摘要 : 2017年5月18日,在我國(guó)南海神狐海域“藍(lán)鯨Ⅰ號(hào)”鉆井平臺(tái)上,烈烈火焰被燃燒臂舉向天空,如象征希望的火炬。原國(guó)土資源部部長(zhǎng)姜大明向世界鄭重宣布
2017年5月18日,在我國(guó)南海神狐海域“藍(lán)鯨Ⅰ號(hào)”鉆井平臺(tái)上,烈烈火焰被燃燒臂舉向天空,如象征希望的火炬。原國(guó)土資源部部長(zhǎng)姜大明向世界鄭重宣布:我國(guó)首次海域天然氣水合物試采成功!這也是世界首次成功實(shí)現(xiàn)泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開采。
中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)來(lái)賀電:“這是在以習(xí)近平同志為核心的黨中央領(lǐng)導(dǎo)下,落實(shí)新發(fā)展理念,實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,發(fā)揮我國(guó)社會(huì)主義制度可以集中力量辦大事的政治優(yōu)勢(shì),在掌握深海進(jìn)入、深海探測(cè)、深海開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)方面取得的重大成果,是中國(guó)人民勇攀世界科技高峰的又一標(biāo)志性成就,對(duì)推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命具有重要而深遠(yuǎn)的影響……”
通往神狐之路
天然氣水合物是天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì),因其外觀像冰,遇火可以燃燒,因此也被稱為可燃冰。天然氣水合物常見于深海沉積物或陸上永久凍土中,分布廣泛、資源量大、能量密度高、清潔高效,是未來(lái)主要接替能源之一,受到各國(guó)政府和科學(xué)界的密切關(guān)注。
自20世紀(jì)60年代起,以美國(guó)、日本、德國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、印度為代表的一些國(guó)家制定了天然氣水合物勘查開發(fā)研究計(jì)劃。開發(fā)天然氣水合物,各國(guó)都在暗自發(fā)力。中國(guó)的天然氣水合物勘查開發(fā)研究起步相對(duì)較晚,但前行路上每一步都走得自信而堅(jiān)定。
1999年,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成立。作為新一輪國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目,我國(guó)在西沙海域開展了天然氣水合物調(diào)查,并在此發(fā)現(xiàn)了重要地震標(biāo)志——似海底反射。
2001年1月,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局組建了天然氣水合物研究室。隨著天然氣水合物調(diào)查不斷深入,2002年,國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立天然氣水合物資源調(diào)查與評(píng)價(jià)國(guó)家專項(xiàng)。
2002年3月,“海洋地質(zhì)四號(hào)”調(diào)查船在海底重力活塞取樣中,發(fā)現(xiàn)一些地方甲烷高含量異常,找到了天然氣水合物分解的證據(jù)。2004年5月,由中德兩國(guó)科學(xué)家組成的科學(xué)考察隊(duì),在珠江口盆地東部海域發(fā)現(xiàn)面積巨大的碳酸鹽巖礁。這是天然氣水合物存在的重大證據(jù),被命名為“九龍甲烷礁”。
從2007年開始,我國(guó)加快了天然氣水合物調(diào)查研究步伐。2007年4月~6月,我國(guó)在南海北部神狐海域?qū)嵤┑谝淮翁烊粴馑衔镢@探取樣,首次鉆獲高甲烷含量的實(shí)物樣品。同時(shí),我國(guó)不斷加強(qiáng)天然氣水合物探測(cè)技術(shù)研究?!笆晃濉敝酰瑖?guó)家863計(jì)劃實(shí)施“天然氣水合物勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”重大項(xiàng)目,涉及熱流、地化、地震等相關(guān)的探測(cè)技術(shù)共11個(gè)方面,我國(guó)海域天然氣水合物探測(cè)科研團(tuán)隊(duì)隨之建立。
2011年,國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立新的天然氣水合物國(guó)家專項(xiàng),天然氣水合物資源勘查工作進(jìn)入新階段。
2013年,我國(guó)在珠江口盆地東部海域開展天然氣水合物鉆探工作,在水深800米的海底取到可視的天然氣水合物樣品,發(fā)現(xiàn)了超千億立方米級(jí)的天然氣水合物礦藏。
2015年,我國(guó)科學(xué)家開始圍繞天然氣水合物試采展開工作。當(dāng)年3月,用中國(guó)自主研制的“海馬”號(hào)4500米級(jí)非載人遙控潛水器,首次發(fā)現(xiàn)了海底巨型活動(dòng)性“冷泉”,并在冷泉區(qū)使用重力取樣獲得天然氣水合物樣品。
2016年6月25日,“中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天然氣水合物工程技術(shù)中心”在廣州正式掛牌。同年,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局通過開展鉆探,在神狐海域發(fā)現(xiàn)了超千億立方米級(jí)的天然氣水合物礦藏,并為天然氣水合物試采確定了試采礦體和目標(biāo)井位。
一個(gè)震驚世界的成就正在孕育。
火焰怒放60天
2017年全國(guó)兩會(huì)期間,我國(guó)在南海的冰火壯歌已唱響序曲。3月6日,我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造、全球領(lǐng)先的超深水半潛式鉆井平臺(tái)“藍(lán)鯨Ⅰ號(hào)”從山東煙臺(tái)起航,7天后抵達(dá)南海神狐海域。
3月28日,作為當(dāng)時(shí)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“五大科技攻堅(jiān)戰(zhàn)”的頭號(hào)工程——天然氣水合物試采的第一口井在我國(guó)南海神狐海域正式開鉆。
5月10日,在完成鉆井、儲(chǔ)層改造及井下設(shè)備安裝作業(yè)后,試采井開始啟泵降壓。14時(shí)52分,火炬臂一次點(diǎn)火成功,我國(guó)從南海神狐海域水深1266米海底以下203米~277米的天然氣水合物礦藏中首次開采出天然氣。
5月18日,試采井連續(xù)產(chǎn)氣近8天,最高單日產(chǎn)量3.5萬(wàn)立方米,平均日產(chǎn)量超1.6萬(wàn)立方米,累計(jì)產(chǎn)氣超12萬(wàn)立方米,天然氣產(chǎn)量穩(wěn)定,甲烷含量高達(dá)99.5%,超額完成了“日產(chǎn)萬(wàn)方,持續(xù)一周”的預(yù)定目標(biāo)。
為貫徹落實(shí)5月18日中共中央、國(guó)務(wù)院賀電關(guān)于促進(jìn)天然氣水合物勘查開采產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的指示精神,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局迅速調(diào)整試采施工方案,將試采時(shí)間由原計(jì)劃的7天延至60天,以求取得更多更全的試采數(shù)據(jù),進(jìn)一步驗(yàn)證試采技術(shù)方案和環(huán)境安全防控技術(shù),為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化積累更多經(jīng)驗(yàn)。
6月上旬,臺(tái)風(fēng)“苗柏”在附近海域形成,試采現(xiàn)場(chǎng)指揮部與“藍(lán)鯨Ⅰ號(hào)”操船團(tuán)隊(duì)根據(jù)南海前期臺(tái)風(fēng)的特點(diǎn),以及對(duì)平臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的能力評(píng)價(jià),慎重作出“保持生產(chǎn)測(cè)試,原地抗擊臺(tái)風(fēng)”的決定,同時(shí)制定了詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案。
6月12日,“苗柏”逼近,風(fēng)力突然由預(yù)測(cè)的9級(jí)增至11級(jí),海況異常惡劣?!八{(lán)鯨Ⅰ號(hào)”憑借強(qiáng)大的動(dòng)力定位系統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)豐富的操船隊(duì)伍,一直保持在安全區(qū)域與臺(tái)風(fēng)正面對(duì)抗,實(shí)測(cè)最大漂移距離不超過6.5米。狂風(fēng)暴雨中,天然氣水合物燃燒的火焰未滅。
截至7月9日14時(shí)52分,我國(guó)天然氣水合物試開采連續(xù)試氣點(diǎn)火60天,累計(jì)產(chǎn)氣30.9萬(wàn)立方米,甲烷含量最高達(dá)99.5%,獲取科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)647萬(wàn)組,為后續(xù)科學(xué)研究積累了大量翔實(shí)可靠的數(shù)據(jù)資料。7月9日~ 18日,試采團(tuán)隊(duì)按照施工方案進(jìn)行試采井的封井作業(yè)。
至此,我國(guó)首次海域天然氣水合物試采圓滿成功。
從跟跑到領(lǐng)跑
泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物分布廣泛,占全球天然氣水合物資源量的90%以上,但開發(fā)難度最大。如何防砂、保障產(chǎn)氣通道通暢等難題困擾著各國(guó)科學(xué)家。我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)這一類型天然氣水合物的安全可控開采,取得了理論、技術(shù)、工程和裝備的自主創(chuàng)新,為實(shí)現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)性開發(fā)利用提供了技術(shù)儲(chǔ)備,積累了寶貴經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了在能源勘查開發(fā)領(lǐng)域從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。
這次試采,我國(guó)實(shí)現(xiàn)了天然氣水合物勘查開采理論創(chuàng)新,建立了針對(duì)我國(guó)海域地質(zhì)特點(diǎn)的天然氣水合物系統(tǒng)成藏理論,創(chuàng)建了天然氣水合物“三相控制”開采理論方法;形成多項(xiàng)深水淺軟地層天然氣水合物勘查試采技術(shù)工藝,破解了極松軟地層鉆完井和固井難題,有效改善了泥質(zhì)粉砂儲(chǔ)層的滲透性,實(shí)現(xiàn)未成巖超細(xì)儲(chǔ)層的有效防砂,探索出一套穩(wěn)產(chǎn)有效的壓降調(diào)控體系;實(shí)現(xiàn)試采生態(tài)環(huán)境安全可控,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,試采甲烷無(wú)泄漏,大氣、水體生態(tài)環(huán)境無(wú)污染,海底和井下未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,初步證實(shí)天然氣水合物綠色開發(fā)可行。
2017年11月16日,經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),天然氣水合物成為我國(guó)第173個(gè)礦種。我國(guó)天然氣水合物勘查和開發(fā),迎來(lái)全新發(fā)展時(shí)期。
2017年8月,原國(guó)土資源部與廣東省政府、中石油簽署《推進(jìn)南海神狐海域天然氣水合物勘查開采先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)建設(shè)戰(zhàn)略合作協(xié)議》。2018年3月,原國(guó)土資源部與海南省政府、中國(guó)海油簽署《推進(jìn)南海重點(diǎn)海域天然氣水合物勘查開采先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)建設(shè)戰(zhàn)略合作協(xié)議》。主要目標(biāo)是聯(lián)合建設(shè)具有規(guī)模產(chǎn)能的天然氣水合物勘查開發(fā)示范基地,加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
2020年3月,我國(guó)第二輪天然氣水合物試采在南海神狐海域取得成功并超額完成目標(biāo)任務(wù),突破了深海淺軟地層水平井鉆采技術(shù)裝備世界性難題,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)氣規(guī)模的大幅提升,在主動(dòng)關(guān)井的情況下,試采連續(xù)產(chǎn)氣42天,創(chuàng)造了“產(chǎn)氣總量149.86萬(wàn)立方米,日均產(chǎn)氣3.57萬(wàn)立方米”兩項(xiàng)新的世界紀(jì)錄。產(chǎn)氣總量是2017年第一輪試采60天的4.8倍,日均產(chǎn)氣量是第一輪試采的6.9倍。創(chuàng)新形成了六大類32項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)了12項(xiàng)核心裝備,其中控制井口穩(wěn)定的裝置吸力錨打破了國(guó)外壟斷。
實(shí)現(xiàn)天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化,大致可分為理論研究與模擬試驗(yàn)、探索性試采、試驗(yàn)性試采、生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采5個(gè)階段。我國(guó)第二輪試采成功實(shí)現(xiàn)從“探索性試采”向“試驗(yàn)性試采”的階段性跨越,向產(chǎn)業(yè)化邁出了關(guān)鍵一步。
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