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多种技术设备自主研发 开采可燃冰有望再提速 作者 / 姜雪曼

  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)

  核心阅读

  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 【编辑:刘欢】



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