多種技術(shù)設(shè)備自主研發(fā)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程邁出關(guān)鍵一步

開采可燃冰 有望再提速（解碼）

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日前，我國(guó)海域可燃冰第二輪試采圓滿成功。經(jīng)過前期的理論研究和實(shí)驗(yàn)，這次試采創(chuàng)新利用水平井鉆采技術(shù)，使用了多種自主研發(fā)的技術(shù)設(shè)備，有效提高了產(chǎn)氣規(guī)模、開采效率。從探索性試采到試驗(yàn)性試采，我國(guó)的可燃冰產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程向前邁進(jìn)了關(guān)鍵一步，之后將繼續(xù)加強(qiáng)資源勘查，推動(dòng)科技進(jìn)步，保護(hù)海洋生態(tài)，讓這一高效清潔能源早日服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

日前，自然資源部宣布，我國(guó)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(jù)顯示，2月17日至3月30日，這次試采已持續(xù)產(chǎn)氣42天，累計(jì)產(chǎn)氣總量149.86萬(wàn)立方米、日均產(chǎn)氣量3.57萬(wàn)立方米，是第一輪60天產(chǎn)氣總量的4.8倍，創(chuàng)造了產(chǎn)氣總量、日均產(chǎn)氣量?jī)身?xiàng)世界紀(jì)錄。這是繼2017年我國(guó)首次海域可燃冰試采成功后，取得的又一項(xiàng)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(chǎn)氣規(guī)模

“此次試采創(chuàng)新利用水平井開采可燃冰?！弊匀毁Y源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局副局長(zhǎng)李金發(fā)介紹，我國(guó)海域可燃冰第一輪試采采用垂直井鉆采技術(shù)，井筒垂直穿過天然氣水合物儲(chǔ)層。而此次采用的水平井鉆采技術(shù)，井筒可橫向順層穿越，與可燃冰儲(chǔ)層接觸的面積更大，能夠有效提高產(chǎn)氣規(guī)模。

然而，相較于垂直井，水平井鉆采對(duì)技術(shù)、工藝和裝備的要求更高，難度更大，在深海淺軟地層中尚無(wú)實(shí)施先例。由于深海淺部地層松軟未固結(jié)，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(guó)地質(zhì)調(diào)查局總結(jié)分析了第一輪試采獲取的647萬(wàn)組數(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。另外，通過大量的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)和陸地、海上21口井的123次試驗(yàn)，10余次的推演，細(xì)化了3000多項(xiàng)施工環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了從垂直井向水平井鉆采技術(shù)的升級(jí)換代。

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局試采科技團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年多的集中攻關(guān)，在多個(gè)方面取得了新突破，掌握了以水平井為核心的32項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)了12項(xiàng)核心裝備，其中控制井口穩(wěn)定的裝置吸力錨打破了國(guó)外壟斷，幫助完成了第二輪試采目標(biāo)任務(wù)。

據(jù)介紹，這些核心裝備不僅可為推進(jìn)可燃冰產(chǎn)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(shè)等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，將帶動(dòng)形成新的深海技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)鏈，增強(qiáng)我國(guó)“深海進(jìn)入、深海探測(cè)、深海開發(fā)”能力。

李金發(fā)說(shuō)，我國(guó)2017年首次試采海域可燃冰，搶占了國(guó)際天然氣水合物勘查試采科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)，此次使用水平井鉆采技術(shù)成功開采海域可燃冰，國(guó)際“領(lǐng)跑”優(yōu)勢(shì)地位進(jìn)一步增強(qiáng)。這次試采成功，還進(jìn)一步促進(jìn)了我國(guó)天然氣水合物科技團(tuán)隊(duì)建設(shè)，形成了以中國(guó)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)所、油氣調(diào)查中心等中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局直屬單位為緊密層，中國(guó)石油海洋工程公司、北京大學(xué)、中集集團(tuán)等70余家單位為協(xié)作層的科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。

從探索性試采到試驗(yàn)性試采，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化

2017年我國(guó)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(lái)”的問題。而第二輪試采完成了試驗(yàn)性試采，解決的是“如何提高產(chǎn)氣規(guī)?！钡膯栴}，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。

我國(guó)海域可燃冰遠(yuǎn)景資源量約800億噸油當(dāng)量，具有廣闊的開發(fā)前景。目前通過地質(zhì)勘查，在我國(guó)海域已證實(shí)了有兩個(gè)千億立方米級(jí)的大型可燃冰礦藏。在此次試采的海域，正在積極推進(jìn)可燃冰勘查開采先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)建設(shè)，力爭(zhēng)建成具有規(guī)模產(chǎn)能的資源勘查開發(fā)示范基地。

此次試采產(chǎn)氣規(guī)模、開采效率的提升，有望推動(dòng)我國(guó)可燃冰勘查開采產(chǎn)業(yè)化駛?cè)肟燔嚨?。?jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局副局長(zhǎng)秦緒文介紹，實(shí)現(xiàn)天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化，大致可分為理論研究與模擬試驗(yàn)、探索性試采、試驗(yàn)性試采、生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采5個(gè)階段。

據(jù)了解，目前第二輪試采仍在進(jìn)行中，圍繞加快推進(jìn)可燃冰勘查開采產(chǎn)業(yè)化和實(shí)施生產(chǎn)性試采，正在進(jìn)行一些必要可行的試驗(yàn)工作，同時(shí)將對(duì)此次試采獲得的數(shù)據(jù)和技術(shù)成果進(jìn)行系統(tǒng)分析和總結(jié)，有關(guān)成果將擇機(jī)向社會(huì)發(fā)布。秦緒文坦言，推進(jìn)可燃冰勘查開采產(chǎn)業(yè)化的任務(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(zhēng)盡早實(shí)現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)開采，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。

從各個(gè)環(huán)節(jié)保護(hù)監(jiān)測(cè)，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(jié)晶物質(zhì)。天然氣水合物具有燃燒值高、污染小、儲(chǔ)量大等特點(diǎn)，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(diǎn)燃，所以被稱為“可燃冰”。

可燃冰像一個(gè)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(huì)釋放出粉塵、硫氧化物、氮氧化物等環(huán)境污染物，所以被譽(yù)為21世紀(jì)理想的清潔能源之一。

有人擔(dān)心，海域可燃冰開采會(huì)不會(huì)破壞海底結(jié)構(gòu)，甚至引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害？會(huì)不會(huì)發(fā)生甲烷泄漏，影響海洋生態(tài)環(huán)境？秦緒文說(shuō)，在工程施工過程中，確保環(huán)境安全、生產(chǎn)安全是第一要?jiǎng)?wù)。此次試采，從兩方面做好了環(huán)境保護(hù)工作。

一方面，形成了覆蓋全過程的環(huán)境保護(hù)技術(shù)，包括壓力調(diào)控、鉆井安全、流動(dòng)保障等技術(shù)，應(yīng)用到了試采的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保了地層的穩(wěn)定和環(huán)境安全。以壓力調(diào)控技術(shù)為例，它能通過精確調(diào)節(jié)儲(chǔ)層中的壓力條件提高產(chǎn)氣效率。壓差大了，就可能引發(fā)地層不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)井筒安全帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。壓差小了，產(chǎn)氣量就上不來(lái)。

另一方面，構(gòu)建了大氣、水體、海底、井下一體的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系。在試采井內(nèi)布放了多組傳感器，在試采井周、水體和水面部署了監(jiān)測(cè)設(shè)備，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層溫度壓力、地層形變、甲烷含量等情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)試采全過程的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，此次試采過程中甲烷無(wú)泄漏，未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。李金發(fā)說(shuō)，下一步將加強(qiáng)資源勘查，推動(dòng)科技進(jìn)步，保護(hù)海洋生態(tài)，力爭(zhēng)在2030年前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)，使這一高效清潔能源早日服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。