17日，“藍(lán)鯨一號(hào)”海上鉆井平臺(tái)可燃冰開采現(xiàn)場。廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局供圖

可燃冰又稱天然氣水合物，是一種甲烷和水分子在低溫高壓情況下結(jié)合在一起的化合物，被看作是有望取代煤、石油的新能源

勘探顯示，南海神狐海域有11個(gè)礦體、面積128平方公里，資源儲(chǔ)存量1500億立方米，相當(dāng)于1.5億噸石油儲(chǔ)量

從5月10日起，國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局從我國南海神狐海域水深1266米海底以下203—277米的可燃冰礦藏開采出天然氣。截至5月17日15時(shí)，總量試采12萬立方米，最高產(chǎn)量達(dá)3.5萬立方米/天，平均日產(chǎn)超過1.6萬立方米，其中甲烷含量最高達(dá)99.5%。

這是我國首次海域可燃冰試采成功，這一成果對(duì)促進(jìn)我國能源安全保障、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，甚至對(duì)改變世界能源供應(yīng)格局，都具有里程碑意義。

神狐海域可燃冰儲(chǔ)量只是我國可燃冰蘊(yùn)藏量的冰山一角

直升機(jī)從珠海九州機(jī)場起飛，飛行約90分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)就見到蔚藍(lán)的海面中巍然佇立著的37層樓高的鉆井平臺(tái)，這里就是我國首次完成可燃冰調(diào)查的神狐海域，也是我國首次進(jìn)行可燃冰試采的海域。

“對(duì)于海洋可燃冰的研究，我國是從1995年開始的，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)通過國家級(jí)開發(fā)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)可燃冰的國家。”試采現(xiàn)場指揮部總指揮葉建良介紹說。

可燃冰，又稱天然氣水合物，它是一種甲烷和水分子在低溫高壓的情況下結(jié)合在一起的化合物，因形似冰塊卻能燃燒而得名，是一種燃燒值高、清潔無污染的新型能源，分布廣泛而且儲(chǔ)量巨大。1立方米的可燃冰分解后可釋放出約0.8立方米的水和164立方米的天然氣，能量密度高，資源潛力巨大，估算其資源量相當(dāng)于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍，科學(xué)家們甚至認(rèn)為它是能夠滿足人類使用1000年的新能源，是今后替代石油、煤等傳統(tǒng)能源的首選。

2010年底，由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局完成的《南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報(bào)告》通過終審，科考人員在我國南海北部神狐海域鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)圈定11個(gè)可燃冰礦體，顯現(xiàn)出良好的資源潛力。“海洋六號(hào)”入列后，再次深入南海北部區(qū)域進(jìn)行新一輪精確調(diào)查，調(diào)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(qū)域，調(diào)查的重點(diǎn)是在南海北部前期勘探的基礎(chǔ)上圈定重點(diǎn)勘探區(qū)域。

試采現(xiàn)場指揮部地質(zhì)組組長陸敬安說，勘探顯示，神狐海域有11個(gè)礦體、面積128平方公里，資源儲(chǔ)存量1500億立方米，相當(dāng)于1.5億噸石油儲(chǔ)量，“成功試采意味著這些儲(chǔ)量都有望轉(zhuǎn)化成可利用的寶貴能源”。

神狐海域可燃冰儲(chǔ)量還只是我國可燃冰蘊(yùn)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；在南海其他海域，同樣也有天然氣水合物存在的必備條件……

此次試采實(shí)現(xiàn)了勘查開發(fā)理論、技術(shù)、工程、裝備的完全自主創(chuàng)新

可燃冰儲(chǔ)量豐富，但是如果一直只躺在南海海底，則發(fā)揮不了其價(jià)值。但可燃冰開采難度巨大，迄今鮮有國家嘗試。

全球可燃冰研發(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(jì)產(chǎn)氣3.5萬立方米，5月15日再次因出砂問題而中止產(chǎn)氣。

“此次試采實(shí)現(xiàn)了中國可燃冰勘查開發(fā)理論、技術(shù)、工程、裝備的完全自主創(chuàng)新，在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。” 葉建良介紹。

“通過這次試采，中國實(shí)現(xiàn)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(xiàn)場指揮部辦公室副主任謝文衛(wèi)說。

南海神狐海域的天然氣為水合物泥質(zhì)粉砂型儲(chǔ)層類型，該類型資源量在世界上占比超過90%，也是我國主要的儲(chǔ)集類型。這是我國也是世界第一次成功實(shí)現(xiàn)該類型資源安全可控開采，為可燃冰廣泛開發(fā)利用提供了技術(shù)儲(chǔ)備，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。謝文衛(wèi)介紹，“我們提出‘地層流體抽取試采法’，有效解決了儲(chǔ)層流體控制與可燃冰穩(wěn)定持續(xù)分解難題。我們成功研發(fā)了儲(chǔ)層改造增產(chǎn)、可燃冰二次生成預(yù)防、防砂排砂等開采測試關(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。”

本次試開采是世界上第一次針對(duì)粉砂質(zhì)水合物進(jìn)行開發(fā)試驗(yàn)，為此海洋地質(zhì)學(xué)家們在試采思路、井位選擇、工程地質(zhì)勘查、關(guān)鍵技術(shù)和工藝確立、試采平臺(tái)優(yōu)選等諸多方面，都具有中國特色，可以稱之為“中國方案”。

在試采作業(yè)中，大量國產(chǎn)化裝備成功投入應(yīng)用，充分表明“中國造”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”——我國最新研制成功世界最大、鉆井深度最深的海上鉆井平臺(tái)“藍(lán)鯨一號(hào)”，這個(gè)凈重超過43000噸、37層樓高的龐然大物今年2月剛“誕生”，就從中國煙臺(tái)起航，于3月28日抵達(dá)神狐海域?qū)嵤┰嚥伞?ldquo;藍(lán)鯨一號(hào)”是目前全球最先進(jìn)的雙井架半潛式鉆井平臺(tái)，可適用于全球任何深海作業(yè)。

其次，大量擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)工具的成功應(yīng)用，表明國內(nèi)石油公司已具有深水工藝及設(shè)備研發(fā)能力，如完井防砂工藝，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過石油工業(yè)的防砂極限；完井與測試系統(tǒng)集成裝備，結(jié)合可燃冰試采工程開發(fā)與科研需求，為我國可燃冰開發(fā)研究提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

監(jiān)測結(jié)果顯示，試采過程安全、友好、可控、環(huán)保

試采可燃冰，外界一直有一個(gè)疑問，就是會(huì)不會(huì)對(duì)周邊海域的環(huán)境造成影響。

由于甲烷是比CO2更高效的溫室氣體，因此可燃冰的環(huán)境問題一直是人們關(guān)心的一個(gè)重要問題。我國進(jìn)行海域可燃冰試采，同樣非常重視環(huán)境問題，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(píng)項(xiàng)目組在南海神狐水合物區(qū)先后共組織了10個(gè)航次的野外調(diào)查工作，對(duì)試采區(qū)進(jìn)行了多年系統(tǒng)調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括海底工程地質(zhì)特征、地質(zhì)災(zāi)害特征、海底環(huán)境監(jiān)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，基本查明了可燃冰試采區(qū)的海洋環(huán)境特征，同時(shí)，發(fā)展了一系列我國自主產(chǎn)權(quán)的環(huán)境評(píng)價(jià)技術(shù)，為可燃冰試采、開發(fā)提供了良好基礎(chǔ)。

可燃冰試采的環(huán)境問題，主要是試采過程中是否發(fā)生不可控的可燃冰分解，導(dǎo)致甲烷泄漏，從而引起海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，甚至是甲烷泄漏到海洋或者大氣中而引起環(huán)境問題。針對(duì)這些問題，在試采過程中，一方面根據(jù)水合物區(qū)海底地形地貌特征、工程地質(zhì)特征、水合物儲(chǔ)層特征，通過合理設(shè)計(jì)井位及降壓方案，從工程設(shè)計(jì)上避免發(fā)生甲烷泄漏所引發(fā)的環(huán)境問題和災(zāi)害問題，另一方面通過布設(shè)海底地形、氣體滲漏等監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)建了海水—海底—井下一體化環(huán)境安全監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩(wěn)定性參數(shù)的實(shí)時(shí)、全過程監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示試采未對(duì)周邊大氣和海洋環(huán)境造成影響，整個(gè)過程安全、友好、可控、環(huán)保。

本次開采試驗(yàn)還為后續(xù)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(yàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的一些問題，并在之后3—5年內(nèi)開展第二次試采，進(jìn)一步為商業(yè)化開采做好技術(shù)準(zhǔn)備。

[責(zé)任編輯：楊凡、劉向陽]

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