中國石油首個(gè)天然氣水合物實(shí)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(wèn)邁克爾曾預言：“天然氣水合物將可能改變現在的地緣政治模式……現存的世界能源貿易將徹底改變?！钡诂F有技術(shù)條件下，勘探開(kāi)發(fā)天然氣水合物絕非易事。

    日前，從中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院傳來(lái)消息，中國石油首個(gè)天然氣水合物實(shí)驗平臺（成藏子平臺）通過(guò)中國石油科技管理部驗收后，已平穩運行三個(gè)月，為天然氣水合物試采及產(chǎn)業(yè)化提供了有力依據。

    亟須實(shí)驗平臺

    天然氣水合物的勘探開(kāi)發(fā)早已在世界各國刮起了旋風(fēng)。多個(gè)國家競相開(kāi)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(shí)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(zhuān)項以來(lái)，在我國陸域、海域取得一系列找礦重大突破，證實(shí)我國天然氣水合物資源量豐富。據初步預測，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(kāi)發(fā)利用，已成為我國能源發(fā)展戰略之一。但如何打破技術(shù)瓶頸，實(shí)現天然氣水合物的開(kāi)發(fā)利用？現階段，實(shí)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(zhù)深水環(huán)境等不利因素，實(shí)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(shù)研究課題。中國石油咨詢(xún)中心專(zhuān)家多次建議建設天然氣水合物實(shí)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)展的戰略需求， 2014年，中國石油科技管理部組織召開(kāi)了天然氣水合物實(shí)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(shí)驗子平臺、天然氣水合物鉆采實(shí)驗子平臺、天然氣水合物安全環(huán)保實(shí)驗子平臺，使之成為天然氣水合物領(lǐng)域“新技術(shù)”和“新理論”的研究基地，以進(jìn)一步破解天然氣水合物勘查識別、富集區預測、開(kāi)采工藝和安全環(huán)保等技術(shù)難題。

    “通過(guò)科學(xué)嚴謹地論證，我們本著(zhù)由易到難等原則，確定優(yōu)先開(kāi)展天然氣水合物勘查與成藏實(shí)驗子平臺的建設，逐漸積累經(jīng)驗，進(jìn)而進(jìn)行天然氣水合物鉆采實(shí)驗子平臺和天然氣水合物安全環(huán)保實(shí)驗子平臺?！敝袊涂碧介_(kāi)發(fā)研究院新能源所水合物實(shí)驗室主任魏偉說(shuō)。

    推進(jìn)平臺建設

    萬(wàn)事開(kāi)頭難。

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

    為確保實(shí)驗設備的實(shí)用性和先進(jìn)性，中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院科研人員與國內其他科研院校進(jìn)行多次交流，邀請相關(guān)專(zhuān)家對設備制造方案的可行性進(jìn)行了多次論證和完善。在設備制造過(guò)程中，進(jìn)行全過(guò)程質(zhì)量跟蹤，及時(shí)解決加工過(guò)程中存在的問(wèn)題。

    2017年5月18日，在神狐海域進(jìn)行的天然氣水合物試采實(shí)現連續7天19個(gè)小時(shí)的穩定產(chǎn)氣，宣告了我國進(jìn)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(jìn)天然氣水合物技術(shù)研發(fā)和實(shí)驗室建設的決心。2018年，中國石油進(jìn)一步籌建海域天然氣水合物工程重點(diǎn)實(shí)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(jiàn)。實(shí)驗平臺圓滿(mǎn)完成了設備的加工制造，并滿(mǎn)足了設計要求—天然氣水合物實(shí)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(zhuān)家對實(shí)驗平臺進(jìn)行了會(huì )議驗收和現場(chǎng)驗收。專(zhuān)家組一致認為：實(shí)驗設備技術(shù)性能指標達到計劃任務(wù)書(shū)要求；實(shí)驗平臺具備了相平衡/動(dòng)力學(xué)研究，介電常數、電阻率、聲波速率測試，微觀(guān)結構實(shí)驗研究等實(shí)驗模擬能力；能夠開(kāi)展天然氣水合物勘探評價(jià)、儲層識別技術(shù)、成藏機理與模擬技術(shù)、水合物分解控制機理、資源評價(jià)方法體系等研究。

    “當前，海域天然氣水合物勘探成本還很高，難以像常規油氣勘探那樣進(jìn)行。實(shí)驗平臺建成后，就可以開(kāi)展實(shí)質(zhì)性工作。通過(guò)實(shí)驗模擬，可以驗證天然氣水合物的一些關(guān)鍵成藏參數及開(kāi)發(fā)技術(shù)。由此逐步積累相關(guān)經(jīng)驗和技術(shù)，向更高、更接近實(shí)際的技術(shù)水平邁進(jìn)?！蔽簜フf(shuō)。

    收獲豐碩成果

    經(jīng)過(guò)長(cháng)達4年的研發(fā)，實(shí)驗平臺擁有了天然氣水合物二維模擬系統、可控溫度場(chǎng)及聲電掃描系統等多臺/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(mǎn)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(lèi)12項實(shí)驗模擬能力。

    其中，天然氣水合物二維模擬系統重點(diǎn)實(shí)現了平面上多井網(wǎng)部署監測、垂向上多層位監測等關(guān)鍵性能，可以開(kāi)展天然氣水合物空間分布、天然氣水合物飽和度評價(jià)、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(chǎng)及聲電掃描系統是一套多場(chǎng)耦合的測量系統，重點(diǎn)突破了分段控溫等關(guān)鍵技術(shù)，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(guò)程，從實(shí)驗維度對天然氣水合物“甜點(diǎn)區”預測進(jìn)行研究，為天然氣水合物成藏富集理論研究提供指導。

    實(shí)驗平臺已獲取發(fā)明專(zhuān)利2件，申請軟件著(zhù)作權3件，發(fā)表學(xué)術(shù)論文15篇。運行三個(gè)月以來(lái)，初步開(kāi)展了天然氣水合物形成過(guò)程與分解過(guò)程影響研究，分析了天然氣水合物資源評價(jià)關(guān)鍵參數—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(shí)驗平臺的投入運行，是落實(shí)《推進(jìn)南海神狐海域天然氣水合物勘查開(kāi)采先導試驗區建設戰略合作協(xié)議》中關(guān)于‘盡快突破甜點(diǎn)識別’等技術(shù)難題要求的重要體現，將為我國天然氣水合物成藏富集規律、勘查識別技術(shù)及甜點(diǎn)區評價(jià)技術(shù)提供強有力的實(shí)驗手段?！蔽簜フf(shuō)。

    目前，天然氣水合物實(shí)驗平臺正圍繞天然氣水合物飽和度預測、“甜點(diǎn)區”評價(jià)等成藏富集關(guān)鍵參數開(kāi)展實(shí)驗。這將有力指導天然氣水合物勘探選區評價(jià)。

    “下一步，中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院將突出開(kāi)發(fā)研究，進(jìn)一步在天然氣水合物成藏地質(zhì)研究、開(kāi)發(fā)研究等方面建設標志性實(shí)驗設備，服務(wù)和推進(jìn)我國海域天然氣水合物試采及商業(yè)化開(kāi)發(fā)進(jìn)程?！敝袊茖W(xué)院院士、中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院副院長(cháng)鄒才能表示。