[科普中國]-我國海域可燃冰試采再傳捷報！

2017年，一個新奇的名字——“天然氣水合物”闖入人們眼中。它還有個更通俗易懂的名字，可燃冰。就在這一年的5月18日，自然資源部（原國土資源部）宣布，我國海域天然氣水合物首次試采成功。這次試采是我國首次、也是世界首次成功實現(xiàn)資源量占全球90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開采。

時隔近三年，捷報再次傳來！

2020年3月26日，由自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織實施的我國海域天然氣水合物第二輪試采日前取得成功。

第二輪試采平臺“藍(lán)鯨II號”噴出的火焰（圖片來源：廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局供圖，新華社發(fā)）

在水深1225米的南海神狐海域，第二輪試采創(chuàng)造了“產(chǎn)氣總量86.14萬立方米，日均產(chǎn)氣量2.87萬立方米”兩項新的世界紀(jì)錄，攻克了深海淺軟地層水平井鉆采核心技術(shù)，實現(xiàn)了從“探索性試采”向“試驗性試采”的重大跨越，向產(chǎn)業(yè)化邁出了極為關(guān)鍵的一步。

為什么我們要勘查、開采可燃冰？

前面提到過，可燃冰只是俗稱，它的學(xué)名是天然氣水合物，是由天然氣與水在高壓和低溫條件下形成的一種固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，分解為氣體后，甲烷含量一般在80%以上，最高可達(dá)99.9%，所以也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物。又因為天然氣水合物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，所以也有人叫它"可燃冰"。

根據(jù)理論計算，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1立方米的可燃冰可釋放出160-180立方米的甲烷氣和0.8立方米的水，可以說可燃冰就像一個天然氣的“壓縮包”，燃燒后生成二氧化碳和水，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(jì)理想的清潔能源之一。而且，據(jù)專家預(yù)測，可燃冰資源量巨大，被國際公認(rèn)為未來重要的戰(zhàn)略性接替能源。

能源對于經(jīng)濟發(fā)展和國家安全的重要性不言而喻。1999年，我國開始天然氣水合物調(diào)查；2002年，開始設(shè)立天然氣水合物勘查專項，正式踏上了多學(xué)科、多手段開展天然氣水合物資源調(diào)查的艱辛歷程。如今在地質(zhì)人的共同努力下，這一領(lǐng)域?qū)医Y(jié)碩果。

第二次試采取得了什么樣的成果？

在自然資源部于3月26日召開的我國海域天然氣水合物第二輪試采成果匯報視頻會上，我們了解到，中國地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合中國石油天然氣集團、北京大學(xué)等國內(nèi)外70余家單位近千名業(yè)務(wù)骨干，經(jīng)過兩年多的集中攻關(guān)，2019年10月正式啟動第二輪試采海上作業(yè)。試采團隊克服了無先例可循、惡劣海況等困難，尤其是施工關(guān)鍵期正值新冠疫情防控最吃勁階段，試采現(xiàn)場指揮部全面精準(zhǔn)落實各項防控措施，保障正常生產(chǎn)作業(yè)，于2020年2月17日試采點火，持續(xù)至3月18日完成預(yù)定目標(biāo)任務(wù)。

第二輪試采平臺“藍(lán)鯨II號”（圖片來源：廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局供圖，新華社發(fā)）

據(jù)介紹，此次試采取得一系列重大突破。

一是創(chuàng)造了“產(chǎn)氣總量、日均產(chǎn)氣量”兩項世界紀(jì)錄，實現(xiàn)了從“探索性試采”向“試驗性試采”的重大跨越。本輪試采1個月產(chǎn)氣總量86.14萬立方米、日均產(chǎn)氣量2.87萬立方米，是第一輪60天產(chǎn)氣總量的2.8倍。試采攻克了深海淺軟地層水平井鉆采關(guān)鍵核心技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)氣規(guī)模大幅提升，為生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，也讓我國成為了全球首個采用水平井鉆采技術(shù)試采海域天然氣水合物的國家。

二是自主研發(fā)了一套實現(xiàn)天然氣水合物勘查開采產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)裝備體系，大大提高了深海探測與開發(fā)能力。試采形成了六大類32項關(guān)鍵技術(shù)，其中6項領(lǐng)先優(yōu)勢明顯；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。這些技術(shù)裝備不僅為推進(jìn)天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化提供了有力保障，而且在海洋資源開發(fā)、涉海工程等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

三是創(chuàng)建了獨具特色的環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測體系，進(jìn)一步證實了天然氣水合物綠色開發(fā)的可行性。自主創(chuàng)新形成了環(huán)境風(fēng)險防控技術(shù)體系，構(gòu)建了大氣、水體、海底、井下“四位一體”環(huán)境監(jiān)測體系。監(jiān)測結(jié)果表明，試采過程中，甲烷無泄漏，也未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

為什么第一次試采成功后，還要進(jìn)行第二輪試采？

這就要說到天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化的問題。再好的能源，如果不能產(chǎn)業(yè)化，也將是鏡中月、水中花。為了實現(xiàn)天然氣水合物的產(chǎn)業(yè)化，大致需要經(jīng)過理論研究與模擬試驗、探索性試采、試驗性試采、生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采5個階段。

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”，解決的是“能否安全、連續(xù)開采出來”的問題。2020年的第二輪試采完成了“試驗性試采”，解決的是“如何提高產(chǎn)氣規(guī)模”的問題，這是天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中極為關(guān)鍵的一步。

第一次試采后，中國地質(zhì)調(diào)查局為第二次試采做了哪些事？

第一次試采成功后，中國地質(zhì)調(diào)查局貫徹落實中共中央、國務(wù)院2017年5月18日賀電精神，積極做好第二輪試采理論技術(shù)攻關(guān)和工程準(zhǔn)備。成立第二輪試采現(xiàn)場指揮部，統(tǒng)一指揮，集智攻關(guān)，形成了以中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局為核心層，勘探技術(shù)研究所、油氣資源調(diào)查中心等局直屬單位為緊密層，北京大學(xué)等科研單位為協(xié)作層的科技攻關(guān)團隊。

在試采思路方面，創(chuàng)新提出利用水平井開采天然氣水合物的思路。因為水平井穿越儲層的長度更長，與儲層的接觸面積更大，從而能夠有效提高產(chǎn)氣規(guī)模。但是，水平井對技術(shù)、工藝和裝備的要求更高，施工難度更大，尤其是在深海淺軟地層中實現(xiàn)水平井鉆采，面臨井口穩(wěn)定、井壁穩(wěn)定、儲層改造等一系列世界性難題。圍繞這些難題，開展了有針對性的理論技術(shù)研究。

在理論研究方面，深入總結(jié)分析了第一輪試采獲取的647萬數(shù)據(jù)，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。

在技術(shù)攻關(guān)方面，充分發(fā)揮中國地質(zhì)調(diào)查局整體業(yè)務(wù)優(yōu)勢，建立了陸地、海上5個試驗場，自主創(chuàng)新，聯(lián)合攻關(guān)，優(yōu)化完善水平井鉆井工藝，錘煉工藝技術(shù)細(xì)節(jié)，遵循認(rèn)識、實踐、再認(rèn)識、再實踐的科學(xué)探索規(guī)律，經(jīng)過不懈攻關(guān)和努力，最終形成了以水平井為核心的32項關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)了以吸力錨為代表的12項核心裝備。

在工程準(zhǔn)備方面，為做好工程準(zhǔn)備，試采科研團隊經(jīng)過反復(fù)研究、推演和模擬演練，細(xì)化了施工細(xì)節(jié)。優(yōu)選“藍(lán)鯨Ⅱ號”鉆井平臺作為試采平臺，并設(shè)立前方基地，完成長線和大宗物資采購，落實海上作業(yè)保障條件。

在工程施工方面，試采科研團隊克服了無先例可循、惡劣海況等困難，特別是施工關(guān)鍵期正值新冠疫情防控最吃勁階段，現(xiàn)場指揮部全面精準(zhǔn)落實各項防控措施，保障了海上工程施工安全順利實施，完成了水平井鉆完井、監(jiān)測井等作業(yè)。

在試采實施方面，利用自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，精心開展試采測試作業(yè)和環(huán)境監(jiān)測。通過不懈努力，試采持續(xù)產(chǎn)氣30天，創(chuàng)造了產(chǎn)氣總量86.14萬立方米、日均產(chǎn)氣量2.87萬立方米兩項新的世界紀(jì)錄，圓滿完成目標(biāo)任務(wù)。

未完待續(xù)的故事

我國海域天然氣水合物第二輪試采取得成功，進(jìn)一步增強了我國天然氣水合物科技創(chuàng)新能力的國際“領(lǐng)跑”優(yōu)勢地位。

目前，第二輪試采仍在進(jìn)行中，科技人員將圍繞加快推進(jìn)天然氣水合物勘查開采產(chǎn)業(yè)化和實施生產(chǎn)性試采進(jìn)行必要的試驗工作。同時，我們還應(yīng)該認(rèn)識到，推進(jìn)天然氣水合物勘查開采產(chǎn)業(yè)化后續(xù)任務(wù)依然艱巨繁重，下一步還要進(jìn)行生產(chǎn)性試采攻關(guān)，力爭盡早實現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)開采。讓我們共同期待！