2017年5月18日：海域可燃冰首次試采成功的那一刻

2017年5月18日，我國在南海北部海域首次試采可燃冰獲得成功，實現(xiàn)連續(xù)187個小時穩(wěn)定產(chǎn)氣。我國由此成為全球第一個實現(xiàn)海域可燃冰試開采并取得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國家。這一成功不僅表明我國可燃冰勘查和開發(fā)的核心技術得到驗證，也展示出我國在這一領域的綜合實力達到世界領先水平。更為重要的是，可燃冰試采成功對促進我國能源安全保障、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，甚至對改變世界能源供應格局都具有里程碑意義。

可燃冰因其外觀像冰，且遇火即可燃燒而得名，又稱“固體瓦斯”或“氣冰”。實際上，它就是天然氣水合物，由于它所包含的氣體分子以甲烷為主，因而又被稱為“甲烷水合物”。這種冰狀水合物是分布于深海和陸域永久凍土中的有機沉積物產(chǎn)生的甲烷氣，與水在高壓（30個大氣壓，海底壓力一般都超過這個數(shù)值）、低溫（0～10℃， 海底溫度通常為2～4℃）的條件下形成的類冰狀結(jié)晶物。

可燃冰是儲量巨大的新能源，所含有機碳資源總量相當于全球已知煤、石油、天然氣總量的兩倍。僅在我國海域，預測遠景資源量就達800億噸油當量；世界資源量約為2100萬億立方米，可供人類使用1000年。由于可燃冰燃燒后只產(chǎn)生水和二氧化碳，對環(huán)境污染比傳統(tǒng)礦物能源小得多，但能量卻高出10倍，故被國際公認為石油、天然氣的替代能源，是未來全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略制高點。

與傳統(tǒng)能源天然氣相比，可燃冰具有突出的優(yōu)點：一是儲量非常豐富?？扇急闹饕煞质羌淄椋淄橥ㄟ^有機質(zhì)發(fā)酵短期就可生成。地球表面大部分為海域，而海域下到處都有長時間富積的大量甲烷冰狀物，而且這些甲烷還會在海底不斷富集。二是能量密度高?？扇急忍烊粴庹加玫捏w積小很多，卻蘊含大量的能量：1立方米的可燃冰燃燒所釋放的能量，相當于164立方米的天然氣所產(chǎn)生的能量。再如，一輛使用天然氣為燃料的汽車，一次加100升天然氣能行駛300千米的話，那么加入相應體積的可燃冰，這輛車就能行駛5萬千米。

1934年，蘇聯(lián)科學家首先發(fā)現(xiàn)可燃冰，并稱之為“天然氣水合物”。由于可燃冰主要儲藏在海底，而海底地層普遍為砂質(zhì)，現(xiàn)有的海底鉆井設備開采它就好比“在豆腐渣上打鐵”，稍有不慎就會導致大量砂石涌進管道，造成開采失敗。加之可燃冰很難以固態(tài)形式從海洋中開采出來，所以開采海洋中的可燃冰難度很大。在20世紀60年代，不少國家開始進行可燃冰的研究與開發(fā)，其中日本、加拿大等國都對可燃冰進行了開采嘗試，但因為種種原因都未能成功或達不到產(chǎn)氣的預定目標。

我國對可燃冰的研究起步較晚，但發(fā)展勢頭很快。1998年開始著手研究，只用了不到20年就完成了從空白到趕超的全過程。開采可燃冰一直是一項世界性難題，除了可燃冰難以開采的自然條件外，在開采中既要求日均穩(wěn)產(chǎn)氣1萬立方米，又要連續(xù)產(chǎn)氣時間超過一周，此前還沒有任何一個國家能成功實現(xiàn)。

從2017年5月10日起，我國在南海神狐海域水深1266米海底首次試采可燃冰。截至5月17日15時，8天試采總量12萬立方米，平均日產(chǎn)超過1.6萬立方米，其中甲烷含量最高達99.5%。這表明，試采同時達到了日均產(chǎn)氣1萬立方米以上以及連續(xù)一周不間斷的國際公認的成功開采指標。于是，我國在2017年5月18日正式宣布首次試采圓滿成功。此次開采也是開采難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物取得的首項成果。這為人類實現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)性大規(guī)模開采和利用提供了技術儲備并積累了寶貴的經(jīng)驗。

我國南海海域主要屬于粉砂型儲層，砂細導致滲透率更差。同時，我國可燃冰儲藏水深大、儲層埋層淺，施工難度更大。我國開采人員以敢于下五洋捉“冰”的精神，攻堅克難，在世界上首次實現(xiàn)海域可燃冰試采成功，這是“中國理論”“中國技術”“中國裝備”所凝結(jié)而成的突出成就。

試采成功首先靠得是“中國理論”的建立。通過多年勘探、研究和試驗，我國率先建立了可燃冰“兩期三型”成礦理論，以此指導和圈定找礦有利區(qū)，并精準鎖定了試開采目標。早在試采前的2016年，在我國海域就已圈定了6個可燃冰成礦遠景區(qū)，在青海南部和西藏北部也優(yōu)選了9個有利區(qū)塊。另外，還創(chuàng)立了可燃冰“三相控制”開采理論，用于制定實施方案和試開采模擬，以確保試采過程安全可控。

“中國技術”是試采取得成功的關鍵。可燃冰是在高壓低溫下形成的冰狀結(jié)晶物，在低壓高溫的大氣環(huán)境下很難將其以固態(tài)形式從海洋中開采出來。為解決這一技術難題，科研人員利用降壓法將海底原本穩(wěn)定的壓力降低，從而打破了可燃冰儲層的成藏條件，然后再將分散在類似海綿空隙中的可燃冰聚集起來，利用我國自主研發(fā)的一套水、沙、氣分離核心技術，最終將可燃冰以氣體形式取出。通過這次成功試采，我國實現(xiàn)了可燃冰全流程試采核心技術的重大突破，形成了國際領先的可燃冰新型開采技術。同時，我國還在掌握深海進入、深海探測、深海開發(fā)等關鍵技術方面取得重大成果。

可燃冰的試采成功，也離不開“中國裝備”的有力支持。這次可燃冰試采作業(yè)，大量自主創(chuàng)新研制的國產(chǎn)化設備投入使用，充分表明“中國制造”已走在世界前列。此次開采使用的最重要的設備“藍鯨”一號鉆井平臺，是我國最新研制成的世界最大、鉆井深度最深的雙井架半潛式鉆井平臺。它重達4.3萬噸，高度約為37層樓高，是目前世界上最先進的鉆井平臺，可適用全球任何深海作業(yè)。 （崔金泰）