多種技術設備自主研發，產業化進程邁出關鍵一步
開採可燃冰 有望再提速（解碼）
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日前，我國海域可燃冰第二輪試採圓滿成功。經過前期的理論研究和實驗，這次試採創新利用水平井鑽採技術，使用了多種自主研發的技術設備，有效提高了產氣規模、開採效率。從探索性試採到試驗性試採，我國的可燃冰產業化進程向前邁進了關鍵一步，之後將繼續加強資源勘查，推動科技進步，保護海洋生態，讓這一高效清潔能源早日服務經濟社會發展。
日前，自然資源部宣布，我國海域天然氣水合物（又稱可燃冰）第二輪試採取得圓滿成功。最新數據顯示，2月17日至3月30日，這次試採已持續產氣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採成功後，取得的又一項重大成果，其中有不少創新之處。
從垂直井到水平井，有效提高產氣規模
「此次試採創新利用水平井開採可燃冰。」自然資源部中國地質調查局副局長李金髮介紹，我國海域可燃冰第一輪試採採用垂直井鑽採技術，井筒垂直穿過天然氣水合物儲層。而此次採用的水平井鑽採技術，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模。
然而，相較於垂直井，水平井鑽採對技術、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。由於深海淺部地層鬆軟未固結，天然氣水合物礦藏埋深淺，水平井建井面臨著井口穩定、井壁穩定、造斜難度大等困難，猶如「在豆腐上打鐵，用金剛鑽繡花」，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採獲取的647萬組數據，完善豐富了「系統成藏」和「三相控制」理論，為本輪試採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餘次的推演，細化了3000多項施工環節，實現了從垂直井向水平井鑽採技術的升級換代。
中國地質調查局試採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，自主研發了12項核心裝備，其中控制井口穩定的裝置吸力錨打破了國外壟斷，幫助完成了第二輪試採目標任務。
據介紹，這些核心裝備不僅可為推進可燃冰產業化提供有力保障，而且還可在海洋資源開發、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鏈，增強我國「深海進入、深海探測、深海開發」能力。
李金髮說，我國2017年首次試採海域可燃冰，搶佔了國際天然氣水合物勘查試採科技創新的制高點，此次使用水平井鑽採技術成功開採海域可燃冰，國際「領跑」優勢地位進一步增強。這次試採成功，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餘家單位為協作層的科技攻關團隊。
從探索性試採到試驗性試採，推進產業化
2017年我國海域天然氣水合物第一輪試採完成了探索性試採，解決了「能否安全、連續開採出來」的問題。而第二輪試採完成了試驗性試採，解決的是「如何提高產氣規模」的問題，這是天然氣水合物產業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。在此次試採的海域，正在積極推進可燃冰勘查開採先導試驗區建設，力爭建成具有規模產能的資源勘查開發示範基地。
此次試採產氣規模、開採效率的提升，有望推動我國可燃冰勘查開採產業化駛入快車道。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，實現天然氣水合物產業化，大致可分為理論研究與模擬試驗、探索性試採、試驗性試採、生產性試採、商業開採5個階段。
據了解，目前第二輪試採仍在進行中，圍繞加快推進可燃冰勘查開採產業化和實施生產性試採，正在進行一些必要可行的試驗工作，同時將對此次試採獲得的數據和技術成果進行系統分析和總結，有關成果將擇機向社會發布。秦緒文坦言，推進可燃冰勘查開採產業化的任務依然艱巨繁重，下一步還要進行生產性試採攻關，力爭儘早實現天然氣水合物商業開採，實現產業化目標。
從各個環節保護監測，確保海洋環境安全
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、汙染小、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後可釋放出約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、氮氧化物等環境汙染物，所以被譽為21世紀理想的清潔能源之一。
有人擔心，海域可燃冰開採會不會破壞海底結構，甚至引發地質災害？會不會發生甲烷洩漏，影響海洋生態環境？秦緒文說，在工程施工過程中，確保環境安全、生產安全是第一要務。此次試採，從兩方面做好了環境保護工作。
一方面，形成了覆蓋全過程的環境保護技術，包括壓力調控、鑽井安全、流動保障等技術，應用到了試採的各個環節，確保了地層的穩定和環境安全。以壓力調控技術為例，它能通過精確調節儲層中的壓力條件提高產氣效率。壓差大了，就可能引發地層不穩定，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、井下一體的環境監測體系。在試採井內布放了多組傳感器，在試採井周、水體和水面部署了監測設備，重點監測儲層溫度壓力、地層形變、甲烷含量等情況，實現對試採全過程的各項環境指標實時監測和預警。
監測結果表明，此次試採過程中甲烷無洩漏，未發生地質災害。李金髮說，下一步將加強資源勘查，推動科技進步，保護海洋生態，力爭在2030年前實現產業化目標，使這一高效清潔能源早日服務經濟社會發展。
常 欽
（來源：人民日報）