第二节 海洋矿产资源的开发与利用

油气资源的开发是一个由陆地到海洋的发展过程。1887年，在美国加利福尼亚海岸数米深的海域钻探了世界第一口海上探井，拉开了海洋石油勘探的序幕。而真正的海底油气资源的开发始于20世纪初，它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的发展过程。1920年，美国开始对其沿海的油气田进行商业性开采。由于受技术条件的限制，最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。1947年，在墨西哥湾钻出了世界上第一口海上商业性的油井。1965年，世界上第一口水深达193米的深水井的钻探，标志着海洋石油勘探进入深海。

石油是重要能源。到2015年，世界石油探明储量2259.07亿吨，天然气探明储量196.679亿立方米。从地域分布来看，亚太地区石油探明储量62.8308亿吨，西欧石油探明储量13.4939亿吨，东欧及前苏联石油探明储量163.6912亿吨，中东石油探明储量1094.8371亿吨，非洲石油探明储量171.7482亿吨，美洲石油探明储量752.4646亿吨。全球海洋石油资源量约为1350亿吨，探明储量约为380亿吨；海洋天然气资源约为140万亿立方米，探明储量约为40万亿立方米。全球海洋石油资源量，尚处于勘探早期阶段。20世纪70年代，人们开始进行500米水深以上的油气勘探活动。20世纪80年代以来，在能源危机和技术进步的刺激下，近海石油勘探与开发飞速发展，海洋石油开发迅速向大陆架挺进，逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。21世纪初，人们更是开始朝着3000米水深海域努力，近年来新增的石油探明储量很大一部分就是通过深海石油勘探发现的。

随着全球海洋油气勘探开发规模逐渐扩大，包括物探、钻井、铺管在内的各类海洋作业任务量均得到提升。以深水钻井为例，2013年较2005年的深水井数增长了83.8%，其中，勘探井所占比例呈下降趋势，开发井则增幅较大，从2005年的41%增至2013年的54%（见表2－5）。海上石油勘探开发形成了“三湾”“两海”“两湖”格局。“三湾”即波斯湾、墨西哥湾和几内亚湾，“两海”即北海和南海，“两湖”即里海和马拉开波湖。其中，波斯湾的沙特阿拉伯、卡塔尔和阿联酋，里海沿岸的哈萨克斯坦、阿塞拜疆和伊朗，北海沿岸的英国和挪威，还有美国、墨西哥、委内瑞拉、尼日利亚等，都是世界重要的海上油气勘探开发国。

表2－5 2005～2013年全球深水钻井数及分类比例

资料来源：江怀友、潘继平、邵奎龙、韩彤、管晓生著《世界海洋油气资源勘探现状》, 《中国石油企业》2008年第3期，第77～79页。

我国南海是世界四大海洋油气富集中心之一，其中70%的油气资源蕴藏在深水区。2014年8月18日，我国深水钻井平台“海洋石油981”在南海北部深水区“陵水17－2－1”井测试获得高产油气流，测试最高日产量达160万立方米。这是中国海油深水自营勘探的里程碑。该井测试成功，创下三项“第一”：我国海洋石油深水自营勘探获得了第一个高产大气田，“海洋石油981”第一次进行深水测试获圆满成功，自主研发的深水模块化测试装置第一次成功运用。至此，我国已掌握了全套深水测试技术。据官方资料显示，我国海洋石油和天然气资源量分别约为240亿吨和16万亿立方米。主要分布在渤海海域、南海东部海域、南海西部海域、东海海域等近海区域，主要油田有渤海海域的埕北油田、秦皇岛32－6油田（合作）、绥中36－1油田（自营）、锦州9－3油田（自营）、锦州20－2凝析油气田（自营）、渤中34－2/4油田（合作）、渤西油田群（自营）；南海东部海域的陆丰22－1油田（合作）、陆丰13－1油田（合作）、西江24－3油田（合作）、西江30－2油田（合作）、流花11－1油田（合作）和惠州油田（合作）；南海西部海域的崖城13－1气田（合作）、涠西南油田群（自营）、文昌13－1/2（自营）和东方1－1气田（自营）。

20世纪60年代以来，全球海洋油气生产快速增长，从20世纪60年代的日产100万桶到2005年的日产2500万桶。据英国道格拉斯数据，世界石油产量构成如下：2004年，海上石油生产占34%，陆上石油生产占66%; 2015年，海上石油生产占39%，陆上石油生产占61%。世界天然气产量构成如下：2004年，海上天然气生产占28%，陆上天然气生产占72%; 2015年，海上天然气生产占34%，陆上天然气生产占66%。海洋油气资源开发生产的比例逐年上升。在我国，情况也是如此，中海油公司2009年在产油气田有71个，5年里增加了近50%，仅2014年，中海油公司便有13个新项目投入生产；2009年中海油公司海上生产平台有146座，到2014年增至200座。

在海洋矿产资源中，滨海砂矿是仅次于海洋油气的海洋资源。世界上许多国家的土木工程施工建设项目都曾使用海砂，如英国、荷兰、日本、韩国等。荷兰是欧洲国家海砂需求量最高、开采量最大的国家之一，也是世界上最早系统性开展海砂资源调查、评价和应用的国家之一。国际海洋探测委员会的一项调查显示，从2002～2006年欧盟部分国家每年利用海砂情况可以看出，荷兰年均海砂使用量最高达2907万立方米，其次是英国1313万立方米、德国757万立方米和丹麦701万立方米；用于建筑业的比例分别是荷兰49.2%、英国66.6%和丹麦59.9%；比利时年使用量仅163万立方米，但是用于建筑业的比例高达93.8%；丹麦接近40%的海砂用于日德兰半岛海岸的修复工程；而在波兰80%的海洋集料用于海滩修复。在亚洲，日本是使用海砂历史最长的国家之一，其使用海砂混凝土可追溯到明治初期。二战后日本混凝土工程增多，从1960年起在河砂较少的地区就开始采掘利用海砂。根据日本海砂调查委员会的调查，在被调查的998个工厂中有380个混凝土工厂（占38%）用海砂，使用地区遍及北海道等大部分沿海地区。韩国自1993年开始利用海砂资源，已有大量海砂被用于混凝土骨料，其中接近70%的建筑用砂是海砂，这些海砂主要取自西南部离海岸12公里内的沿海水域。随着河砂的日益枯竭，海砂在建筑用砂中所占比例将进一步增加。除了这些建筑用砂外，已开发利用的滨海砂矿主要有金刚石、金、铂、锡等矿物数十种。2011年，鹦鹉螺矿业公司赢得太平洋西南部俾斯麦海域一片矿山的20年开采权。据称，这片矿山距离海面1.6公里，估计金矿储量为10吨，铜矿储量为12.5万吨，其中一个铜金矿项目预计将在2017年投产；韩国的深海采矿财团在汤加和斐济专属经济区内申请了矿区；新西兰一家矿企也在去年获准在该国西海岸开采铁矿石；英国政府给予美国洛克希德·马丁公司在英国的子公司海底采矿许可证，允许该公司对英国海域及周边公海海域的海底进行开采活动。2012年7月19日，国际海底管理局核准了英国海底资源有限公司、基里巴斯马拉瓦研究与勘探有限公司和比利时G-TEC海洋矿物资源公司提交的多金属结核矿区申请，并与各申请者分别签订勘探合同。1991年，中国成为继俄罗斯（前苏联）、法国、日本及印度之后的第五个在联合国海底筹委会登记注册的国际海底先驱投资者，并在2001年国际海底管理局出台多金属结核勘探规章后，与管理局签订了第一块位于东北太平洋的多金属结核勘探合同矿区，面积为7.5万平方公里；2011年，又在国际海底获得第二块享有专属勘探权和优先商业开采权的矿区，这块位于西南印度洋的多金属硫化物矿区是自国际海底管理局2010年5月7日通过《“区域”内多金属硫化物探矿和勘探规章》后接受和核准的第一份矿区申请。2014年4月29日，大洋协会和国际海底管理局签订我国第三份国际海底勘探合同，该合同区的富钴结壳矿区位于西北太平洋海山区，面积为3000平方公里。近年来，日本近海也陆续发现了一些海底矿床，其中蕴藏着丰富的铜等矿产资源。日本政府力争在21世纪20年代实现商业化开采。据日本报道，由于20世纪70年代末之前日本关闭了很多矿山，目前铜、锌、金、银等诸多矿产均依赖进口。一旦成功地在近海开采海底矿床，日本可能会甩掉“资源小国”的帽子。

海底煤矿作为一种潜在的矿产能源资源受到越来越多沿海国家的重视，澳大利亚、英国、新西兰、加拿大、智利、土耳其、日本等国均有不同规模的海底煤矿开采、开发，并为本国获得了巨大经济效益。中国也有海底煤田分布，亟待开发。

海底矿产的勘探开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程。美国正在研制用于开采3000米水深的海底热液矿的自动钻探爆破采矿技术，计划2020年投入生产。2014年4月，加拿大的鹦鹉螺矿业公司宣布，已完成组装第一套由英国制造的采矿机械部件，用于海底采矿生产作业。韩国的深海采矿财团也在汤加和斐济专属经济区内申请了矿区并进行资源勘探，于2015年进行了一个年产30万吨规模的采矿海试。斐济、所罗门群岛、汤加和瓦努阿图，这些国家均已发放了采矿执照。相关国家研发海底锰结核采矿系统，有的采用海底集矿装置、矿石垂直提升设备和海上作业平台，也有采用集矿装置、提升装置、采矿船及测量和控制装置系统的。国际上，为处理多金属结核已开发研究了不少工艺流程。继完成深海底多金属结核开采技术与装备可行性试验验证后，发达国家又广泛开展了基于海底环境控制、修复、保护，面向多矿种资源开采的技术创新。中国已经成功研制具有自主知识产权的单体设备及模型机构，主要有履带自行式复合式集矿机、水力式集矿机、水下阿基米德螺线模型行驶机构等，为海底矿产资源的开发奠定了基础。