中國可燃冰試采技術(shù)裝備完全自主創(chuàng )新 整個(gè)過(guò)程環(huán)保

5月18日，中國南海神狐海域可燃冰試采實(shí)現連續187個(gè)小時(shí)的穩定產(chǎn)氣。這是中國首次實(shí)現海域可燃冰試采成功，是“中國理論”“中國技術(shù)”“中國裝備”凝結而成的突出成就，將對全球能源生產(chǎn)和消費革命產(chǎn)生深遠影響。

● 神狐海域可燃冰儲量只是中國儲量的“冰山一角”

直升機從珠海九州機場(chǎng)起飛，飛行約90分鐘，遠遠就見(jiàn)到蔚藍的海面中巍然佇立著(zhù)的高高的鉆井平臺，這里就是我國首次完成可燃冰調查的神狐海域，也是我國首次進(jìn)行可燃冰試采的海域。

“對于海洋可燃冰的研究，我國是從1995年開(kāi)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(guò)國家級開(kāi)發(fā)項目發(fā)現可燃冰的國家。”試采現場(chǎng)指揮部總指揮葉建良介紹說(shuō)。

2010年底，由廣州海洋地質(zhì)調查局完成的《南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報告》通過(guò)終審，科考人員在我國南海北部神狐海域鉆探目標區內圈定11個(gè)可燃冰礦體，顯現出良好的資源潛力。“海洋六號”入列后，再次深入南海北部區域進(jìn)行新一輪精確調查，調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域，調查的重點(diǎn)是在南海北部前期勘探的基礎上圈定重點(diǎn)勘探區域。南海北部神狐海域作為可燃冰富集區，是調查重點(diǎn)之一。

據了解，研究人員在140平方公里的鉆探目標區內圈定出11個(gè)可燃冰礦體，含礦區總面積約22平方公里，礦層平均有效厚度約20米，預測儲量約194億立方米；鉆探區水合物富集層位氣體主要為甲烷，其平均含量高達98.1%，主要為微生物成因氣。

神狐海域可燃冰儲量還只是我國可燃冰蘊藏量的“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4.1萬(wàn)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)現了勘查開(kāi)發(fā)理論、技術(shù)、工程、裝備完全自主創(chuàng )新

可燃冰儲量豐富，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(kāi)采難度巨大，迄今鮮有國家嘗試。

全球天然氣水合物研發(fā)活躍的國家主要有中國、美國、日本、加拿大、韓國和印度等。其中，美國、加拿大在陸地上進(jìn)行過(guò)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(wèn)題失敗。2017年4月，日本在同一海域進(jìn)行第二次試采，第一口試采井累計產(chǎn)氣3.5萬(wàn)立方米，5月15日，再次因出砂問(wèn)題而中止產(chǎn)氣。

“此次試采實(shí)現了中國可燃冰勘查開(kāi)發(fā)理論、技術(shù)、工程、裝備的完全自主創(chuàng )新，在這一領(lǐng)域實(shí)現了從‘跟跑’到‘領(lǐng)跑’的跨越。” 葉建良說(shuō)。

“通過(guò)這次試采，中國實(shí)現了可燃冰全流程試采核心技術(shù)的重大突破，形成了國際領(lǐng)先的新型試采工藝。”試采現場(chǎng)指揮部辦公室副主任謝文衛說(shuō)。

南海神狐海域的天然氣水合物泥質(zhì)粉砂型儲層類(lèi)型，資源量在世界上占比超過(guò)90%，是我國主要的儲集類(lèi)型。這是我國首次，也是世界第一次成功實(shí)現該類(lèi)型資源安全可控開(kāi)采，為天然氣水合物廣泛開(kāi)發(fā)利用提供了技術(shù)儲備，積累了寶貴經(jīng)驗，“我們提出‘地層流體抽取試采法’，有效解決了儲層流體控制與可燃冰穩定持續分解難題。我們成功研發(fā)了儲層改造增產(chǎn)、可燃冰二次生成預防、防砂排砂等開(kāi)采測試關(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。”謝文衛說(shuō)。

此次水合物試采作業(yè)，大量國產(chǎn)化裝備成功投入應用，充分表明“中國制造”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“大國重器”——我國最新研制成功的世界最大、鉆井深度最深的海上鉆井平臺“藍鯨一號”，這個(gè)凈重超過(guò)4.3萬(wàn)噸、37層樓高的龐然大物今年2月剛“誕生”，就從中國煙臺起航，于3月28日抵達神狐海域實(shí)施試采。該平臺是目前全球最先進(jìn)的雙井架半潛式鉆井平臺，可適用于全球任何深海作業(yè)。

● 監測結果顯示，試采整個(gè)過(guò)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(wèn)題一直是人們關(guān)心的一個(gè)重要問(wèn)題。我國海域天然氣水合物試采，同樣非常重視環(huán)境問(wèn)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)評項目組在神狐水合物區先后共組織了10個(gè)航次的野外調查工作，對南海神狐水合物試采區進(jìn)行了系統的多年度的調查，調查內容包括海底工程地質(zhì)特征、地質(zhì)災害特征、海底環(huán)境監測、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的海洋環(huán)境特征，同時(shí)，發(fā)展了一系列我國自主知識產(chǎn)權的水合物環(huán)境評價(jià)技術(shù)，為水合物試采、開(kāi)發(fā)提供了良好基礎。

水合物試采的環(huán)境問(wèn)題，主要是試采過(guò)程中是否發(fā)生不可控的水合物分解，導致甲烷泄漏，從而引起海底滑坡等地質(zhì)災害，甚至是甲烷泄漏到海洋或者大氣中而引起環(huán)境問(wèn)題。針對這些問(wèn)題，在試采過(guò)程中，一方面根據水合物區海底地形地貌特征、工程地質(zhì)特征、水合物儲層特征，通過(guò)合理設計井位及降壓方案，從工程設計上避免發(fā)生甲烷泄漏所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題和災害問(wèn)題，另一方面通過(guò)布設海底地形、氣體滲漏等監測設備，構建了海水—海底—井下一體化環(huán)境安全監測體系，實(shí)現對溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩定性參數的實(shí)時(shí)、全過(guò)程監測。監測結果顯示試采未對周邊大氣和海洋環(huán)境造成影響，整個(gè)過(guò)程安全、友好、可控、環(huán)保。

本次開(kāi)采試驗為后續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當中發(fā)現的一些問(wèn)題，并在之后3—5年內開(kāi)展第二次試采，進(jìn)一步為商業(yè)化開(kāi)采打好技術(shù)鋪墊。如，試采過(guò)程中，由于地層復雜而導致施工困難很大，測井數據采集需要面對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(wèn)題的協(xié)調；地層可動(dòng)水含量少對測試過(guò)程控制造成的困難，以及如何解決長(cháng)期開(kāi)采防砂、穩產(chǎn)等難題，都是本次試采遇到的需要通過(guò)后續研究來(lái)解決的問(wèn)題。