我國建立海域“可燃冰”基礎(chǔ)理論和勘查技術(shù)體系

從廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局獲悉，依托國家調(diào)查專項(xiàng)，在分析南海天然氣水合物調(diào)查資料數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，歷時(shí)5年研究，我國重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“南海天然氣水合物富集規(guī)律與開采基礎(chǔ)研究”取得重要進(jìn)展，不久前通過了科技部組織的驗(yàn)收。

據(jù)了解，該項(xiàng)目從2009年1月正式啟動。項(xiàng)目依托中國地質(zhì)調(diào)查局為第一承擔(dān)單位，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、中科院廣州地球化學(xué)研究所、中科院廣州能源研究所、中國地科院礦產(chǎn)資源研究所、中科院地質(zhì)與地球物理研究所、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）、中海石油（中國）研究中心等國內(nèi)優(yōu)勢單位共同參加研究工作。

據(jù)項(xiàng)目首席科學(xué)家、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局總工程師楊勝雄介紹，“南海天然氣水合物富集規(guī)律與開采基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目利用國家調(diào)查專項(xiàng)獲取的海量資料，先后開展了3個(gè)有針對性的補(bǔ)充調(diào)查航次。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞我國南海北部陸坡天然氣水合物有關(guān)的成藏條件、成藏過程動力學(xué)、成藏富集規(guī)律等關(guān)鍵科學(xué)問題開展深入研究，取得了一系列重要研究成果和創(chuàng)新性認(rèn)識，首次建立起我國南海天然氣水合物基礎(chǔ)研究系統(tǒng)理論。

（1）提出了滲漏型天然氣水合物重要概念。根據(jù)成因類型，將天然氣水合物礦藏劃分為擴(kuò)散型和滲漏型兩種。其中，擴(kuò)散型水合物分布廣泛，飽和度相對較低；滲漏型水合物產(chǎn)出集中、含量高，在局部地區(qū)甚至可觀測到塊狀天然氣水合物。研究認(rèn)為南海北部具備形成上述兩種類型水合物的地質(zhì)條件，兩者具有密切的成藏關(guān)系。

（2）揭示了南海北部天然氣水合物富集規(guī)律。研究認(rèn)為，我國南海北部天然氣水合物在空間展布上，受斷層控制明顯，橫向上具有南北成帶的特征。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了南海北部兩個(gè)主要水合物成礦帶，其中第一成礦帶位于800～1300m水深范圍的新生代大型沉積盆地發(fā)育的區(qū)域，以熱解氣源水合物為主要類型，部分為混合氣源；第二成礦帶位于水深大于2000m的新生代中小型沉積盆地發(fā)育的古斜坡區(qū)域，以生物氣源水合物為主。

（3）首次提出天然氣水合物成核機(jī)制的籠子吸附假說。該假說預(yù)測了天然氣水合物在成核過程中，首先形成水合物非晶相的新觀點(diǎn)。這一假說與國際同類假說相比，能夠更為準(zhǔn)確地描述水合物晶體的形成過程。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)還建立了籠子識別方法，并定量確認(rèn)非晶相的存在，實(shí)測出天然氣水合物成核發(fā)生時(shí)溶解甲烷的臨界濃度為0.05摩爾分?jǐn)?shù)（約每立方納米1.7個(gè)分子）。由此驗(yàn)證了籠子吸附假說，受到了國際同行的高度關(guān)注。

（4）建立了南海北部天然氣水合物的綜合識別方法。在天然氣水合物地球物理響應(yīng)機(jī)理研究上，發(fā)現(xiàn)縱橫波速度增量是識別水合物引起的高速異常的重要地球物理參數(shù)，并利用精細(xì)處理的縱橫波速度增量比剖面能夠準(zhǔn)確刻畫水合物空間分布形態(tài)。在地球化學(xué)及生物學(xué)機(jī)理研究方面，首次獲得了水合物穩(wěn)定帶中不同甲烷相態(tài)的微生物及宏生物組合特征，以及冷泉環(huán)境下氧化－還原界面附近生物地球化學(xué)響應(yīng)特征。

（5）開展了南海北部天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論研究，采用主流的數(shù)值模擬方法——格子Boltzmann方法對天然氣水合物分解過程的流動特性進(jìn)行研究，深入討論了其多相流動機(jī)理及相關(guān)基礎(chǔ)物性理論，針對南海北部典型天然氣水合物藏，分別從微觀、介觀及宏觀角度，成功揭示了目前常用的天然氣水合物開采方法的傳熱和傳質(zhì)機(jī)理。

“南海天然氣水合物富集規(guī)律與開采基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目的實(shí)施，積極提升了我國天然氣水合物基礎(chǔ)研究的能力，并開展了國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家能源局深水油氣工程技術(shù)研發(fā)基地及天然氣水合物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等業(yè)務(wù)基地和團(tuán)隊(duì)建設(shè)，培養(yǎng)了一批包括全國優(yōu)秀科技工作者、新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選、國家杰出青年基金在內(nèi)的中青年學(xué)術(shù)帶頭人，形成了一支具備國際視野和承擔(dān)國家高層次研究項(xiàng)目能力的高水平研究團(tuán)隊(duì)。此外，項(xiàng)目依托我國海域天然氣水合物調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)，積極為各課題搭建數(shù)據(jù)共享平臺，共享課題研究成果。同時(shí)，還組織專家撰寫發(fā)表科普文章、拍攝科普視頻及新聞短片，廣泛開展科學(xué)普及活動。

海域“可燃冰”勘查技術(shù)體系主要由調(diào)查評價(jià)和勘查兩部分組成。在調(diào)查評價(jià)方面，形成了成熟的水合物調(diào)查技術(shù)，圍繞水合物成礦遠(yuǎn)景區(qū)，開展了與水合物賦存相關(guān)的地貌、沉積礦物、地球化學(xué)及地震調(diào)查，集成了一套成熟的“地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)”組合調(diào)查技術(shù)，已成為服務(wù)海域天然氣水合物常規(guī)勘探的主打技術(shù)，得到高效、實(shí)質(zhì)性推廣應(yīng)用；自主研發(fā)了水合物特效探測技術(shù)，圍繞水合物有利成礦區(qū)帶，自主研發(fā)了“天然氣水合物地震識別”等特效技術(shù)，鉆探獲得的水合物實(shí)物樣品，充分證明我國研制的探測技術(shù)行之有效；發(fā)展了多項(xiàng)水合物檢測技術(shù)，圍繞水合物礦體目標(biāo)優(yōu)選，刻畫水合物礦體空間形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，研發(fā)了“天然氣水合物礦體的三維地震與海底高頻地震聯(lián)合探測”等技術(shù)。在勘查方法技術(shù)方面，包括：鉆探船動力定位和鉆進(jìn)升沉補(bǔ)償技術(shù)，隨鉆測井技術(shù)，保壓取心技術(shù)和現(xiàn)場檢測技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了天然氣水合物開發(fā)利用領(lǐng)域的重大突破。至此，我國正式形成海域天然氣水合物從調(diào)查評價(jià)到鉆探階段的方法技術(shù)體系，為大面積開展海域天然氣水合物資源調(diào)查評價(jià)和勘查，奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

（來源：國土資源報(bào)2014年1月21日）