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(yù)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(mào)易將徹底改變。”但在現(xiàn)有技術(shù)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(fēng)。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(jì)90年代。1999年國家設(shè)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(yù)測，南海天然氣水合物資源量達(dá)800億噸油當(dāng)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(shù)瓶頸，實現(xiàn)天然氣水合物的開發(fā)利用？現(xiàn)階段，實驗設(shè)備是天然氣水合物研究的基礎(chǔ)。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(shè)立了天然氣水合物成藏研究和超前儲備技術(shù)研究課題。中國石油咨詢中心專家多次建議建設(shè)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(shè)論證。總體目標(biāo)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(lǐng)域“新技術(shù)”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(yù)測、開采工藝和安全環(huán)保等技術(shù)難題。

    “通過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?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(shè)，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。”中國石油勘探開發(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(shè)

    萬事開頭難。

    建設(shè)天然氣水合物實驗平臺沒有成熟成套的設(shè)備，多以自主研制或現(xiàn)有設(shè)備改造而成。科研人員面臨著實際復(fù)雜地質(zhì)模型向?qū)嶒災(zāi)Ｐ娃D(zhuǎn)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(shè)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(nèi)其他科研院校進行多次交流，邀請相關(guān)專家對設(shè)備制造方案的可行性進行了多次論證和完善。在設(shè)備制造過程中，進行全過程質(zhì)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(shù)研發(fā)和實驗室建設(shè)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(shè)備的加工制造，并滿足了設(shè)計要求—天然氣水合物實驗平臺建設(shè)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(rèn)為：實驗設(shè)備技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到計劃任務(wù)書要求；實驗平臺具備了相平衡/動力學(xué)研究，介電常數(shù)、電阻率、聲波速率測試，微觀結(jié)構(gòu)實驗研究等實驗?zāi)M能力；能夠開展天然氣水合物勘探評價、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、資源評價方法體系等研究。

    “當(dāng)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(zhì)性工作。通過實驗?zāi)M，可以驗證天然氣水合物的一些關(guān)鍵成藏參數(shù)及開發(fā)技術(shù)。由此逐步積累相關(guān)經(jīng)驗和技術(shù)，向更高、更接近實際的技術(shù)水平邁進。”魏偉說。

    收獲豐碩成果

    經(jīng)過長達(dá)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(biāo)志性設(shè)備。這些設(shè)備以非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備為主，設(shè)備的反應(yīng)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?zāi)M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(guān)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(yīng)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(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程，從實驗維度對天然氣水合物“甜點區(qū)”預(yù)測進行研究，為天然氣水合物成藏富集理論研究提供指導(dǎo)。

    實驗平臺已獲取發(fā)明專利2件，申請軟件著作權(quán)3件，發(fā)表學(xué)術(shù)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(guān)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(dǎo)試驗區(qū)建設(shè)戰(zhàn)略合作協(xié)議》中關(guān)于‘盡快突破甜點識別’等技術(shù)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(shù)及甜點區(qū)評價技術(shù)提供強有力的實驗手段。”魏偉說。

    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(yù)測、“甜點區(qū)”評價等成藏富集關(guān)鍵參數(shù)開展實驗。這將有力指導(dǎo)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(zhì)研究、開發(fā)研究等方面建設(shè)標(biāo)志性實驗設(shè)備，服務(wù)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。”中國科學(xué)院院士、中國石油勘探開發(fā)研究院副院長鄒才能表示。