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(guó)在南海北部海域首次試采可燃冰獲得成功，實(shí)現(xiàn)連續(xù)187個(gè)小時(shí)穩(wěn)定產(chǎn)氣。我國(guó)由此成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)海域可燃冰試開采并取得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國(guó)家。這一成功不僅表明我國(guó)可燃冰勘查和開發(fā)的核心技術(shù)得到驗(yàn)證，也展示出我國(guó)在這一領(lǐng)域的綜合實(shí)力達(dá)到世界領(lǐng)先水平。更為重要的是，可燃冰試采成功對(duì)促進(jìn)我國(guó)能源安全保障、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，甚至對(duì)改變世界能源供應(yīng)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(shí)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(jī)沉積物產(chǎn)生的甲烷氣，與水在高壓（30個(gè)大氣壓，海底壓力一般都超過這個(gè)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(chǔ)量巨大的新能源，所含有機(jī)碳資源總量相當(dāng)于全球已知煤、石油、天然氣總量的兩倍。僅在我國(guó)海域，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景資源量就達(dá)800億噸油當(dāng)量；世界資源量約為2100萬(wàn)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(duì)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(guó)際公認(rèn)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(diǎn)。

與傳統(tǒng)能源天然氣相比，可燃冰具有突出的優(yōu)點(diǎn)：一是儲(chǔ)量非常豐富。可燃冰的主要成分是甲烷，而甲烷通過有機(jī)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(zhǎng)時(shí)間富積的大量甲烷冰狀物，而且這些甲烷還會(huì)在海底不斷富集。二是能量密度高。可燃冰比天然氣占用的體積小很多，卻蘊(yùn)含大量的能量：1立方米的可燃冰燃燒所釋放的能量，相當(dāng)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(yīng)體積的可燃冰，這輛車就能行駛5萬(wàn)千米。

1934年，蘇聯(lián)科學(xué)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(chǔ)藏在海底，而海底地層普遍為砂質(zhì)，現(xiàn)有的海底鉆井設(shè)備開采它就好比“在豆腐渣上打鐵”，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致大量砂石涌進(jìn)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(jì)60年代，不少國(guó)家開始進(jìn)行可燃冰的研究與開發(fā)，其中日本、加拿大等國(guó)都對(duì)可燃冰進(jìn)行了開采嘗試，但因?yàn)榉N種原因都未能成功或達(dá)不到產(chǎn)氣的預(yù)定目標(biāo)。

我國(guó)對(duì)可燃冰的研究起步較晚，但發(fā)展勢(shì)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(xiàng)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(wàn)立方米，又要連續(xù)產(chǎn)氣時(shí)間超過一周，此前還沒有任何一個(gè)國(guó)家能成功實(shí)現(xiàn)。

從2017年5月10日起，我國(guó)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(shí)，8天試采總量12萬(wàn)立方米，平均日產(chǎn)超過1.6萬(wàn)立方米，其中甲烷含量最高達(dá)99.5%。這表明，試采同時(shí)達(dá)到了日均產(chǎn)氣1萬(wàn)立方米以上以及連續(xù)一周不間斷的國(guó)際公認(rèn)的成功開采指標(biāo)。于是，我國(guó)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(xiàng)成果。這為人類實(shí)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(shù)儲(chǔ)備并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

我國(guó)南海海域主要屬于粉砂型儲(chǔ)層，砂細(xì)導(dǎo)致滲透率更差。同時(shí)，我國(guó)可燃冰儲(chǔ)藏水深大、儲(chǔ)層埋層淺，施工難度更大。我國(guó)開采人員以敢于下五洋捉“冰”的精神，攻堅(jiān)克難，在世界上首次實(shí)現(xiàn)海域可燃冰試采成功，這是“中國(guó)理論”“中國(guó)技術(shù)”“中國(guó)裝備”所凝結(jié)而成的突出成就。

試采成功首先靠得是“中國(guó)理論”的建立。通過多年勘探、研究和試驗(yàn)，我國(guó)率先建立了可燃冰“兩期三型”成礦理論，以此指導(dǎo)和圈定找礦有利區(qū)，并精準(zhǔn)鎖定了試開采目標(biāo)。早在試采前的2016年，在我國(guó)海域就已圈定了6個(gè)可燃冰成礦遠(yuǎn)景區(qū)，在青海南部和西藏北部也優(yōu)選了9個(gè)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(shí)施方案和試開采模擬，以確保試采過程安全可控。

“中國(guó)技術(shù)”是試采取得成功的關(guān)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(shù)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(chǔ)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(guó)自主研發(fā)的一套水、沙、氣分離核心技術(shù)，最終將可燃冰以氣體形式取出。通過這次成功試采，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了可燃冰全流程試采核心技術(shù)的重大突破，形成了國(guó)際領(lǐng)先的可燃冰新型開采技術(shù)。同時(shí)，我國(guó)還在掌握深海進(jìn)入、深海探測(cè)、深海開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大成果。

可燃冰的試采成功，也離不開“中國(guó)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(guó)產(chǎn)化設(shè)備投入使用，充分表明“中國(guó)制造”已走在世界前列。此次開采使用的最重要的設(shè)備“藍(lán)鯨”一號(hào)鉆井平臺(tái)，是我國(guó)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(tái)。它重達(dá)4.3萬(wàn)噸，高度約為37層樓高，是目前世界上最先進(jìn)的鉆井平臺(tái)，可適用全球任何深海作業(yè)。 （崔金泰）