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中国南海采“冰”记:技术、装备完全自主创新

http://www.huanbohainews.com.cn 2017-05-19 8:54 来源: 人民日报海外版

  5月18日,中国南海神狐海域可燃冰试采实现连续187个小时的稳定产气。这是中国首次实现海域可燃冰试采成功,是“中国理论”“中国技术”“中国装备”凝结而成的突出成就,将对全球能源生产和消费革命产生深远影响。

  ●神狐海域可燃冰储量只是中国储量的“冰山一角”

  直升机从珠海九州机场起飞,飞行约90分钟,远远就见到蔚蓝的海面中巍然伫立着的高高的钻井平台,这里就是我国首次完成可燃冰调查的神狐海域,也是我国首次进行可燃冰试采的海域。

  “对于海洋可燃冰的研究,我国是从1995年开始的,并于2007年5月成功获取了可燃冰实物样品,成为世界上第四个通过国家级开发项目发现可燃冰的国家。”试采现场指挥部总指挥叶建良介绍说。

  2010年底,由广州海洋地质调查局完成的《南海北部神狐海域天然气水合物钻探成果报告》通过终审,科考人员在我国南海北部神狐海域钻探目标区内圈定11个可燃冰矿体,显现出良好的资源潜力。“海洋六号”入列后,再次深入南海北部区域进行新一轮精确调查,调查海域包括琼东南海域、西沙海域、神狐海域和东沙海域等区域,调查的重点是在南海北部前期勘探的基础上圈定重点勘探区域。南海北部神狐海域作为可燃冰富集区,是调查重点之一。

  据了解,研究人员在140平方公里的钻探目标区内圈定出11个可燃冰矿体,含矿区总面积约22平方公里,矿层平均有效厚度约20米,预测储量约194亿立方米;钻探区水合物富集层位气体主要为甲烷,其平均含量高达98.1%,主要为微生物成因气。

  神狐海域可燃冰储量还只是我国可燃冰蕴藏量的“冰山一角”。在西沙海槽,科考人员已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里,其资源估算达4.1万亿立方米;在南海其他海域,同样也有天然气水合物存在的必备条件……

  ●实现了勘查开发理论、技术、工程、装备完全自主创新

  可燃冰储量丰富,但是如果一直躺在南海海底,就发挥不了其价值。但可燃冰开采难度巨大,迄今鲜有国家尝试。

  全球天然气水合物研发活跃的国家主要有中国、美国、日本、加拿大、韩国和印度等。其中,美国、加拿大在陆地上进行过试采,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽进行了海上试采,但因出砂等技术问题失败。2017年4月,日本在同一海域进行第二次试采,第一口试采井累计产气3.5万立方米,5月15日,再次因出砂问题而中止产气。

  “此次试采实现了中国可燃冰勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新,在这一领域实现了从‘跟跑’到‘领跑’的跨越。”叶建良说。

  “通过这次试采,中国实现了可燃冰全流程试采核心技术的重大突破,形成了国际领先的新型试采工艺。”试采现场指挥部办公室副主任谢文卫说。

  南海神狐海域的天然气水合物泥质粉砂型储层类型,资源量在世界上占比超过90%,是我国主要的储集类型。这是我国首次,也是世界第一次成功实现该类型资源安全可控开采,为天然气水合物广泛开发利用提供了技术储备,积累了宝贵经验,“我们提出‘地层流体抽取试采法’,有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题。我们成功研发了储层改造增产、可燃冰二次生成预防、防砂排砂等开采测试关键技术,其中很多技术都超出了石油工业的防砂极限。”谢文卫说。

  此次水合物试采作业,大量国产化装备成功投入应用,充分表明“中国制造”已走在世界的前列。首先,必须要点赞的是试采作业最重要的“大国重器”——我国最新研制成功的世界最大、钻井深度最深的海上钻井平台“蓝鲸一号”,这个净重超过4.3万吨、37层楼高的庞然大物今年2月刚“诞生”,就从中国烟台起航,于3月28日抵达神狐海域实施试采。该平台是目前全球最先进的双井架半潜式钻井平台,可适用于全球任何深海作业。

  ●监测结果显示,试采整个过程安全、友好、可控、环保

  试采可燃冰,外界一直有一个声音,就是会不会对周边海域的环境造成影响。

  由于甲烷是比二氧化碳更高效的温室气体,因此天然气水合物的环境问题一直是人们关心的一个重要问题。我国海域天然气水合物试采,同样非常重视环境问题,为此投入人力物力进行了研究。

  2011年6月至2017年3月,南海水合物环评项目组在神狐水合物区先后共组织了10个航次的野外调查工作,对南海神狐水合物试采区进行了系统的多年度的调查,调查内容包括海底工程地质特征、地质灾害特征、海底环境监测、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化学及水文特征、海表大气甲烷含量特征等,基本查明了水合物试采区的海洋环境特征,同时,发展了一系列我国自主知识产权的水合物环境评价技术,为水合物试采、开发提供了良好基础。

  水合物试采的环境问题,主要是试采过程中是否发生不可控的水合物分解,导致甲烷泄漏,从而引起海底滑坡等地质灾害,甚至是甲烷泄漏到海洋或者大气中而引起环境问题。针对这些问题,在试采过程中,一方面根据水合物区海底地形地貌特征、工程地质特征、水合物储层特征,通过合理设计井位及降压方案,从工程设计上避免发生甲烷泄漏所引发的环境问题和灾害问题,另一方面通过布设海底地形、气体渗漏等监测设备,构建了海水—海底—井下一体化环境安全监测体系,实现对温度、压力、甲烷浓度及海底稳定性参数的实时、全过程监测。监测结果显示试采未对周边大气和海洋环境造成影响,整个过程安全、友好、可控、环保。

  本次开采试验为后续研究提出了很多课题。下一步重点是研究如何解决本次试验当中发现的一些问题,并在之后3—5年内开展第二次试采,进一步为商业化开采打好技术铺垫。如,试采过程中,由于地层复杂而导致施工困难很大,测井数据采集需要面对高排量与低排量钻进之间的矛盾;泥浆比重配值、钻井安全及地层防漏失问题的协调;地层可动水含量少对测试过程控制造成的困难,以及如何解决长期开采防砂、稳产等难题,都是本次试采遇到的需要通过后续研究来解决的问题。(李刚)

编辑 包田红
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