5月18日,中國南海神狐海域可燃冰試采實現連續187個小時的穩定產氣。這是中國首次實現海域可燃冰試采成功,是“中國理論”“中國技術”“中國裝備”凝結而成的突出成就,將對全球能源生產和消費革命產生深遠影響。

● 神狐海域可燃冰儲量只是中國儲量的“冰山一角”

直升機從珠海九州機場起飛,飛行約90分鐘,遠遠就見到蔚藍的海面中巍然佇立著的高高的鉆井平臺,這里就是我國首次完成可燃冰調查的神狐海域,也是我國首次進行可燃冰試采的海域。

“對于海洋可燃冰的研究,我國是從1995年開始的,并于2007年5月成功獲取了可燃冰實物樣品,成為世界上第四個通過國家級開發項目發現可燃冰的國家。”試采現場指揮部總指揮葉建良介紹說。

2010年底,由廣州海洋地質調查局完成的《南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報告》通過終審,科考人員在我國南海北部神狐海域鉆探目標區內圈定11個可燃冰礦體,顯現出良好的資源潛力。“海洋六號”入列后,再次深入南海北部區域進行新一輪精確調查,調查海域包括瓊東南海域、西沙海域、神狐海域和東沙海域等區域,調查的重點是在南海北部前期勘探的基礎上圈定重點勘探區域。南海北部神狐海域作為可燃冰富集區,是調查重點之一。

據了解,研究人員在140平方公里的鉆探目標區內圈定出11個可燃冰礦體,含礦區總面積約22平方公里,礦層平均有效厚度約20米,預測儲量約194億立方米;鉆探區水合物富集層位氣體主要為甲烷,其平均含量高達98.1%,主要為微生物成因氣。

神狐海域可燃冰儲量還只是我國可燃冰蘊藏量的“冰山一角”。在西沙海槽,科考人員已初步圈出可燃冰分布面積5242平方公里,其資源估算達4.1萬億立方米;在南海其他海域,同樣也有天然氣水合物存在的必備條件……

● 實現了勘查開發理論、技術、工程、裝備完全自主創新

可燃冰儲量豐富,但是如果一直躺在南海海底,就發揮不了其價值。但可燃冰開采難度巨大,迄今鮮有國家嘗試。

全球天然氣水合物研發活躍的國家主要有中國、美國、日本、加拿大、韓國和印度等。其中,美國、加拿大在陸地上進行過試采,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽進行了海上試采,但因出砂等技術問題失敗。2017年4月,日本在同一海域進行第二次試采,第一口試采井累計產氣3.5萬立方米,5月15日,再次因出砂問題而中止產氣。

“此次試采實現了中國可燃冰勘查開發理論、技術、工程、裝備的完全自主創新,在這一領域實現了從‘跟跑’到‘領跑’的跨越。” 葉建良說。

“通過這次試采,中國實現了可燃冰全流程試采核心技術的重大突破,形成了國際領先的新型試采工藝。”試采現場指揮部辦公室副主任謝文衛說。

南海神狐海域的天然氣水合物泥質粉砂型儲層類型,資源量在世界上占比超過90%,是我國主要的儲集類型。這是我國首次,也是世界第一次成功實現該類型資源安全可控開采,為天然氣水合物廣泛開發利用提供了技術儲備,積累了寶貴經驗,“我們提出‘地層流體抽取試采法’,有效解決了儲層流體控制與可燃冰穩定持續分解難題。我們成功研發了儲層改造增產、可燃冰二次生成預防、防砂排砂等開采測試關鍵技術,其中很多技術都超出了石油工業的防砂極限。”謝文衛說。

此次水合物試采作業,大量國產化裝備成功投入應用,充分表明“中國制造”已走在世界的前列。首先,必須要點贊的是試采作業最重要的“大國重器”——我國最新研制成功的世界最大、鉆井深度最深的海上鉆井平臺“藍鯨一號”,這個凈重超過4.3萬噸、37層樓高的龐然大物今年2月剛“誕生”,就從中國煙臺起航,于3月28日抵達神狐海域實施試采。該平臺是目前全球最先進的雙井架半潛式鉆井平臺,可適用于全球任何深海作業。

● 監測結果顯示,試采整個過程安全、友好、可控、環保

試采可燃冰,外界一直有一個聲音,就是會不會對周邊海域的環境造成影響。

由于甲烷是比二氧化碳更高效的溫室氣體,因此天然氣水合物的環境問題一直是人們關心的一個重要問題。我國海域天然氣水合物試采,同樣非常重視環境問題,為此投入人力物力進行了研究。

2011年6月至2017年3月,南海水合物環評項目組在神狐水合物區先后共組織了10個航次的野外調查工作,對南海神狐水合物試采區進行了系統的多年度的調查,調查內容包括海底工程地質特征、地質災害特征、海底環境監測、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化學及水文特征、海表大氣甲烷含量特征等,基本查明了水合物試采區的海洋環境特征,同時,發展了一系列我國自主知識產權的水合物環境評價技術,為水合物試采、開發提供了良好基礎。

水合物試采的環境問題,主要是試采過程中是否發生不可控的水合物分解,導致甲烷泄漏,從而引起海底滑坡等地質災害,甚至是甲烷泄漏到海洋或者大氣中而引起環境問題。針對這些問題,在試采過程中,一方面根據水合物區海底地形地貌特征、工程地質特征、水合物儲層特征,通過合理設計井位及降壓方案,從工程設計上避免發生甲烷泄漏所引發的環境問題和災害問題,另一方面通過布設海底地形、氣體滲漏等監測設備,構建了海水—海底—井下一體化環境安全監測體系,實現對溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩定性參數的實時、全過程監測。監測結果顯示試采未對周邊大氣和海洋環境造成影響,整個過程安全、友好、可控、環保。

本次開采試驗為后續研究提出了很多課題。下一步重點是研究如何解決本次試驗當中發現的一些問題,并在之后3—5年內開展第二次試采,進一步為商業化開采打好技術鋪墊。如,試采過程中,由于地層復雜而導致施工困難很大,測井數據采集需要面對高排量與低排量鉆進之間的矛盾;泥漿比重配值、鉆井安全及地層防漏失問題的協調;地層可動水含量少對測試過程控制造成的困難,以及如何解決長期開采防砂、穩產等難題,都是本次試采遇到的需要通過后續研究來解決的問題。(李 剛)