歷史性突破！中國首次海域可燃冰試采成功，領(lǐng)跑全球
中國首次海域天然氣合物（可燃冰）試采成功。
詳細報道：我國海域天然氣水合物試采成功
5月18日，由國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織實施的我國首次海域天然氣水合物試采在南海神狐海域?qū)崿F(xiàn)連續(xù)超過7天穩(wěn)定產(chǎn)氣，試采取得圓滿成功，實現(xiàn)了我國天然氣水合物開發(fā)的歷史性突破。中共中央、國務(wù)院發(fā)來賀電。
在黨中央、國務(wù)院的堅強領(lǐng)導(dǎo)下，在財政部、發(fā)展改革委、科技部等有關(guān)部門的大力支持下，在中國石油天然氣集團公司、中集集團公司等單位的全力配合下，5月10日起，中國地質(zhì)調(diào)查局從我國南海神狐海域水深1266米海底以下203-277米的天然氣水合物礦藏開采出天然氣。經(jīng)試氣點火，已連續(xù)產(chǎn)氣8天，最高產(chǎn)量3.5萬立方米/天，平均日產(chǎn)超1.6萬立方米，累計產(chǎn)氣超12萬立方米，天然氣產(chǎn)量穩(wěn)定，甲烷含量最高達99.5%，實現(xiàn)了預(yù)定目標。
這次試采成功是我國首次、也是世界第一次成功實現(xiàn)資源量全球占比90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開采，為實現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)性開發(fā)利用提供了技術(shù)儲備，積累了寶貴經(jīng)驗，打破了我國在能源勘查開發(fā)領(lǐng)域長期跟跑的局面，取得了理論、技術(shù)、工程和裝備自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了在這一領(lǐng)域由“跟跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越，對保障能源安全、推動綠色發(fā)展、建設(shè)海洋強國具有重要而深遠的意義。
5月18日上午，國土資源部在試采海上平臺舉辦天然氣水合物試采現(xiàn)場會。國土資源部部長、黨組書記姜大明宣布我國海域天然氣水合物試采成功。國土資源部黨組成員、中國地質(zhì)調(diào)查局局長鐘自然主持現(xiàn)場會。天然氣水合物試采現(xiàn)場指揮部總指揮葉建良報告了試采情況。財政部、發(fā)展改革委、國家能源局、國家海洋局、廣東省人民政府、中國石油天然氣集團公司、中集集團公司有關(guān)負責(zé)同志出席會議。
【早先報道】
國內(nèi)科研團隊歷經(jīng)十余年研發(fā)出陸域冷鉆熱采技術(shù)
中國成功試開采可燃冰
廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局點燃采集的可燃冰。(資料圖片)
文海南日報記者 單憬崗
想要成為未來能源領(lǐng)域的執(zhí)牛耳者天然氣水合物，也就是可燃冰的鉆采技術(shù)是其開發(fā)的必備技能。經(jīng)10余年技術(shù)攻關(guān)，由吉林大學(xué)孫友宏教授負責(zé)研發(fā)的陸域天然氣水合物冷鉆熱采關(guān)鍵技術(shù)，填補了國內(nèi)該領(lǐng)域空白，在不久前獲得2016年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。
在海拔4200米的青海省木里盆地，中國地質(zhì)調(diào)查局祝有海教授領(lǐng)銜的陸域天然氣水合物科研團隊利用該技術(shù)，首次鉆獲了我國陸地天然氣水合物實物樣品，并成功實現(xiàn)了陸地天然氣水合物試開采。該技術(shù)打破了國外水合物鉆探取樣技術(shù)的壟斷，也有望應(yīng)用于南海海域“可燃冰”的勘探開發(fā)。
在亙古荒涼的青海祁連山（600720）南緣永久凍土帶，4200米海拔的高原上，活躍著一支中國地質(zhì)調(diào)查局的科研團隊，為了鉆獲可燃冰，他們飽受風(fēng)霜雨雪的洗禮，經(jīng)受著缺氧的考驗，日夜奮戰(zhàn)。孫友宏率領(lǐng)的吉林大學(xué)“復(fù)雜條件鉆采新技術(shù)”課題組也是該團隊組成之一。
可燃冰不再“煙消云散”
為了減少對環(huán)境的影響，人們一直在尋找能夠替代煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的新型能源�？扇急褪且环N讓科學(xué)家如獲至寶的能源。那么，什么是可燃冰呢?
“可燃冰就是天然氣和水在低溫和中高壓作用下結(jié)晶而形成的‘冰塊’。”孫友宏介紹，可燃冰可直接點燃，具有很高的熱值，其燃燒產(chǎn)生的能量要比煤、石油、天然氣等高出數(shù)十倍，而且燃燒后不產(chǎn)生任何殘渣，避免了最令人頭痛的污染問題，被稱為“未來的清潔能源”。
“可燃冰對它的‘藏身之所’有著非�？量痰囊�。”孫友宏說，第一是溫度不能太高，在常壓下，如果溫度高于20℃，可燃冰就會“煙消云散”，因為海底或永久凍土的溫度最適合可燃冰的形成。第二是壓力要足夠大，例如海底壓力大，海水越深壓力就越大，可燃冰就越穩(wěn)定。第三是要有甲烷氣源，例如海底古生物尸體的沉積物，被細菌分解后會產(chǎn)生大量甲烷。“因此，可燃冰主要分布在深海、深湖沉積物或陸上的永久凍土中，勘探開發(fā)技術(shù)難度極大。”
在孫友宏的帶領(lǐng)下，吉林大學(xué)課題組從2004年起就對可燃冰的鉆探取樣技術(shù)進行了研究，最終研發(fā)出了一整套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的陸地凍土帶天然氣水合物冷鉆熱采技術(shù)。這是種什么技術(shù)呢?
“可燃冰鉆探取樣過程中的第一大難題就是如何防止其分解。”據(jù)孫友宏介紹，可燃冰在地下呈固體狀態(tài)，在鉆探和提取到地面時，隨著溫度提高和壓力減小，很容易變?yōu)闅鈶B(tài)。為此，他的課題組采用了主動降溫、被動降壓的辦法，研發(fā)了孔底快速冷凍樣品裝置，抑制了可燃冰的分解。
“第二大難題就是在取樣和鉆井開發(fā)過程中如何保障鉆井內(nèi)的孔壁穩(wěn)定。”孫友宏表示，由于井內(nèi)壓力和溫度的改變，原始的可燃冰地層鉆井孔壁也處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，可燃冰一旦分解就可能引發(fā)塌孔、井涌和井噴等重大事故。針對這個難題，他們的課題組發(fā)明了地表鉆井泥漿強制制冷系統(tǒng)，通過動態(tài)平衡鉆井泥漿進出井溫差，實現(xiàn)了可燃冰鉆井泥漿的快速強制冷卻，讓鉆井過程中的可燃冰不會分解，永凍地層的孔壁也就穩(wěn)定了。
2008年-2010年間，他們將該技術(shù)在青海省祁連山凍土區(qū)(木里盆地)進行鉆探可燃冰試驗，成功獲得陸地可燃冰的樣品。2011年，他們又將該技術(shù)在木里盆地可燃冰試采一號井試驗，也成功實現(xiàn)了凍土區(qū)水合物的試開采。
西部盆地的滿滿收獲
人們將視線回溯到標志著可燃冰冷鉆熱采技術(shù)應(yīng)用巨大成果的木里盆地。
2004年8月的一天，青海煤炭地質(zhì)105勘探隊的隊員正在木里盆地作業(yè)。突然，從33號鉆孔內(nèi)涌出了一股強大的氣流，鉆孔內(nèi)的泥漿隨之出現(xiàn)噴涌�？碧疥爢T用打火機在鉆孔前點了一下，井口馬上冒出了藍色火苗。記錄顯示，鉆桿所在位置為“井深56米”。
一年后，當這個數(shù)字傳到中國地質(zhì)科學(xué)院勘探所張永勤教授耳朵時，他精神大振。那時他正和中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)所的祝有海博士奔波在羌塘盆地深處，尋找可燃冰，兩個人也一同獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。
祝有海迅速趕到木里實地考察，隨后在2006年2月發(fā)表論文：《祁連山多年凍土區(qū)天然氣水合物的形成條件》，這是迄今我國第一篇關(guān)于木里地區(qū)可能存在可燃冰的論文，為日后木里地區(qū)可燃冰的勘探工作打下了理論基礎(chǔ)。2008年，中國地質(zhì)調(diào)查局正式立項對木里地區(qū)的可燃冰資源進行資源調(diào)查。
一項由中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)所和勘探所、吉林大學(xué)、青海煤炭地質(zhì)105勘探隊等8家單位共同合作的可燃冰調(diào)查評價項目全面啟動。這其中，吉林大學(xué)主要肩負研制“天然氣水合物孔底冷凍取樣器”和“鉆探泥漿制冷系統(tǒng)”兩項內(nèi)容的研究，在整個項目中起著至關(guān)重要的作用。孫友宏率領(lǐng)課題組的年輕教師郭威博士和幾位研究生對低溫泥漿換熱系統(tǒng)、天然氣水合物孔底冷凍取樣器、低溫鉆井泥漿等關(guān)鍵技術(shù)，進行多次論證方案和深入調(diào)研，一套“天然氣水合物鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)”最佳方案很快出爐。
木里盆地位于海拔4200米的祁連山南坡，到處是沼澤，高寒又缺氧。“帳篷搭在空曠的高原上，就算有火爐帳篷里也冷得像冰窖，嚴重的高山反應(yīng)就像家常便飯。”課題組成員郭威說。
在氣候條件極端惡劣又缺少后勤保障的情況下，他們憑著一股子勁兒和堅定的信心，努力尋找著深挖寶藏的可行路徑。鉆探可燃冰需要龐大的鉆采設(shè)備，只能用履帶式拖拉機拖著鋼板焊接的爬犁，一點點拖上山。因此，在前往鉆探點的“路”上，常常可以見到拖拉機滿身是泥漿，拽著鐵爬犁，轟鳴著向著沼澤深處沖去，寬大的履帶卷起一層層泥浪，泥點子不時飛濺到科研人員和勘探隊員的身上。工地現(xiàn)場的設(shè)備需要搬家，大家就跪著、趴著，甚至用身體頂著，往山上移運這些鐵家伙。
當鉆頭鉆進到139米時，在其細砂巖夾層的孔隙和裂隙中不斷冒出氣泡，勘探隊員終于在一塊巖心中發(fā)現(xiàn)了一個薄層，只有幾毫米厚，布滿乳白色晶體。研究人員掏出打火機，但晶體沒有馬上點著，而是隔了一會才冒出火苗，十幾秒鐘之后又熄滅了。樣品很快被送到青島海洋地質(zhì)研究所，經(jīng)過世界上最先進的激光拉曼光譜儀檢測顯示，所獲光譜曲線具有標志的可燃冰特征!這意味著，我國首次鉆獲陸地可燃冰實物樣品。“低溫泥漿制冷技術(shù)為此立下了汗馬功勞。”首席科學(xué)家祝有海博士如是說。該技術(shù)也打破了國外水合物鉆探取樣技術(shù)的壟斷。
2009年9月25日上午。國土資源部召開新聞發(fā)布會，宣布在青海祁連山南緣永久凍土帶成功鉆獲可燃冰，我國已成為世界上第一個在中低緯度凍土層中發(fā)現(xiàn)可燃冰的國家，也是繼加拿大、美國之后在陸域上通過國家計劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的第三個國家。
蔚藍南海的廣闊前景
其實在我國境內(nèi)，可燃冰不僅存在于青藏高原，更大的儲量位于南海中。“海馬冷泉”的最新發(fā)現(xiàn)就是最好的印證。
“好高大啊，果然無愧于我國第一臺的名譽!”2016年6月1日，在北京舉行的國家“十二五”科技創(chuàng)新成就展上，一臺身長4米、寬2.1米、高2.6米、重5噸的大型機器吸引了眾多觀眾。這就是實現(xiàn)了我國在大深度無人遙控潛水器自主研發(fā)領(lǐng)域“零的突破”的“海馬”號。
短短20多天后，中國地質(zhì)調(diào)查局在廣州發(fā)布消息：我國使用自主研制的“海馬”號4500米級無人遙控潛水器，在南海珠江口盆地西部海域首次發(fā)現(xiàn)了海底規(guī)�？涨暗幕顒有�“冷泉”，并命名為“海馬冷泉”。
廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局(簡稱“廣海局”)水合物專家梁金強說，“海馬冷泉”呈東西向條帶狀展布，水深為1350～1430米，面積約為618平方公里，其中已探查發(fā)現(xiàn)有“冷泉”活動的區(qū)域約350平方公里。“海馬冷泉”的發(fā)現(xiàn)，進一步證實了我國管轄海域可燃冰分布廣泛，資源潛力巨大。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，“海馬冷泉”區(qū)域有海底管狀蠕蟲、蛤類、貽貝等多種生物共存。
“早在2007年，我國就首次在南海北部神狐海域鉆獲了可燃冰實物樣品，位居全球第四。”梁金強說，歷經(jīng)多年勘查，我國海域可燃冰資源調(diào)查取得了一系列開創(chuàng)性成果。
我國針對可燃冰的找礦專項行動由中國地質(zhì)調(diào)查局組織實施、廣海局具體承擔，主要在南海北部展開調(diào)查。廣海局是我國海域水合物調(diào)查研究的主力軍和引領(lǐng)者，為我國先后于2007年、2013年、2015年、2016年等數(shù)次在南海實現(xiàn)水合物資源勘查重大發(fā)現(xiàn)作出了重大貢獻。十幾年來，在可燃冰勘查專項的支持下，廣海局從無到有逐漸摸索建立了適合我國南海天然氣水合物調(diào)查的一整套勘探模式和技術(shù)方法體系，我國已能立于水合物勘探強國之列。
海南大學(xué)教授張本介紹說，在南海中北部海區(qū)，還蘊藏著豐富的可燃冰資源。整個南海的可燃冰地質(zhì)資源量約為700億噸油當量，遠景資源儲量可達上千億噸油當量，資源開發(fā)前景十分廣闊。目前，調(diào)查團隊已圈出南海北部7個遠景區(qū)，19個成礦區(qū)帶，僅神狐鉆探區(qū)內(nèi)11個可燃冰礦體，面積就達到約23平方公里，氣體資源量約為194億立方米，控制資源量達到41億噸油當量。
孫友宏表示，由于可燃冰主要分布于海域，下一步將針對海域可燃冰鉆采技術(shù)開展研究，為我國天然氣水合物早日實現(xiàn)商業(yè)化開采做貢獻，并為“一帶一路”戰(zhàn)略服務(wù)。
