中國石油首個天然氣水合物實驗平臺建成投用

  天然氣水合物，即可燃冰，資源量巨大。美國政府顧問邁克爾曾預言：“天然氣水合物將可能改變現(xiàn)在的地緣政治模式……現(xiàn)存的世界能源貿易將徹底改變。”但在現(xiàn)有技術條件下，勘探開發(fā)天然氣水合物絕非易事。

    日前，從中國石油勘探開發(fā)研究院傳來消息，中國石油首個天然氣水合物實驗平臺（成藏子平臺）通過中國石油科技管理部驗收后，已平穩(wěn)運行三個月，為天然氣水合物試采及產(chǎn)業(yè)化提供了有力依據(jù)。

    亟須實驗平臺

    天然氣水合物的勘探開發(fā)早已在世界各國刮起了旋風。多個國家競相開展了天然氣水合物勘查與試采。日本于2013年3月首次在南海海槽采用降壓法成功實施了天然氣水合物試采。

    我國天然氣水合物研究工作始于20世紀90年代。1999年國家設立天然氣水合物專項以來，在我國陸域、海域取得一系列找礦重大突破，證實我國天然氣水合物資源量豐富。據(jù)初步預測，南海天然氣水合物資源量達800億噸油當量。

    天然氣水合物資源開發(fā)利用，已成為我國能源發(fā)展戰(zhàn)略之一。但如何打破技術瓶頸，實現(xiàn)天然氣水合物的開發(fā)利用？現(xiàn)階段，實驗設備是天然氣水合物研究的基礎。特別是海域天然氣水合物面臨著深水環(huán)境等不利因素，實驗室模擬研究尤為重要。

    “十一五”起，中國石油科技管理部就設立了天然氣水合物成藏研究和超前儲備技術研究課題。中國石油咨詢中心專家多次建議建設天然氣水合物實驗平臺。

    面對我國能源需求和供給的形勢，以及中國石油向綜合性能源公司發(fā)展的戰(zhàn)略需求， 2014年，中國石油科技管理部組織召開了天然氣水合物實驗平臺建設論證?？傮w目標是建立天然氣水合物勘查與成藏實驗子平臺、天然氣水合物鉆采實驗子平臺、天然氣水合物安全環(huán)保實驗子平臺，使之成為天然氣水合物領域“新技術”和“新理論”的研究基地，以進一步破解天然氣水合物勘查識別、富集區(qū)預測、開采工藝和安全環(huán)保等技術難題。

    “通過科學嚴謹?shù)卣撟C，我們本著由易到難等原則，確定優(yōu)先開展天然氣水合物勘查與成藏實驗子平臺的建設，逐漸積累經(jīng)驗，進而進行天然氣水合物鉆采實驗子平臺和天然氣水合物安全環(huán)保實驗子平臺?！敝袊涂碧介_發(fā)研究院新能源所水合物實驗室主任魏偉說。

    推進平臺建設

    萬事開頭難。

    建設天然氣水合物實驗平臺沒有成熟成套的設備，多以自主研制或現(xiàn)有設備改造而成?？蒲腥藛T面臨著實際復雜地質模型向實驗模型轉化、現(xiàn)有加工工藝可實現(xiàn)性等一系列難題，研發(fā)之路異常艱辛。

    為確保實驗設備的實用性和先進性，中國石油勘探開發(fā)研究院科研人員與國內其他科研院校進行多次交流，邀請相關專家對設備制造方案的可行性進行了多次論證和完善。在設備制造過程中，進行全過程質量跟蹤，及時解決加工過程中存在的問題。

    2017年5月18日，在神狐海域進行的天然氣水合物試采實現(xiàn)連續(xù)7天19個小時的穩(wěn)定產(chǎn)氣，宣告了我國進行的首次天然氣水合物試采成功。

    作為此次試采的重要參加單位，中國石油備感振奮，更加堅定了推進天然氣水合物技術研發(fā)和實驗室建設的決心。2018年，中國石油進一步籌建海域天然氣水合物工程重點實驗室。成藏子平臺成為其中重要組成部分。

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    功到遲早成效見。實驗平臺圓滿完成了設備的加工制造，并滿足了設計要求—天然氣水合物實驗平臺建設順利完成。

    2018年12月5日，中國石油科技管理部組織專家對實驗平臺進行了會議驗收和現(xiàn)場驗收。專家組一致認為：實驗設備技術性能指標達到計劃任務書要求；實驗平臺具備了相平衡/動力學研究，介電常數(shù)、電阻率、聲波速率測試，微觀結構實驗研究等實驗模擬能力；能夠開展天然氣水合物勘探評價、儲層識別技術、成藏機理與模擬技術、水合物分解控制機理、資源評價方法體系等研究。

    “當前，海域天然氣水合物勘探成本還很高，難以像常規(guī)油氣勘探那樣進行。實驗平臺建成后，就可以開展實質性工作。通過實驗模擬，可以驗證天然氣水合物的一些關鍵成藏參數(shù)及開發(fā)技術。由此逐步積累相關經(jīng)驗和技術，向更高、更接近實際的技術水平邁進?！蔽簜フf。

    收獲豐碩成果

    經(jīng)過長達4年的研發(fā)，實驗平臺擁有了天然氣水合物二維模擬系統(tǒng)、可控溫度場及聲電掃描系統(tǒng)等多臺/套標志性設備。這些設備以非標準化設備為主，設備的反應釜滿足模擬深水環(huán)境的高壓、低溫條件工作要求，具備了四大類12項實驗模擬能力。

    其中，天然氣水合物二維模擬系統(tǒng)重點實現(xiàn)了平面上多井網(wǎng)部署監(jiān)測、垂向上多層位監(jiān)測等關鍵性能，可以開展天然氣水合物空間分布、天然氣水合物飽和度評價、天然氣水合物儲層測井響應特征等研究，探索天然氣水合物形成影響因素及成藏機理。

    可控溫度場及聲電掃描系統(tǒng)是一套多場耦合的測量系統(tǒng)，重點突破了分段控溫等關鍵技術，能夠模擬地層溫度梯度變化條件下的天然氣水合物成藏過程，從實驗維度對天然氣水合物“甜點區(qū)”預測進行研究，為天然氣水合物成藏富集理論研究提供指導。

    實驗平臺已獲取發(fā)明專利2件，申請軟件著作權3件，發(fā)表學術論文15篇。運行三個月以來，初步開展了天然氣水合物形成過程與分解過程影響研究，分析了天然氣水合物資源評價關鍵參數(shù)—天然氣水合物飽和度的影響因素，以及降壓法對天然氣水合物產(chǎn)氣效果的影響。

    “天然氣水合物實驗平臺的投入運行，是落實《推進南海神狐海域天然氣水合物勘查開采先導試驗區(qū)建設戰(zhàn)略合作協(xié)議》中關于‘盡快突破甜點識別’等技術難題要求的重要體現(xiàn)，將為我國天然氣水合物成藏富集規(guī)律、勘查識別技術及甜點區(qū)評價技術提供強有力的實驗手段?！蔽簜フf。

    目前，天然氣水合物實驗平臺正圍繞天然氣水合物飽和度預測、“甜點區(qū)”評價等成藏富集關鍵參數(shù)開展實驗。這將有力指導天然氣水合物勘探選區(qū)評價。

    “下一步，中國石油勘探開發(fā)研究院將突出開發(fā)研究，進一步在天然氣水合物成藏地質研究、開發(fā)研究等方面建設標志性實驗設備，服務和推進我國海域天然氣水合物試采及商業(yè)化開發(fā)進程?！敝袊茖W院院士、中國石油勘探開發(fā)研究院副院長鄒才能表示。