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海域可燃冰试采成功:难度相当于豆腐上打铁 金刚钻绣花

2017-05-19 16:45 编辑:TF001 来源:北京晚报

2017年5月19日讯,昨天,我国南海神狐海域天然气水合物(又称“可燃冰”)试采实现连续8天稳定产气。这是我国首次实现海域可燃冰试采成功,也是世界首次成功实现资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。

“蓝鲸一号”钻探平台上喷出熊熊燃烧的火焰。新华社发

本次试采成功为实现天然气水合物商业性开发利用提供了技术储备,积累了宝贵经验,打破了我国在能源勘查开发领域长期跟跑的局面,取得了理论、技术、工程和装备的完全自主创新,实现了在这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越,对保障国家能源安全、推动绿色发展、优化能源结构,甚至对改变世界能源供应格局、建设海洋强国都具有重要而深远的影响。

【开采现场】 “蓝鲸一号”钻探平台上喷出熊熊燃烧的火焰

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37层楼高的钻井平台,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。巍然矗立在蔚蓝海面中的“蓝鲸一号”,是个净重超过43000吨、37层楼高的庞然大物,今年2月刚刚“诞生”,就从烟台起航驶抵南海,投入了这项试采任务。

昨天,“蓝鲸一号”钻探平台上喷出熊熊燃烧的火焰。中国科技工作者已将蕴藏在海底的“冰块”点燃,让“冰火交融”从梦想变成现实。

从5月10日起,国土资源部中国地质调查局从我国南海神狐海域水深1266米海底以下203米至277米的可燃冰矿藏开采出天然气。截至5月17日15时,总量试采12万立方米,最高产量达3.5万立方米/天,平均日产超过1.6万立方米,其中甲烷含量最高达99.5%。昨天上午,国土资源部部长姜大明在位于此海域的蓝鲸一号钻井平台上正式宣布,我国首次海域天然气水合物试采取得成功。

南海海域是我国可燃冰最主要的分布区,全国可燃冰资源储存量约相当于1000亿吨油当量,其中有近800亿吨在南海。

试采现场指挥部地质组组长陆敬安说,光南海的天然气水合物如果开发出来,就可以够我们国家使用178年。勘探显示,神狐海域有11个矿体、面积128平方公里,资源储存量1500亿立方米,相当于1.5亿吨石油储量,“成功试采意味着这些储量都有望转化成可利用的宝贵能源”。

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;在南海其他海域,同样也有天然气水合物存在的必备条件……

【关注焦点】

1.可燃冰有多厉害?100升能让轿车跑5万公里

看可燃冰外形,就像是白色或是浅灰色的冰雪块。这种由水和天然气在高压、低温情况下形成的类冰状结晶物质,分布于深海或永久冻土中,却是标准的“高潜力”能源,能像固体酒精一样被点燃。 它燃烧值高——1立方米的可燃冰分解后可释放出约0.8立方米的水和164立方米的天然气,燃烧产生的能量明显高于煤炭、石油,燃烧污染却又比煤炭、石油小,更加清洁环保。汽车加入100升天然气,可行驶300公里;而100升可燃冰,能让汽车行驶5万公里。

它资源储量丰富——可燃冰广泛分布于全球大洋海域以及陆地冻土层和极地下面。估算其资源量相当于全球已探明煤炭、石油天然气总量的两倍,是世界重要的战略资源,对我国能源安全及经济发展也意义重大。

2.开采有多难?就像“在豆腐上打铁、用金刚钻绣花”

和海洋石油、天然气相比,海域可燃冰的开采就一个字:难。难点也是一个字:软。

“可燃冰虽然储量大、分布广,但形成年代要比石油、天然气晚得多,覆盖它的海底地层普遍是砂质,现有的海底钻井设备开采它就好比在‘豆腐上打铁’、用‘金刚钻绣花’,稍有不慎就会导致大量砂石涌进管道,造成开采失败。”试采现场指挥部首席科学家、中国地质调查局“李四光学者”卢海龙说。

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,各国竞相投入巨资开展天然气水合物试采,竞争异常激烈。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,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。

“与日本相比,我国海域主要属于粉砂型储层,这也是占全球90%以上比例的储藏类型。砂细导致渗透率更差,同时我国的可燃冰储层埋层浅,施工难度更大。我们的突破,对于全世界而言更具有可参考和借鉴的价值。”卢海龙说。

3.试采成功靠什么?开发理论、技术、工程、装备的自主创新

试采现场指挥部总指挥叶建良说,“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。”

——攻坚克难,首先依赖于“中国理论”的建立。陆敬安说,在多年勘探和陆地研究的基础上,我国在全球率先建立了可燃冰“两期三型”成矿理论,指导圈定了找矿有利区,精准锁定了试开采目标;创立可燃冰“三相控制”开采理论,确保了试采过程安全可控。

——试采的成功,也有赖于“中国技术”的突破。广州海洋地质调查局局长助理、试采现场指挥部办公室副主任谢文卫说,通过这次试采,我国实现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。

“我们创新提出了‘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;并成功研发了储层改造增产、可燃冰二次生成预防、防砂排砂等关键技术,其中很多技术都超出了石油工业的防砂极限。”他说。

据悉,他们采取了降压法,把海底原本稳定的压力降低,这样就打破了天然气水合物的成藏条件。之后,把分散在类似海绵空隙里一样的天然气水合物聚集,再使用了我国自主研发的一套水、沙、气分离核心技术。叶建良说:“我们用了地层流体抽取法。从单纯的考虑降压变成了关注流体的抽取。降压方案也是保证我们这次试采成功的一个关键因素。这也是在国际上从理论到技术方法的一个创新。”

——试采的成功,也来自“中国装备”的支持。据介绍,这次试用的钻井平台“蓝鲸一号”是我国自主制造的“大国重器”,也是世界最大、钻井深度最深的双井架半潜式钻井平台,可适用于全球任何深海作业,在试采过程中,我国科技工作者还开发了大量拥有自主知识产权的工具并实现成功应用,充分表明“中国造”已走在世界的前列。

【未来前景】力争2020年实现商业化试采

“海洋特别是深海作为战略空间和战略资源,在国家安全和发展中的战略地位日益凸显,深海探测是建设海洋强国的战略需要。”姜大明说,我国在一些深海领域与美日俄及个别欧盟国家相比还存在差距。目前世界先进水平勘探开采深度已达2500米至4000米,而我国大多小于500米。向深海进军,发挥后发优势,争取后发先至,这是必须解决的战略科技问题。

在本次试开采之后,我国可燃冰开采将进入“科学积累”的新阶段。叶建良说,在系统总结本次试采经验、优化试采技术工艺的基础上,还将开展更多种类型可燃冰试采,建立适合我国资源特点的开发利用技术体系,同时创建国家重点实验室、工程技术中心等创新平台,进一步提高可燃冰勘探开发和深海科技创新能力。

根据国土资源科技创新规划,“十三五”期间,通过研制深远海油气及可燃冰勘探开发技术装备,我国将推进大洋海底矿产勘探及海洋可燃冰试采工程,力争2020年实现商业化试采,研制成功全海深潜水器和深远海核动力浮动平台技术。

 

来源:北京晚报 据新华社 央广 央视 《人民日报》  

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