告被中共中央辦公廳采用，并提交中央領導，也有兩份院士建議。同時我們提出來部分重點任務也獲批國家重點研發計劃項目，獲批國家自然科學基金重大繼承研究項目，獲批省部共建協同創新中心，就是原國家協同創新和學科引資基地，最后再次衷心感謝各位專家。

提問：我想請教一下您的成本是多少，就是南海試采成本，增產技術能不能降到常規的成本？

魏納：在油氣領域里有這樣一個成本，如果我們采用常規油氣開發技術，只要是海上日產20萬立方米以上，基本上接近了最低成本。如果你產量達于20萬，基本上就不虧本，采用常規日常的技術。我們現在著力點和聚焦點主要還是在產量上，我們到2025年主要是想實現多氣合采的技術能夠工業化應用，到2030年能實現規模化，產量要上去。到2035年爭取突破經濟的制約，單方氣價格達到常規海上天然氣開發成本，是這樣概念。

秦虎：我追加一個問題，您剛才提到到2035年才能實現商業化應用，包括今天上午專家演講過程中，天然氣在未來只有10-20年的增長期，到2040年或者最樂觀的到2035年就達峰了，這種情況下大家普通可再生能源背景下，還會繼續在可燃冰領域上投入這么大力量嗎？等待它的商業化劃算不劃算？

魏納：這個并不蓋棺定論，什么時候天然氣達峰爭議很大，包括中國工程院能源礦業學會，很多院士們的爭議是很大的。天然氣達峰可能在一次能源消費占比，作為我們行內業內統一的意見要到20%，但是究竟這個時間節點，天然氣有可能在2040年，有可能在2050年，數據差異各個院士爭議很大。