多种技术设备自主研发，产业化进程迈出关键一步 开采可燃冰 有望再提速（解码）
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日前，我国海域可燃冰第二轮试采圆满成功。经过前期的理论研究和实验，这次试采创新利用水平井钻采技术，使用了多种自主研发的技术设备，有效提高了产气规模、开采效率。从探索性试采到试验性试采，我国的可燃冰产业化进程向前迈进了关键一步，之后将继续加强资源勘查，推动科技进步，保护海洋生态，让这一高效清洁能源早日服务经济社会发展。
日前，自然资源部宣布，我国海域天然气水合物（又称可燃冰）第二轮试采取得圆满成功。最新数据显示，2月17日至3月30日，这次试采已持续产气42天，累计产气总量149.86万立方米、日均产气量3.57万立方米，是第一轮60天产气总量的4.8倍，创造了产气总量、日均产气量两项世界纪录。这是继2017年我国首次海域可燃冰试采成功后，取得的又一项重大成果，其中有不少创新之处。
从垂直井到水平井，有效提高产气规模
“此次试采创新利用水平井开采可燃冰。”自然资源部中国地质调查局副局长李金发介绍，我国海域可燃冰第一轮试采采用垂直井钻采技术，井筒垂直穿过天然气水合物储层。而此次采用的水平井钻采技术，井筒可横向顺层穿越，与可燃冰储层接触的面积更大，能够有效提高产气规模。
然而，相较于垂直井，水平井钻采对技术、工艺和装备的要求更高，难度更大，在深海浅软地层中尚无实施先例。由于深海浅部地层松软未固结，天然气水合物矿藏埋深浅，水平井建井面临着井口稳定、井壁稳定、造斜难度大等困难，犹如“在豆腐上打铁，用金刚钻绣花”，是世界性难题。
为此，在理论研究方面，中国地质调查局总结分析了第一轮试采获取的647万组数据，完善丰富了“系统成藏”和“三相控制”理论，为本轮试采提供了全方位的理论支撑。另外，通过大量的室内模拟实验和陆地、海上21口井的123次试验，10余次的推演，细化了3000多项施工环节，实现了从垂直井向水平井钻采技术的升级换代。
中国地质调查局试采科技团队经过两年多的集中攻关，在多个方面取得了新突破，掌握了以水平井为核心的32项关键技术，自主研发了12项核心装备，其中控制井口稳定的装置吸力锚打破了国外垄断，帮助完成了第二轮试采目标任务。
据介绍，这些核心装备不仅可为推进可燃冰产业化提供有力保障，而且还可在海洋资源开发、涉海工程建设等领域中广泛应用，将带动形成新的深海技术装备产业链，增强我国“深海进入、深海探测、深海开发”能力。
李金发说，我国2017年首次试采海域可燃冰，抢占了国际天然气水合物勘查试采科技创新的制高点，此次使用水平井钻采技术成功开采海域可燃冰，国际“领跑”优势地位进一步增强。这次试采成功，还进一步促进了我国天然气水合物科技团队建设，形成了以中国地质调查局广州海洋地质调查局为核心层，勘探技术所、油气调查中心等中国地质调查局直属单位为紧密层，中国石油海洋工程公司、北京大学、中集集团等70余家单位为协作层的科技攻关团队。
从探索性试采到试验性试采，推进产业化
2017年我国海域天然气水合物第一轮试采完成了探索性试采，解决了“能否安全、连续开采出来”的问题。而第二轮试采完成了试验性试采，解决的是“如何提高产气规模”的问题，这是天然气水合物产业化进程中极为关键的一步。
我国海域可燃冰远景资源量约800亿吨油当量，具有广阔的开发前景。目前通过地质勘查，在我国海域已证实了有两个千亿立方米级的大型可燃冰矿藏。在此次试采的海域，正在积极推进可燃冰勘查开采先导试验区建设，力争建成具有规模产能的资源勘查开发示范基地。
此次试采产气规模、开采效率的提升，有望推动我国可燃冰勘查开采产业化驶入快车道。据中国地质调查局广州海洋地质调查局副局长秦绪文介绍，实现天然气水合物产业化，大致可分为理论研究与模拟试验、探索性试采、试验性试采、生产性试采、商业开采5个阶段。
据了解，目前第二轮试采仍在进行中，围绕加快推进可燃冰勘查开采产业化和实施生产性试采，正在进行一些必要可行的试验工作，同时将对此次试采获得的数据和技术成果进行系统分析和总结，有关成果将择机向社会发布。秦绪文坦言，推进可燃冰勘查开采产业化的任务依然艰巨繁重，下一步还要进行生产性试采攻关，力争尽早实现天然气水合物商业开采，实现产业化目标。
从各个环节保护监测，确保海洋环境安全
可燃冰，是天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。天然气水合物具有燃烧值高、污染小、储量大等特点，多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以像酒精块一样被点燃，所以被称为“可燃冰”。
可燃冰像一个天然气的“压缩包”，1立方米的可燃冰分解后可释放出约160立方米以上的天然气和0.8立方米的水。而且它的燃烧不会释放出粉尘、硫氧化物、氮氧化物等环境污染物，所以被誉为21世纪理想的清洁能源之一。
有人担心，海域可燃冰开采会不会破坏海底结构，甚至引发地质灾害？会不会发生甲烷泄漏，影响海洋生态环境？秦绪文说，在工程施工过程中，确保环境安全、生产安全是第一要务。此次试采，从两方面做好了环境保护工作。
一方面，形成了覆盖全过程的环境保护技术，包括压力调控、钻井安全、流动保障等技术，应用到了试采的各个环节，确保了地层的稳定和环境安全。以压力调控技术为例，它能通过精确调节储层中的压力条件提高产气效率。压差大了，就可能引发地层不稳定，会对井筒安全带来风险。压差小了，产气量就上不来。
另一方面，构建了大气、水体、海底、井下一体的环境监测体系。在试采井内布放了多组传感器，在试采井周、水体和水面部署了监测设备，重点监测储层温度压力、地层形变、甲烷含量等情况，实现对试采全过程的各项环境指标实时监测和预警。
监测结果表明，此次试采过程中甲烷无泄漏，未发生地质灾害。李金发说，下一步将加强资源勘查，推动科技进步，保护海洋生态，力争在2030年前实现产业化目标，使这一高效清洁能源早日服务经济社会发展。
常 钦