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聚焦中国海域天然气水合物勘查之路

2017-06-22 14:18:58    来源:    作者:苏丕波

天然气水合物(俗称“可燃冰”),被认为是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一。早在20世纪60年代,国际上就开始对其进行勘探与研究。20世纪80年代初起,美国、日本、印度、德国等国家纷纷将天然气水合物资源勘查和开发利用纳入其国家能源中长期发展规划,并编制了详细的发展路线图。

与国外相比,我国天然气水合物的资源调查与评价工作起步晚、起点低,经历了艰苦的探索历程。

起步:在南海北部证实存在海域天然气水合物

1995年,原地质矿产部开始组织相关科技人员从事水合物前期研究。1998年12月,以新一轮国土资源大调查为契机,中国地质调查局广州海洋地质调查局率先提出开展《南海北部陆坡甲烷水合物资源调查与评价》项目,开始在南海寻找可燃冰。随后,于1999~2001年,通过高分辨率地震调查,地质科技人员在南海获得水合物存在的地震标志BSR, 从而得到国家高度重视。

2002年,我国批准设立天然气水合物资源调查与评价专项,正式拉开了我国大规模、多学科、多手段开展海域水合物资源调查评价的大幕。专项实施10年,成功运用地质、地球物理、地球化学多手段综合调查方法,在南海北部多个区域发现了与天然气水合物相关的多层次、多信息异常标志,有力证实了我国海域天然气水合物资源的存在。

追赶:成为世界上第4个通过国家研发计划钻获水合物的国家

2002年起,针对我国海域天然气水合物调查起点晚,相关技术空白的状况,依托国家专项,在国家“863”计划资金资助下,广州海洋地质调查局联合国内优势科技力量,先后实施了《天然气水合物探测技术》《南海北部海域天然气水合物首钻目标优选关键技术》《天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合探测技术》《天然气水合物的热流原位探测技术》《天然气水合物流体地球化学现场快速探测技术》《天然气水合物成矿预测技术》《天然气水合物勘探技术开发》等研发课题。通过一系列勘查技术攻关,打破了国外技术垄断,为专项实施提供了重要技术支撑。

2007年4月~6月,经反复论证、精心组织,广州海洋地质调查局实施了南海水合物首次钻探,并在神狐海域钻获高甲烷含量的水合物实物样品。钻井控制天然气水合物分布面积约22平方千米,控制储量约194亿立方米(折算成天然气)。首钻成功,也使得我国成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划在海底钻获水合物实物样品的国家。

2008年,国土资源部公益性行业科研基金设立《天然气水合物成藏控制因素研究》项目,由广州海洋地质调查局牵头,联合中国地质科学院、中国地质大学(北京)进一步研究南海北部水合物成藏条件及控制因素,并揭示水合物分布特征及富集成藏规律,有力了指导了南海水合物资源勘查评价。

2009年,国家重大基础研究(973)计划 《南海天然气水合物富集规律与开采基础研究》正式启动。该项目由中国地质调查局承担,首席科学家为由广州海洋地质调查局总工程师杨胜雄担任,旨在解决我国海域实际天然气水合物勘查的基础地质理论及水合物开采理论问题,为我国天然气水合物资源勘查、评价提供深入有效的基础理论指导,并培养和建立一支具有国际地位的天然气水合物研究团队。

超越:实现海域天然气水合物试采圆满成功

从2011年开始,我国启动新的国家天然气水合物勘查与试采专项,主要任务是在我国南海北部天然气水合物重点成矿区带实施以综合地质、地球物理、地球化学、钻探等为主的水合物资源勘查,圈定有利分布区,查明资源分布状况;优选2~3个水合物富集区,利用海上开采配套技术研究成果,实施水合物试验性开采;同时,还要争取扩大在我国管辖海域开展水合物资源勘查范围,对调查区水合物资源前景进行初步评价,以期取得战略性突破,为今后我国海域水合物试开采及开发利用、实现产业化奠定基础。

2013年5月~9月,我国在珠江口盆地东部海域实施水合物钻探,钻获了大量块状、脉状、分散状等多种类型的水合物样品,极大地丰富了我国海域水合物的赋存类型,具有重大勘探实践意义和重要的科学研究价值。

2015年3月~5月,我国使用自主研制的“海马”号4500米级非载人遥控潜水器,在珠江口盆地西部海域发现了海底巨型活动性“冷泉”,被命名为“海马冷泉”,随后通过大型重力活塞取样器直接在“海马冷泉”区海底浅表层采获天然气水合物实物样品,凸显科技创新的强大力量。2015年4月~6月,再次在神狐海域实施钻探,实现水合物钻获成功率100%,根据钻探测井及取芯结果,圈出规模较大的矿体10个,其中控制资源量高达400亿立方米(折算成天然气)的大型矿体2个,为海域天然气水合物试采提供了重要参考靶区。

2016年,通过钻探锁定试采目标,并针对试采目标区天然气水合物矿藏特点,通过试采目标井位优选、试开采技术研发、试开采平台装备工艺和试开采安全、环境监测评估四轮驱动,制定了我国海域天然气水合物试验性开采实施方案并确定试采井位。

2017年5月10日,国土资源部中国地质调查局组织实施我国首次海域天然气水合物试采,截止到6月10日,在神狐海域实现31天连续产气,累计产气超过21万方,试采取得圆满成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。

总体上,我国经过短短20多年的天然气水合物勘查历程,在我国海域取得了一系列重大找矿成果,圈定了我国南海海域天然气水合物的成矿区带,钻探发现了2个超千亿方级天然气水合物矿藏,并取得海域天然气水合物试采的巨大成功,有力推动了我国海域天然气水合物资源调查工作从起步时被动依靠国外技术,经过追赶,到如今后来居上,已站在国际天然气水合物资源调查领域的前列。

(作者系中国地质调查局广州海洋地质调查局矿产所水合物一室高级工程师,国家水合物专项下属子项目《天然气水合物成矿理论及分布预测》负责人,主要从事水合物成藏模拟方面研究。)

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