5月18日,中國南海神狐海域可燃冰試采實現(xiàn)連續(xù)187個小時的穩(wěn)定產(chǎn)氣。這是中國首次實現(xiàn)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(jié)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起飛,飛行約90分鐘,遠遠就見到蔚藍的海面中巍然佇立著的高高的鉆井平臺,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年開始的,并于2007年5月成功獲取了可燃冰實物樣品,成為世界上第四個通過國家級開發(fā)項目發(fā)現(xiàn)可燃冰的國家?！痹嚥涩F(xiàn)場指揮部總指揮葉建良介紹說。

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告》通過終審,科考人員在我國南海北部神狐海域鉆探目標區(qū)內(nèi)圈定11個可燃冰礦體,顯現(xiàn)出良好的資源潛力?！昂Ｑ罅枴比肓泻?再次深入南海北部區(qū)域進行新一輪精確調(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)查的重點是在南海北部前期勘探的基礎(chǔ)上圈定重點勘探區(qū)域。南海北部神狐海域作為可燃冰富集區(qū),是調(diào)查重點之一。

據(jù)了解,研究人員在140平方公里的鉆探目標區(qū)內(nèi)圈定出11個可燃冰礦體,含礦區(qū)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(qū)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……

● 實現(xiàn)了勘查開發(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)揮不了其價值。但可燃冰開采難度巨大,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、加拿大在陸地上進行過試采,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽進行了海上試采,但因出砂等技術(shù)問題失敗。2017年4月,日本在同一海域進行第二次試采,第一口試采井累計產(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?！?葉建良說。

“通過這次試采,中國實現(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?！痹嚥涩F(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水合物泥質(zhì)粉砂型儲層類型,資源量在世界上占比超過90%,是我國主要的儲集類型。這是我國首次,也是世界第一次成功實現(xiàn)該類型資源安全可控開采,為天然氣水合物廣泛開發(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(wěn)定持續(xù)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?！敝x文衛(wèi)說。

此次水合物試采作業(yè),大量國產(chǎn)化裝備成功投入應(yīng)用,充分表明“中國制造”已走在世界的前列。首先,必須要點贊的是試采作業(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”,這個凈重超過4.3萬噸、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?qū)嵤┰嚥伞Ｔ撈脚_是目前全球最先進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(jiān)測結(jié)果顯示,試采整個過程安全、友好、可控、環(huán)保

試采可燃冰,外界一直有一個聲音,就是會不會對周邊海域的環(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)境問題一直是人們關(guān)心的一個重要問題。我國海域天然氣水合物試采,同樣非常重視環(huán)境問題,為此投入人力物力進行了研究。

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(qū)先后共組織了10個航次的野外調(diào)查工作,對南海神狐水合物試采區(qū)進行了系統(tǒng)的多年度的調(diào)查,調(diào)查內(nèi)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(jiān)測、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化學及水文特征、海表大氣甲烷含量特征等,基本查明了水合物試采區(qū)的海洋環(huán)境特征,同時,發(fā)展了一系列我國自主知識產(chǎn)權(quán)的水合物環(huán)境評價技術(shù),為水合物試采、開發(fā)提供了良好基礎(chǔ)。

水合物試采的環(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)境問題。針對這些問題,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、水合物儲層特征,通過合理設(shè)計井位及降壓方案,從工程設(shè)計上避免發(fā)生甲烷泄漏所引發(fā)的環(huán)境問題和災害問題,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,實現(xiàn)對溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩(wěn)定性參數(shù)的實時、全過程監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示試采未對周邊大氣和海洋環(huán)境造成影響,整個過程安全、友好、可控、環(huán)保。

本次開采試驗為后續(xù)研究提出了很多課題。下一步重點是研究如何解決本次試驗當中發(fā)現(xiàn)的一些問題,并在之后3—5年內(nèi)開展第二次試采,進一步為商業(yè)化開采打好技術(shù)鋪墊。如,試采過程中,由于地層復雜而導致施工困難很大,測井數(shù)據(jù)采集需要面對高排量與低排量鉆進之間的矛盾;泥漿比重配值、鉆井安全及地層防漏失問題的協(xié)調(diào);地層可動水含量少對測試過程控制造成的困難,以及如何解決長期開采防砂、穩(wěn)產(chǎn)等難題,都是本次試采遇到的需要通過后續(xù)研究來解決的問題。(李 剛)