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我國首次海域可燃冰試採成功

2017-05-19 07:38 來源:人民日報 李 剛

  17日,“藍鯨一號”海上鑽井平臺可燃冰開採現場。廣州海洋地質調查局供圖

  □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個礦體、面積128平方公里,資源儲存量1500億立方米,相當於1.5億噸石油儲量

  從5月10日起,國土資源部中國地質調查局從我國南海神狐海域水深1266米海底以下203—277米的可燃冰礦藏開採出天然氣。截至5月17日15時,總量試採12萬立方米,最高産量達3.5萬立方米/天,平均日産超過1.6萬立方米,其中甲烷含量最高達99.5%。

  這是我國首次海域可燃冰試採成功,這一成果對促進我國能源安全保障、優化能源結構,甚至對改變世界能源供應格局,都具有里程碑意義。

  神狐海域可燃冰儲量只是我國可燃冰蘊藏量的冰山一角

  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37層樓高的鑽井平臺,這裡就是我國首次完成可燃冰調查的神狐海域,也是我國首次進行可燃冰試採的海域。

  “對於海洋可燃冰的研究,我國是從1995年開始的,並於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項目發現可燃冰的國家。”試採現場指揮部總指揮葉建良介紹説。

  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,分佈廣泛而且儲量巨大。1立方米的可燃冰分解後可釋放出約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,估算其資源量相當於全球已探明傳統化石燃料碳總量的兩倍,科學家們甚至認為它是能夠滿足人類使用1000年的新能源,是今後替代石油、煤等傳統能源的首選。

  2010年底,由廣州海洋地質調查局完成的《南海北部神狐海域天然氣水合物鑽探成果報告》通過終審,科考人員在我國南海北部神狐海域鑽探目標區內圈定11個可燃冰礦體,顯現出良好的資源潛力。“海洋六號”入列後,再次深入南海北部區域進行新一輪精確調查,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,調查的重點是在南海北部前期勘探的基礎上圈定重點勘探區域。

  試採現場指揮部地質組組長陸敬安説,勘探顯示,神狐海域有11個礦體、面積128平方公里,資源儲存量1500億立方米,相當於1.5億噸石油儲量,“成功試採意味著這些儲量都有望轉化成可利用的寶貴能源”。

  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佈面積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……

  此次試採實現了勘查開發理論、技術、工程、裝備的完全自主創新

  可燃冰儲量豐富,但是如果一直只躺在南海海底,則發揮不了其價值。但可燃冰開採難度巨大,迄今鮮有國家嘗試。

  全球可燃冰研發活躍的國家主要有中國、美國、日本、加拿大、南韓和印度等。其中,美國、加拿大在陸地上進行過試採,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽進行了海上試採,但因出砂等技術問題失敗。2017年4月日本在同一海域進行第二次試採,第一口試採井累計産氣3.5萬立方米,5月15日再次因出砂問題而中止産氣。

  “此次試採實現了中國可燃冰勘查開發理論、技術、工程、裝備的完全自主創新,在這一領域實現了從跟跑到領跑的跨越。” 葉建良介紹。

  “通過這次試採,中國實現了可燃冰全流程試採核心技術的重大突破,形成了國際領先的新型試採工藝。”試採現場指揮部辦公室副主任謝文衛説。

  南海神狐海域的天然氣為水合物泥質粉砂型儲層類型,該類型資源量在世界上佔比超過90%,也是我國主要的儲集類型。這是我國也是世界第一次成功實現該類型資源安全可控開採,為可燃冰廣泛開發利用提供了技術儲備,積累了寶貴經驗。謝文衛介紹,“我們提出‘地層流體抽取試採法’,有效解決了儲層流體控制與可燃冰穩定持續分解難題。我們成功研發了儲層改造增産、可燃冰二次生成預防、防砂排砂等開採測試關鍵技術,其中很多技術都超出了石油工業的防砂極限。”

  本次試開採是世界上第一次針對粉砂質水合物進行開發試驗,為此海洋地質學家們在試採思路、井位選擇、工程地質勘查、關鍵技術和工藝確立、試採平臺優選等諸多方面,都具有中國特色,可以稱之為“中國方案”。

  在試採作業中,大量國産化裝備成功投入應用,充分表明“中國造”已走在世界的前列。

  首先,必須要點讚的是試採作業最重要的“大國重器”——我國最新研製成功世界最大、鑽井深度最深的海上鑽井平臺“藍鯨一號”,這個凈重超過43000噸、37層樓高的龐然大物今年2月剛“誕生”,就從中國煙臺起航,于3月28日抵達神狐海域實施試採。“藍鯨一號”是目前全球最先進的雙井架半潛式鑽井平臺,可適用於全球任何深海作業。

  其次,大量擁有自主智慧財産權工具的成功應用,表明國內石油公司已具有深水工藝及設備研發能力,如完井防砂工藝,已遠遠超過石油工業的防砂極限;完井與測試系統整合裝備,結合可燃冰試採工程開發與科研需求,為我國可燃冰開發研究提供科學數據。

  監測結果顯示,試採過程安全、友好、可控、環保

  試採可燃冰,外界一直有一個疑問,就是會不會對周邊海域的環境造成影響。

  由於甲烷是比CO2更高效的溫室氣體,因此可燃冰的環境問題一直是人們關心的一個重要問題。我國進行海域可燃冰試採,同樣非常重視環境問題,為此投入人力物力進行了研究。

  2011年6月至2017年3月,南海水合物環評項目組在南海神狐水合物區先後共組織了10個航次的野外調查工作,對試採區進行了多年系統調查,調查內容包括海底工程地質特徵、地質災害特徵、海底環境監測、海洋生物特徵、海水溶解甲烷含量、海水物理化學及水文特徵、海表大氣甲烷含量特徵等,基本查明瞭可燃冰試採區的海洋環境特徵,同時,發展了一系列我國自主産權的環境評價技術,為可燃冰試採、開發提供了良好基礎。

  可燃冰試採的環境問題,主要是試採過程中是否發生不可控的可燃冰分解,導致甲烷泄漏,從而引起海底滑坡等地質災害,甚至是甲烷泄漏到海洋或者大氣中而引起環境問題。針對這些問題,在試採過程中,一方面根據水合物區海底地形地貌特徵、工程地質特徵、水合物儲層特徵,通過合理設計井位及降壓方案,從工程設計上避免發生甲烷泄漏所引發的環境問題和災害問題,另一方面通過布設海底地形、氣體滲漏等監測設備,構建了海水—海底—井下一體化環境安全監測體系,實現對溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩定性參數的實時、全過程監測。監測結果顯示試採未對周邊大氣和海洋環境造成影響,整個過程安全、友好、可控、環保。

  本次開採試驗還為後續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現的一些問題,並在之後3—5年內開展第二次試採,進一步為商業化開採做好技術準備。

(責任編輯:王蔚)

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