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開採可燃冰 有望再提速
2020-03-31 07:57:34 來源: 人民日報
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  多種技術設備自主研發,産業化進程邁出關鍵一步

  開採可燃冰 有望再提速

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  日前,我國海域可燃冰第二輪試採圓滿成功。經過前期的理論研究和實驗,這次試採創新利用水平井鑽採技術,使用了多種自主研發的技術設備,有效提高了産氣規模、開採效率。從探索性試採到試驗性試採,我國的可燃冰産業化進程向前邁進了關鍵一步,之後將繼續加強資源勘查,推動科技進步,保護海洋生態,讓這一高效清潔能源早日服務經濟社會發展。

  日前,自然資源部宣布,我國海域天然氣水合物(又稱可燃冰)第二輪試採取得圓滿成功。最新數據顯示,2月17日至3月30日,這次試採已持續産氣42天,累計産氣總量149.86萬立方米、日均産氣量3.57萬立方米,是第一輪60天産氣總量的4.8倍,創造了産氣總量、日均産氣量兩項世界紀錄。這是繼2017年我國首次海域可燃冰試採成功後,取得的又一項重大成果,其中有不少創新之處。

  從垂直井到水平井,有效提高産氣規模

  “此次試採創新利用水平井開採可燃冰。”自然資源部中國地質調查局副局長李金發介紹,我國海域可燃冰第一輪試採採用垂直井鑽採技術,井筒垂直穿過天然氣水合物儲層。而此次採用的水平井鑽採技術,井筒可橫向順層穿越,與可燃冰儲層接觸的面積更大,能夠有效提高産氣規模。

  然而,相較于垂直井,水平井鑽採對技術、工藝和裝備的要求更高,難度更大,在深海淺軟地層中尚無實施先例。由于深海淺部地層松軟未固結,天然氣水合物礦藏埋深淺,水平井建井面臨著井口穩定、井壁穩定、造斜難度大等困難,猶如“在豆腐上打鐵,用金剛鑽繡花”,是世界性難題。

  為此,在理論研究方面,中國地質調查局總結分析了第一輪試採獲取的647萬組數據,完善豐富了“係統成藏”和“三相控制”理論,為本輪試採提供了全方位的理論支撐。另外,通過大量的室內模擬實驗和陸地、海上21口井的123次試驗,10余次的推演,細化了3000多項施工環節,實現了從垂直井向水平井鑽採技術的升級換代。

  中國地質調查局試採科技團隊經過兩年多的集中攻關,在多個方面取得了新突破,掌握了以水平井為核心的32項關鍵技術,自主研發了12項核心裝備,其中控制井口穩定的裝置吸力錨打破了國外壟斷,幫助完成了第二輪試採目標任務。

  據介紹,這些核心裝備不僅可為推進可燃冰産業化提供有力保障,而且還可在海洋資源開發、涉海工程建設等領域中廣泛應用,將帶動形成新的深海技術裝備産業鏈,增強我國“深海進入、深海探測、深海開發”能力。

  李金發説,我國2017年首次試採海域可燃冰,搶佔了國際天然氣水合物勘查試採科技創新的制高點,此次使用水平井鑽採技術成功開採海域可燃冰,國際“領跑”優勢地位進一步增強。這次試採成功,還進一步促進了我國天然氣水合物科技團隊建設,形成了以中國地質調查局廣州海洋地質調查局為核心層,勘探技術所、油氣調查中心等中國地質調查局直屬單位為緊密層,中國石油海洋工程公司、北京大學、中集集團等70余家單位為協作層的科技攻關團隊。

  從探索性試採到試驗性試採,推進産業化

  2017年我國海域天然氣水合物第一輪試採完成了探索性試採,解決了“能否安全、連續開採出來”的問題。而第二輪試採完成了試驗性試採,解決的是“如何提高産氣規模”的問題,這是天然氣水合物産業化進程中極為關鍵的一步。

  我國海域可燃冰遠景資源量約800億噸油當量,具有廣闊的開發前景。目前通過地質勘查,在我國海域已證實了有兩個千億立方米級的大型可燃冰礦藏。在此次試採的海域,正在積極推進可燃冰勘查開採先導試驗區建設,力爭建成具有規模産能的資源勘查開發示范基地。

  此次試採産氣規模、開採效率的提升,有望推動我國可燃冰勘查開採産業化駛入快車道。據中國地質調查局廣州海洋地質調查局副局長秦緒文介紹,實現天然氣水合物産業化,大致可分為理論研究與模擬試驗、探索性試採、試驗性試採、生産性試採、商業開採5個階段。

  據了解,目前第二輪試採仍在進行中,圍繞加快推進可燃冰勘查開採産業化和實施生産性試採,正在進行一些必要可行的試驗工作,同時將對此次試採獲得的數據和技術成果進行係統分析和總結,有關成果將擇機向社會發布。秦緒文坦言,推進可燃冰勘查開採産業化的任務依然艱巨繁重,下一步還要進行生産性試採攻關,力爭盡早實現天然氣水合物商業開採,實現産業化目標。

  從各個環節保護監測,確保海洋環境安全

  可燃冰,是天然氣和水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質。天然氣水合物具有燃燒值高、污染小、儲量大等特點,多呈白色或淺灰色晶體,外貌類似冰雪,可以像酒精塊一樣被點燃,所以被稱為“可燃冰”。

  可燃冰像一個天然氣的“壓縮包”,1立方米的可燃冰分解後可釋放出約160立方米以上的天然氣和0.8立方米的水。而且它的燃燒不會釋放出粉塵、硫氧化物、氮氧化物等環境污染物,所以被譽為21世紀理想的清潔能源之一。

  有人擔心,海域可燃冰開採會不會破壞海底結構,甚至引發地質災害?會不會發生甲烷泄漏,影響海洋生態環境?秦緒文説,在工程施工過程中,確保環境安全、生産安全是第一要務。此次試採,從兩方面做好了環境保護工作。

  一方面,形成了覆蓋全過程的環境保護技術,包括壓力調控、鑽井安全、流動保障等技術,應用到了試採的各個環節,確保了地層的穩定和環境安全。以壓力調控技術為例,它能通過精確調節儲層中的壓力條件提高産氣效率。壓差大了,就可能引發地層不穩定,會對井筒安全帶來風險。壓差小了,産氣量就上不來。

  另一方面,構建了大氣、水體、海底、井下一體的環境監測體係。在試採井內布放了多組傳感器,在試採井周、水體和水面部署了監測設備,重點監測儲層溫度壓力、地層形變、甲烷含量等情況,實現對試採全過程的各項環境指標實時監測和預警。

  監測結果表明,此次試採過程中甲烷無泄漏,未發生地質災害。李金發説,下一步將加強資源勘查,推動科技進步,保護海洋生態,力爭在2030年前實現産業化目標,使這一高效清潔能源早日服務經濟社會發展。(記者 常 欽)

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【糾錯】 責任編輯: 吳咏玲
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