全球可燃冰勘探開發漸行漸近

□ 文/范廣慧 李文翎

全球可燃冰勘探開發漸行漸近

□ 文/范廣慧 李文翎

目前，全球范圍內已直接或間接發現的可燃冰礦點中97%集中在海洋，其余3%主要位于陸地凍土帶。自上世紀60年代起，以美國、日本、德國、韓國、印度為代表的一些國家都制訂了可燃冰勘探開發研究計劃。迄今，人們已在近海海域與凍土區發現可燃冰礦點超過230處，涌現出一大批可燃冰熱點研究區。近年來，在一些研究比較深入的可燃冰熱點區，如美國阿拉斯加北坡區、加拿大馬更些三角洲、中國南海神狐海域和日本南海海槽區，已進行了多次可燃冰開采試驗，成功地從自然界水合物藏中采出了可燃冰分解氣，全球掀起了可燃冰勘探開發熱潮。

5月18日，由中國地質調查局組織實施的中國海域可燃冰試采在神狐海域實現連續8天穩定產氣，試采成功。這標志著我國可燃冰勘探開發實現了歷史性突破，對推動可燃冰開發利用具有重要而深遠的影響。

可燃冰商業化開采尚待時日

我國是繼日本之后，全球第二個成功開展海域可燃冰試采研究的國家。

迄今，全球在陸地凍土區與海域深水區都已成功開展了多次可燃冰試采研究，對加熱法、降壓法與二氧化碳置換法等可燃冰主要開采方法的技術可行性進行了初步探索，在阿拉斯加北坡、加拿大馬更些三角洲、日本南海海槽與中國南海北部都獲得了試采研究的成功。但這些試采研究的成功，也只是證實了現有技術可以從自然界可燃冰藏采出天然氣。整體上看，可燃冰開采研究仍處于探索階段，迄今為止尚沒有形成能夠經濟有效地開采可燃冰的技術方法或方法組合，距離可燃冰商業開發對技術的要求還相差很遠。

從現有開采研究結果看，一方面，可燃冰開采過程中的采氣持續性與采氣規模問題一直沒有能夠很好地解決；另一方面，可燃冰開采過程中，海域可燃冰原地分解會導致地層滑塌風險，從而對鉆井平臺與海底油氣設施的安全性造成不利影響；同時，可燃冰開采過程中還可能存在甲烷無序釋放問題，從而影響海洋生態與大氣環境。可燃冰的商業開發，必須同時解決技術可行性、經濟可行性與安全開采等問題。目前投入可燃冰研究的一些主要國家，正在通過技術改進積極探索上述問題，并已取得初步成效。

美國啟動多個可燃冰試采項目

作為美國最大的常規油氣產區之一，墨西哥灣可燃冰勘探研究始于20世紀80年代。2001年，美國能源部啟動了為期10多年、由多個國家眾多機構共同參與的專門針對墨西哥灣可燃冰研究的“聯合工業項目”，開展了鉆探取芯與隨鉆測井研究，證實了墨西哥灣存在高飽和度、高品質含可燃冰砂層，同時還在細粒沉積層中發現了裂隙填充型可燃冰。

繼墨西哥灣“聯合工業項目”結束之后，2014年年底，美國能源部下屬國家能源技術實驗室設立了“深水甲烷可燃冰描述與科學評價”大型項目。該項目計劃分為目標站位優選、研究計劃制訂、野外研究3個實施階段。至2015年9月底已完成第一階段的工作，完成了墨西哥灣某些可燃冰研究站位的初步評價，重新審視了目標研究站位的地震與測井資料，并向綜合大洋鉆探計劃組織提交了初步研究成果，為將來申請海洋調查船做好溝通準備。目前，第二階段的研究工作正在進行，截至2016年年底，已向綜合大洋鉆探計劃提交了可燃冰鉆探航次的計劃編制工作，完成了保壓取芯工具研制，并通過了陸上環境可燃冰取芯效果測試，現正在海上深水區開展測試，檢驗其在深水環境下可燃冰取芯效果。

2016年10月，美國在墨西哥灣又啟動了一項為期3年的可燃冰研究項目，采用電磁法研究不同沉積類型、不同流體含量環境中可燃冰系統的導電性及可燃冰因開采而導致的導電性變化特征。通過在2—3個可燃冰遠景站位開展研究，建立地層導電性與測井資料之間的關系，提高可燃冰原地資源量評價準確度。

此外，阿拉斯加凍土區也是美國可燃冰研究的主戰場。根據美國2015年新頒布的《甲烷可燃冰研究與開發修正案》，自2017年起，將在阿拉斯加凍土區開展為期兩年的可燃冰中長期試采研究。為了配合這次可燃冰試采研究，現正在開展選區準備工作，一方面致力于更全面地了解可燃冰藏的地質情況，選擇該區已確定的可燃冰藏開展地質與工程評價研究；另一方面努力改進可燃冰開采技術，同時積極尋求合作者，目前已與日本石油天然氣和金屬礦產公司接洽并達成合作研究事宜。

印度已在近海獲得可試采研究理想區塊

印度于1995年制訂國家級可燃冰研究計劃。2006年在其近海海域開展了國家可燃冰研究計劃第一階段研究，以克里希納-戈達瓦里盆地、喀-孔盆地、默哈納迪盆地，以及安達曼島近海為研究區，開展了為期113天的可燃冰鉆探航次，在上述4個研究區的21個站位共鉆孔39個，進行了取芯與測井研究，采出約140個可燃冰巖芯樣品，取得了印度可燃冰勘探的重大突破。

2015年，印度正式啟動了國家級可燃冰研究計劃第二階段的研究工作，主要目標是優選可燃冰富集區。工區主要集中于前期勘探研究所識別出的可燃冰賦存區，包括克里希納-戈達瓦里盆地和默哈納迪盆地，開展了一項150天的可燃冰調查研究。在近5個月的時間里，鉆孔42個。在克里希納-戈達瓦里盆地和默哈納迪盆地4個區域，對25個鉆孔進行了隨鉆測井，并對最有利的10個鉆孔進行了取芯研究，在16個鉆孔進行了常規電纜測井與保壓取芯。

這些研究在克里希納-戈達瓦里盆地的3個富含粗砂沉積系統中，發現了高飽和度可燃冰藏，其中兩個富砂系統可燃冰高飽和度極高，可達80%以上，可作為今后開展可燃冰試采研究的理想站位。這是首次在印度洋發現的具有開采前景的可燃冰礦藏，是迄今為止所發現的規模最大、儲量最為豐富的可燃冰礦藏之一。

我國南海北部可燃冰試采取得歷史性突破

我國南海北部海域可燃冰實質性勘探研究始于1999年，集中在東沙、神狐、西沙、瓊東南4個海域開展了大量的可燃冰綜合調查。2004年，在東沙群島以東海域發現世界最大冷泉噴溢區“九龍甲烷礁”，初步獲得南海北部陸坡可燃冰存在證據；2007年，在神狐海域實施可燃冰鉆探研究航次，鉆孔8個，在其中3個鉆孔采出分散態可燃冰樣品。

2011年，以加快南海北部可燃冰資源遠景區勘查評價、選擇重點靶區實施可燃冰試驗性開采為目標的可燃冰鉆探專項啟動；2013年，在珠江口盆地東部海域開展鉆探研究，首次發現肉眼可見的高純度可燃冰，可燃冰呈塊狀、瘤狀、層狀、脈狀和分散狀等多種賦存方式產出。23口鉆井獲得控制資源量達1000億立方米—1500億立方米。

2015年，我國在神狐海域2007年鉆探區附近再次開展鉆探研究，所有20多口鉆井均發現可燃冰存在證據，證實神狐海域可燃冰廣泛存在，發現超千億方級可燃冰礦藏。通過鉆探取芯落實了兩個大型礦體，為海域可燃冰試采研究提供了重要參考靶區。神狐海域的此次鉆探取芯研究，還發現可燃冰分解氣中存在少量乙烷和丙烷，證實該區存在Ⅱ型可燃冰。此外，2015年，還在神狐海域西南陸坡區，利用海馬號潛水器，首次發現海底“冷泉”現象，并通過重力取芯器采出肉眼可見可燃冰樣品。

2017年5月18日，神狐海域可燃冰試采成功，實現了連續8天穩定產氣，累計產氣超12萬立方米，最高產量每日產氣達3.5萬立方米，平均日產氣1.6萬立方米，其中甲烷含量最高達99.5%。這次試采不僅在海域可燃冰試采研究中第一次實現了連續穩定產氣，而且也是世界首次成功實施泥質粉砂型可燃冰藏安全可控開采試驗，取得了海域可燃冰試采研究的歷史性突破。

日本兩次試采均獲得天然氣產量

日本于2017年5月開始了南海海槽區第二次海洋可燃冰試采研究。日本國內油氣資源貧乏，因此對可燃冰寄予厚望。其國內可燃冰勘探研究始于20世紀90年代早期，可燃冰研究區重點集中于其周邊近海海域，經過大量勘探研究，至2009年，已初步在日本近海識別出一批可燃冰遠景區，確定了南海海槽區為最具遠景的可燃冰分布區。在此基礎上，2013年3月在南海海槽區實施了世界首次海域可燃冰試采研究。采用降壓法，在6天的時間內累計產氣量達12萬立方米，遠遠超出了此前陸地凍土區可燃冰試采研究獲得的產氣量。

近年，日本加快了其近海可燃冰勘探開發研究步伐。2015年，日本制訂了新的海洋可燃冰試采計劃，打算在2017年開展為期1個月的海洋可燃冰試采研究。為此目標，已針對2013年可燃冰試采研究中出現的因可燃冰分解而致的含砂流體堵塞井筒等問題，加強了對可燃冰開采過程井筒堵塞防治研究，為可燃冰持續試采研究提供了技術支撐。

2017年，日本按計劃在南海海槽區開展新一輪可燃冰中長期降壓試采研究。這次可燃冰試采研究區位于2013年可燃冰試采研究同一區域，即日本愛知縣渥美半島以南80千米處的南海海槽第二渥美海丘區，水深1000米，可燃冰藏位于海底以下300米。這次南海海槽區可燃冰試采研究目標，一是在更長的時間內實現連續產氣；二是解決可燃冰原地分解出砂造成的井眼堵塞問題。5月8日，日本經產省宣布，南海海槽區的可燃冰降壓試采研究已于5月4日正式開始，并已成功采出天然氣。

此外，日本近年還加強了日本海東部大陸邊緣可燃冰勘探研究，現已發現可燃冰有利構造900多個，確定了近海底淺部氣煙囪型與較深部砂層孔隙填充型兩種可燃冰賦存模式。研究表明，日本不僅在南海海槽區富含可燃冰，而且日本海東部大陸邊緣可燃冰資源量也十分引人注目。

作者單位：海洋地質調查局