歷史性突破！中國首次海域可燃冰試采成功，領跑全球
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實現(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、國務院發(fā)來賀電。
在黨中央、國務院的堅強領導下，在財政部、發(fā)展改革委、科技部等有關部門的大力支持下，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)利用提供了技術儲備，積累了寶貴經(jīng)驗，打破了我國在能源勘查開發(fā)領域長期跟跑的局面，取得了理論、技術、工程和裝備自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了在這一領域由“跟跑”到“領跑”的歷史性跨越，對保障能源安全、推動綠色發(fā)展、建設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、中集集團公司有關負責同志出席會議。
【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
中國成功試開采可燃冰
廣州海洋地質調(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域的執(zhí)牛耳者天然氣水合物，也就是可燃冰的鉆采技術是其開發(fā)的必備技能。經(jīng)10余年技術攻關，由吉林大學孫友宏教授負責研發(fā)的陸域天然氣水合物冷鉆熱采關鍵技術，填補了國內(nèi)該領域空白，在不久前獲得2016年國家技術發(fā)明獎二等獎。
在海拔4200米的青海省木里盆地，中國地質調(diào)查局祝有海教授領銜的陸域天然氣水合物科研團隊利用該技術，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。該技術打破了國外水合物鉆探取樣技術的壟斷，也有望應用于南海海域“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調(diào)查局的科研團隊，為了鉆獲可燃冰，他們飽受風霜雨雪的洗禮，經(jīng)受著缺氧的考驗，日夜奮戰(zhàn)。孫友宏率領的吉林大學“復雜條件鉆采新技術”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。可燃冰就是一種讓科學家如獲至寶的能源。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’有著非常苛刻的要求。”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)技術難度極大。”
在孫友宏的帶領下，吉林大學課題組從2004年起就對可燃冰的鉆探取樣技術進行了研究，最終研發(fā)出了一整套具有自主知識產(chǎn)權的陸地凍土帶天然氣水合物冷鉆熱采技術。這是種什么技術呢?
“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應用巨大成果的木里盆地。
2004年8月的一天，青海煤炭地質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)字傳到中國地質科學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科學院礦產(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。2008年，中國地質調(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。
一項由中國地質科學院礦產(chǎn)所和勘探所、吉林大學、青海煤炭地質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重要的作用。孫友宏率領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、低溫鉆井泥漿等關鍵技術，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�？梢砸姷酵侠瓩C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。“低溫泥漿制冷技術為此立下了汗馬功勞。”首席科學家祝有海博士如是說。該技術也打破了國外水合物鉆探取樣技術的壟斷。
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)領域“零的突破”的“海馬”號。
短短20多天后，中國地質調(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)模空前的活動性“冷泉”，并命名為“海馬冷泉”。
廣州海洋地質調(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方法體系，我國已能立于水合物勘探強國之列。
海南大學教授張本介紹說，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。
