中國(guó)可燃冰試采技術(shù)裝備完全自主創(chuàng)新

　　5月18日，中國(guó)南海神狐海域可燃冰試采實(shí)現(xiàn)連續(xù)187個(gè)小時(shí)的穩(wěn)定產(chǎn)氣。這是中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)海域可燃冰試采成功，是“中國(guó)理論”“中國(guó)技術(shù)”“中國(guó)裝備”凝結(jié)而成的突出成就，將對(duì)全球能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

　　● 神狐海域可燃冰儲(chǔ)量只是中國(guó)儲(chǔ)量的“冰山一角”

　　直升機(jī)從珠海九州機(jī)場(chǎng)起飛，飛行約90分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)就見到蔚藍(lán)的海面中巍然佇立著的高高的鉆井平臺(tái)，這里就是我國(guó)首次完成可燃冰調(diào)查的神狐海域，也是我國(guó)首次進(jìn)行可燃冰試采的海域。

　　“對(duì)于海洋可燃冰的研究，我國(guó)是從1995年開始的，并于2007年5月成功獲取了可燃冰實(shí)物樣品，成為世界上第四個(gè)通過國(guó)家級(jí)開發(fā)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)可燃冰的國(guó)家。”試采現(xiàn)場(chǎng)指揮部總指揮葉建良介紹說。

　　2010年底，由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局完成的《南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報(bào)告》通過終審，科考人員在我國(guó)南海北部神狐海域鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)圈定11個(gè)可燃冰礦體，顯現(xiàn)出良好的資源潛力。“海洋六號(hào)”入列后，再次深入南海北部區(qū)域進(jìn)行新一輪精確調(diào)查，調(diào)查海域包括瓊東南海域、西沙海域、神狐海域和東沙海域等區(qū)域，調(diào)查的重點(diǎn)是在南海北部前期勘探的基礎(chǔ)上圈定重點(diǎn)勘探區(qū)域。南海北部神狐海域作為可燃冰富集區(qū)，是調(diào)查重點(diǎn)之一。

　　據(jù)了解，研究人員在140平方公里的鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)圈定出11個(gè)可燃冰礦體，含礦區(qū)總面積約22平方公里，礦層平均有效厚度約20米，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量約194億立方米；鉆探區(qū)水合物富集層位氣體主要為甲烷，其平均含量高達(dá)98.1%，主要為微生物成因氣。

　　神狐海域可燃冰儲(chǔ)量還只是我國(guó)可燃冰蘊(yùn)藏量的“冰山一角”。在西沙海槽，科考人員已初步圈出可燃冰分布面積5242平方公里，其資源估算達(dá)4.1萬億立方米；在南海其他海域，同樣也有天然氣水合物存在的必備條件……

　　● 實(shí)現(xiàn)了勘查開發(fā)理論、技術(shù)、工程、裝備完全自主創(chuàng)新

　　可燃冰儲(chǔ)量豐富，但是如果一直躺在南海海底，就發(fā)揮不了其價(jià)值。但可燃冰開采難度巨大，迄今鮮有國(guó)家嘗試。

　　全球天然氣水合物研發(fā)活躍的國(guó)家主要有中國(guó)、美國(guó)、日本、加拿大、韓國(guó)和印度等。其中，美國(guó)、加拿大在陸地上進(jìn)行過試采，但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽進(jìn)行了海上試采，但因出砂等技術(shù)問題失敗。2017年4月，日本在同一海域進(jìn)行第二次試采，第一口試采井累計(jì)產(chǎn)氣3.5萬立方米，5月15日，再次因出砂問題而中止產(chǎn)氣。

　　“此次試采實(shí)現(xiàn)了中國(guó)可燃冰勘查開發(fā)理論、技術(shù)、工程、裝備的完全自主創(chuàng)新，在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從‘跟跑’到‘領(lǐng)跑’的跨越。” 葉建良說。

　　“通過這次試采，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了可燃冰全流程試采核心技術(shù)的重大突破，形成了國(guó)際領(lǐng)先的新型試采工藝。”試采現(xiàn)場(chǎng)指揮部辦公室副主任謝文衛(wèi)說。

　　南海神狐海域的天然氣水合物泥質(zhì)粉砂型儲(chǔ)層類型，資源量在世界上占比超過90%，是我國(guó)主要的儲(chǔ)集類型。這是我國(guó)首次，也是世界第一次成功實(shí)現(xiàn)該類型資源安全可控開采，為天然氣水合物廣泛開發(fā)利用提供了技術(shù)儲(chǔ)備，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，“我們提出‘地層流體抽取試采法’，有效解決了儲(chǔ)層流體控制與可燃冰穩(wěn)定持續(xù)分解難題。我們成功研發(fā)了儲(chǔ)層改造增產(chǎn)、可燃冰二次生成預(yù)防、防砂排砂等開采測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)，其中很多技術(shù)都超出了石油工業(yè)的防砂極限。”謝文衛(wèi)說。

　　此次水合物試采作業(yè)，大量國(guó)產(chǎn)化裝備成功投入應(yīng)用，充分表明“中國(guó)制造”已走在世界的前列。首先，必須要點(diǎn)贊的是試采作業(yè)最重要的“大國(guó)重器”——我國(guó)最新研制成功的世界最大、鉆井深度最深的海上鉆井平臺(tái)“藍(lán)鯨一號(hào)”，這個(gè)凈重超過4.3萬噸、37層樓高的龐然大物今年2月剛“誕生”，就從中國(guó)煙臺(tái)起航，于3月28日抵達(dá)神狐海域?qū)嵤┰嚥伞Ｔ撈脚_(tái)是目前全球最先進(jìn)的雙井架半潛式鉆井平臺(tái)，可適用于全球任何深海作業(yè)。

　　● 監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，試采整個(gè)過程安全、友好、可控、環(huán)保

　　試采可燃冰，外界一直有一個(gè)聲音，就是會(huì)不會(huì)對(duì)周邊海域的環(huán)境造成影響。

　　由于甲烷是比二氧化碳更高效的溫室氣體，因此天然氣水合物的環(huán)境問題一直是人們關(guān)心的一個(gè)重要問題。我國(guó)海域天然氣水合物試采，同樣非常重視環(huán)境問題，為此投入人力物力進(jìn)行了研究。

　　2011年6月至2017年3月，南海水合物環(huán)評(píng)項(xiàng)目組在神狐水合物區(qū)先后共組織了10個(gè)航次的野外調(diào)查工作，對(duì)南海神狐水合物試采區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的多年度的調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括海底工程地質(zhì)特征、地質(zhì)災(zāi)害特征、海底環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化學(xué)及水文特征、海表大氣甲烷含量特征等，基本查明了水合物試采區(qū)的海洋環(huán)境特征，同時(shí)，發(fā)展了一系列我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水合物環(huán)境評(píng)價(jià)技術(shù)，為水合物試采、開發(fā)提供了良好基礎(chǔ)。

　　水合物試采的環(huán)境問題，主要是試采過程中是否發(fā)生不可控的水合物分解，導(dǎo)致甲烷泄漏，從而引起海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，甚至是甲烷泄漏到海洋或者大氣中而引起環(huán)境問題。針對(duì)這些問題，在試采過程中，一方面根據(jù)水合物區(qū)海底地形地貌特征、工程地質(zhì)特征、水合物儲(chǔ)層特征，通過合理設(shè)計(jì)井位及降壓方案，從工程設(shè)計(jì)上避免發(fā)生甲烷泄漏所引發(fā)的環(huán)境問題和災(zāi)害問題，另一方面通過布設(shè)海底地形、氣體滲漏等監(jiān)測(cè)設(shè)備，構(gòu)建了海水—海底—井下一體化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩(wěn)定性參數(shù)的實(shí)時(shí)、全過程監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示試采未對(duì)周邊大氣和海洋環(huán)境造成影響，整個(gè)過程安全、友好、可控、環(huán)保。

　　本次開采試驗(yàn)為后續(xù)研究提出了很多課題。下一步重點(diǎn)是研究如何解決本次試驗(yàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的一些問題，并在之后3—5年內(nèi)開展第二次試采，進(jìn)一步為商業(yè)化開采打好技術(shù)鋪墊。如，試采過程中，由于地層復(fù)雜而導(dǎo)致施工困難很大，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集需要面對(duì)高排量與低排量鉆進(jìn)之間的矛盾；泥漿比重配值、鉆井安全及地層防漏失問題的協(xié)調(diào)；地層可動(dòng)水含量少對(duì)測(cè)試過程控制造成的困難，以及如何解決長(zhǎng)期開采防砂、穩(wěn)產(chǎn)等難題，都是本次試采遇到的需要通過后續(xù)研究來解決的問題。