多種技術設備自主研發(fā)，產業(yè)化進程邁出關鍵一步

開采可燃冰 有望再提速（解碼）

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日前，我國海域可燃冰第二輪試采圓滿成功。經過前期的理論研究和實驗，這次試采創(chuàng)新利用水平井鉆采技術，使用了多種自主研發(fā)的技術設備，有效提高了產氣規(guī)模、開采效率。從探索性試采到試驗性試采，我國的可燃冰產業(yè)化進程向前邁進了關鍵一步，之后將繼續(xù)加強資源勘查，推動科技進步，保護海洋生態(tài)，讓這一高效清潔能源早日服務經濟社會發(fā)展。

日前，自然資源部宣布，我國海域天然氣水合物（又稱可燃冰）第二輪試采取得圓滿成功。最新數(shù)據顯示，2月17日至3月30日，這次試采已持續(xù)產氣42天，累計產氣總量149.86萬立方米、日均產氣量3.57萬立方米，是第一輪60天產氣總量的4.8倍，創(chuàng)造了產氣總量、日均產氣量兩項世界紀錄。這是繼2017年我國首次海域可燃冰試采成功后，取得的又一項重大成果，其中有不少創(chuàng)新之處。

從垂直井到水平井，有效提高產氣規(guī)模

“此次試采創(chuàng)新利用水平井開采可燃冰。”自然資源部中國地質調查局副局長李金發(fā)介紹，我國海域可燃冰第一輪試采采用垂直井鉆采技術，井筒垂直穿過天然氣水合物儲層。而此次采用的水平井鉆采技術，井筒可橫向順層穿越，與可燃冰儲層接觸的面積更大，能夠有效提高產氣規(guī)模。

然而，相較于垂直井，水平井鉆采對技術、工藝和裝備的要求更高，難度更大，在深海淺軟地層中尚無實施先例。由于深海淺部地層松軟未固結，天然氣水合物礦藏埋深淺，水平井建井面臨著井口穩(wěn)定、井壁穩(wěn)定、造斜難度大等困難，猶如“在豆腐上打鐵，用金剛鉆繡花”，是世界性難題。

為此，在理論研究方面，中國地質調查局總結分析了第一輪試采獲取的647萬組數(shù)據，完善豐富了“系統(tǒng)成藏”和“三相控制”理論，為本輪試采提供了全方位的理論支撐。另外，通過大量的室內模擬實驗和陸地、海上21口井的123次試驗，10余次的推演，細化了3000多項施工環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了從垂直井向水平井鉆采技術的升級換代。

中國地質調查局試采科技團隊經過兩年多的集中攻關，在多個方面取得了新突破，掌握了以水平井為核心的32項關鍵技術，自主研發(fā)了12項核心裝備，其中控制井口穩(wěn)定的裝置吸力錨打破了國外壟斷，幫助完成了第二輪試采目標任務。

據介紹，這些核心裝備不僅可為推進可燃冰產業(yè)化提供有力保障，而且還可在海洋資源開發(fā)、涉海工程建設等領域中廣泛應用，將帶動形成新的深海技術裝備產業(yè)鏈，增強我國“深海進入、深海探測、深海開發(fā)”能力。

李金發(fā)說，我國2017年首次試采海域可燃冰，搶占了國際天然氣水合物勘查試采科技創(chuàng)新的制高點，此次使用水平井鉆采技術成功開采海域可燃冰，國際“領跑”優(yōu)勢地位進一步增強。這次試采成功，還進一步促進了我國天然氣水合物科技團隊建設，形成了以中國地質調查局廣州海洋地質調查局為核心層，勘探技術所、油氣調查中心等中國地質調查局直屬單位為緊密層，中國石油海洋工程公司、北京大學、中集集團等70余家單位為協(xié)作層的科技攻關團隊。

從探索性試采到試驗性試采，推進產業(yè)化

2017年我國海域天然氣水合物第一輪試采完成了探索性試采，解決了“能否安全、連續(xù)開采出來”的問題。而第二輪試采完成了試驗性試采，解決的是“如何提高產氣規(guī)?！钡膯栴}，這是天然氣水合物產業(yè)化進程中極為關鍵的一步。

我國海域可燃冰遠景資源量約800億噸油當量，具有廣闊的開發(fā)前景。目前通過地質勘查，在我國海域已證實了有兩個千億立方米級的大型可燃冰礦藏。在此次試采的海域，正在積極推進可燃冰勘查開采先導試驗區(qū)建設，力爭建成具有規(guī)模產能的資源勘查開發(fā)示范基地。

此次試采產氣規(guī)模、開采效率的提升，有望推動我國可燃冰勘查開采產業(yè)化駛入快車道。據中國地質調查局廣州海洋地質調查局副局長秦緒文介紹，實現(xiàn)天然氣水合物產業(yè)化，大致可分為理論研究與模擬試驗、探索性試采、試驗性試采、生產性試采、商業(yè)開采5個階段。

據了解，目前第二輪試采仍在進行中，圍繞加快推進可燃冰勘查開采產業(yè)化和實施生產性試采，正在進行一些必要可行的試驗工作，同時將對此次試采獲得的數(shù)據和技術成果進行系統(tǒng)分析和總結，有關成果將擇機向社會發(fā)布。秦緒文坦言，推進可燃冰勘查開采產業(yè)化的任務依然艱巨繁重，下一步還要進行生產性試采攻關，力爭盡早實現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)開采，實現(xiàn)產業(yè)化目標。

從各個環(huán)節(jié)保護監(jiān)測，確保海洋環(huán)境安全

可燃冰，是天然氣和水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質。天然氣水合物具有燃燒值高、污染小、儲量大等特點，多呈白色或淺灰色晶體，外貌類似冰雪，可以像酒精塊一樣被點燃，所以被稱為“可燃冰”。

可燃冰像一個天然氣的“壓縮包”，1立方米的可燃冰分解后可釋放出約160立方米以上的天然氣和0.8立方米的水。而且它的燃燒不會釋放出粉塵、硫氧化物、氮氧化物等環(huán)境污染物，所以被譽為21世紀理想的清潔能源之一。

有人擔心，海域可燃冰開采會不會破壞海底結構，甚至引發(fā)地質災害？會不會發(fā)生甲烷泄漏，影響海洋生態(tài)環(huán)境？秦緒文說，在工程施工過程中，確保環(huán)境安全、生產安全是第一要務。此次試采，從兩方面做好了環(huán)境保護工作。

一方面，形成了覆蓋全過程的環(huán)境保護技術，包括壓力調控、鉆井安全、流動保障等技術，應用到了試采的各個環(huán)節(jié)，確保了地層的穩(wěn)定和環(huán)境安全。以壓力調控技術為例，它能通過精確調節(jié)儲層中的壓力條件提高產氣效率。壓差大了，就可能引發(fā)地層不穩(wěn)定，會對井筒安全帶來風險。壓差小了，產氣量就上不來。

另一方面，構建了大氣、水體、海底、井下一體的環(huán)境監(jiān)測體系。在試采井內布放了多組傳感器，在試采井周、水體和水面部署了監(jiān)測設備，重點監(jiān)測儲層溫度壓力、地層形變、甲烷含量等情況，實現(xiàn)對試采全過程的各項環(huán)境指標實時監(jiān)測和預警。

監(jiān)測結果表明，此次試采過程中甲烷無泄漏，未發(fā)生地質災害。李金發(fā)說，下一步將加強資源勘查，推動科技進步，保護海洋生態(tài)，力爭在2030年前實現(xiàn)產業(yè)化目標，使這一高效清潔能源早日服務經濟社會發(fā)展。