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依靠科技創(chuàng)新 試采取得新的重大突破

        2020年3月26日，我國海域天然氣水合物（又稱“可燃冰”）第二輪試采成功的消息再一次讓國人贊嘆。

        由自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織實施的我國海域天然氣水合物第二輪試采日前取得成功。

第二輪試采現(xiàn)場

        在水深1225米的南海神狐海域，試采創(chuàng)造了“產(chǎn)氣總量86.14萬立方米，日均產(chǎn)氣量2.87萬立方米”兩項新的世界紀(jì)錄。

        這是落實新發(fā)展理念、實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的具體行動，這是把地質(zhì)調(diào)查與科技創(chuàng)新相融合的生動案例。以中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局為主體的70余家單位近千名業(yè)務(wù)骨干，經(jīng)過兩年多的集中攻關(guān)，150多天在海上的連續(xù)作戰(zhàn)，抗疫情、攻難關(guān)、攀高峰，圓滿完成目標(biāo)任務(wù)。試采取得的重大突破，對加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程意義重大。

        技術(shù)創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速

        科技創(chuàng)新和信息化是中國地質(zhì)調(diào)查局開展科技創(chuàng)新工作的指導(dǎo)思想，也是地調(diào)人的行動指南。正是依靠科技創(chuàng)新，中國地質(zhì)調(diào)查局又一次在南海萬里碧波上創(chuàng)造了中國奇跡，為世界新能源革命寫下了濃墨重彩的一筆。

        探測新能源天然氣水合物，一場追趕世界的競賽。我國天然氣水合物調(diào)查起步較晚，20世紀(jì)90年代初才開始關(guān)注國外有關(guān)的報道和研究成果。1999年，中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局開始天然氣水合物調(diào)查，彼時，美、加、日等國已深入開展天然氣水合物理論研究，鉆探獲得了天然氣水合物的實物樣品。

        雖然起步晚、起點低，但中國地質(zhì)調(diào)查人堅持依靠科技創(chuàng)新，刻苦鉆研，一步一個腳印完成了對世界先進(jìn)水平的趕超——2017年5月18日我國南海神狐海域天然氣水合物第一輪試采成功，實現(xiàn)了理論、技術(shù)裝備和工程的重大創(chuàng)新，實現(xiàn)了由“跟跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。

        前進(jìn)的腳步從未停止。2017年我國海域天然氣水合物第一輪試采完成了“探索性試采”，解決了“能否安全、連續(xù)開采出來”的問題。首次試采成功后，自然資源部會同財政部、國家發(fā)展改革委、科技部，聯(lián)合廣東省人民政府、中國石油天然氣集團(tuán)，加快推進(jìn)南海神狐海域天然氣水合物勘查開采先導(dǎo)試驗區(qū)建設(shè)。中國地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合中國石油天然氣集團(tuán)、北京大學(xué)等國內(nèi)外70余家單位近千名業(yè)務(wù)骨干，經(jīng)過兩年多的集中攻關(guān)，2019年10月正式啟動第二輪試采海上作業(yè)。

        在第一輪垂直井試采成功的基礎(chǔ)上，為了有效提高產(chǎn)氣規(guī)模，試采科研團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出了利用水平井開采天然氣水合物的思路。鮮為人知的是，深海淺軟地層水平井鉆采技術(shù)是一個世界性的難題，無先例可循。水平井建井，猶如“在豆腐上打鐵，用金剛鉆繡花”，難度可想而知。但是，試采科研團(tuán)隊克服了常人難以想象的困難，開展了大量的室內(nèi)模擬實驗和陸地、海上21口井123次的實驗，攻克了水平井關(guān)鍵技術(shù)難題。尤其是海上施工關(guān)鍵期正值新冠疫情防控最吃勁的階段，現(xiàn)場指揮部全面精準(zhǔn)落實各項防控措施，保障正常生產(chǎn)作業(yè)。利用自主研發(fā)的鉆采技術(shù)，實現(xiàn)了產(chǎn)氣規(guī)模大幅提升，為下一步生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，我國也成為全球首個采用水平井鉆采技術(shù)試采海域天然氣水合物的國家。

        勇于攻關(guān)，方能攀高峰。第二次試采創(chuàng)造了“產(chǎn)氣總量86.14萬立方米，日均產(chǎn)氣量2.87萬立方米”兩項新的世界紀(jì)錄。有關(guān)專家表示，實現(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、探索性試采、試驗性試采、生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采5個階段。第二輪試采完成了“試驗性試采”，解決的是“如何提高產(chǎn)氣規(guī)?！钡膯栴}，實現(xiàn)了從“探索性試采”向“試驗性試采”的重大跨越，使天然氣水合物開發(fā)利用成為現(xiàn)實可能，向天然氣水合物勘查開采產(chǎn)業(yè)化邁出了極為關(guān)鍵的一步，標(biāo)志著我國天然氣水合物科技創(chuàng)新的國際“領(lǐng)跑”優(yōu)勢地位進(jìn)一步增強。

        裝備創(chuàng)新提高深海探測開發(fā)能力

        工欲善其事，必先利其器。海域天然氣水合物試采是一項創(chuàng)新性的系統(tǒng)工程，常規(guī)海洋油氣勘探開發(fā)裝備材料不能直接用于天然氣水合物試采，因此必須自主研發(fā)試采專用裝備等。

        加強裝備研發(fā)是挑戰(zhàn)，更是責(zé)任。在第一次試采中我們交出了令人滿意的答卷，我國自主研發(fā)的首臺4500米級深海無人遙控探測潛水器“海馬”號發(fā)揮了不可替代的重要作用，成為國人的驕傲。其實，第一次試采不僅研制了我國首臺4500米級深海無人遙控探測潛水器“海馬”號、適合試采儲層特點的防砂篩管，以及適用于實時監(jiān)測海底形變的地震監(jiān)測儀，還研發(fā)了天然氣水合物保溫保壓取樣器、海底可控源電磁探測系統(tǒng)、天然氣水合物試采大型模擬實驗裝置，同時還采用了我國自主設(shè)計建造的超深水半潛式鉆井平臺“藍(lán)鯨Ⅰ號”。這些裝備的研發(fā)彰顯了中國力量與中國智慧，為第二次試采的開展打下了良好的基礎(chǔ)。

        “雖有智慧，不如乘勢?！庇辛说谝淮卧嚥傻慕?jīng)驗，第二次試采的裝備創(chuàng)新成果更加豐碩。據(jù)了解，在第二次試采中，我國自主研發(fā)了一套實現(xiàn)天然氣水合物勘查開采產(chǎn)業(yè)化必需的關(guān)鍵技術(shù)裝備，形成了六大類32項關(guān)鍵技術(shù)，其中6項技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯；研發(fā)了12項核心裝備，其中控制井口穩(wěn)定的裝置吸力錨打破了國外壟斷。這些技術(shù)裝備不僅為推進(jìn)天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化提供了保障，還在海洋資源開發(fā)、涉海工程建設(shè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

        唯創(chuàng)新者強，唯創(chuàng)新者勝。雖然在兩次試采中，我國裝備創(chuàng)新實現(xiàn)了重大發(fā)展，但 “只是萬里長征中邁出的關(guān)鍵一步”，只有研發(fā)適應(yīng)不同類型特點的試采工藝和技術(shù)裝備，才能更好地滿足今后生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采的需求，加快天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，支撐服務(wù)國家能源資源安全保障。

        體系創(chuàng)新證實綠色開發(fā)可行性

        天然氣水合物被稱為未來重要的戰(zhàn)略接替資源，實現(xiàn)天然氣水合物綠色開采對我國能源安全及經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。

        隨著世界各國對能源需求的不斷增長和環(huán)境保護(hù)的日益加強，清潔能源的推廣應(yīng)用已成必然趨勢。天然氣水合物作為一種新型能源，燃燒后僅會生成二氧化碳和水。因其具有儲量巨大、高效清潔、燃燒值高等特點，被譽為“21世紀(jì)最具商業(yè)開發(fā)前景的綠色清潔戰(zhàn)略能源”之一。

        長期以來，天然氣水合物開發(fā)有可能帶來的環(huán)境問題一直被公眾關(guān)注，而兩次試采都證明其開采安全可控，打消了人們的疑惑。

        在第一次試采前，科研人員開展了10余個航次的環(huán)境基線調(diào)查，獲取了海洋地質(zhì)、海洋生物、海水化學(xué)等本底數(shù)據(jù)，以及海底地層力學(xué)參數(shù)等。按照國際通用的環(huán)境管理體系、工藝安全風(fēng)險管理等標(biāo)準(zhǔn)，采取了嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)措施。利用大氣、水體、海底和井下“四位一體”監(jiān)測體系，對甲烷、二氧化碳等參數(shù)及海底沉降進(jìn)行實時監(jiān)測。與本底數(shù)據(jù)對比顯示，甲烷無泄漏，海底地形無變化，未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

        在第二次試采中，創(chuàng)建了獨具特色的環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測體系，進(jìn)一步證實了天然氣水合物綠色開發(fā)的可行性，自主創(chuàng)新形成了環(huán)境風(fēng)險防控技術(shù)體系，完善了大氣、水體、海底、井下“四位一體”環(huán)境監(jiān)測體系。試采過程中甲烷無泄漏，未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

        深地有金，深海藏能，浩瀚的海洋蘊藏著無限的寶藏。我們堅信，有了兩次下深海捉“冰”的經(jīng)驗，今后，我們的步伐更加鏗鏘有力，未來也定會如你我所愿！

（信息來源：中國礦業(yè)網(wǎng)，中林設(shè)計整理，轉(zhuǎn)載注明出處）