我国实现“可燃冰”开采技术的新突破

2019-12-10 13:25:00

就全球来说,除了中国外,还有80多个国家和地区正在进行“可燃冰”的研究与调查勘探。

2012年2~4月,美国能源部与康菲石油公司、日本国家石油天然气和金属公司等进行合作,运用-置换法,在美国阿拉斯加北坡的冻土区进行试验开采,成功实现了开采甲烷的同时有效封存了二氧化碳。

2013年3月12日,日本在爱知县东南部的海槽进行了“可燃冰”的试采。在这一次生产性试验中,日本首次实现在海域水合物中开采出甲烷,6天累计产量13万立方米。在全球范围内这也是第一次。不过,此次试采因出砂堵塞等技术问题最终失败。

2017年4月,日本组织千代田公司(Chiyoda.Cop)等50家公司,针对“可燃冰”进行第二次海洋生产性试验。第一口试采井累计产气3.5万立方米。5月15日再次因出砂堵塞问题而中止产气。

就目前来看,在“可燃冰”的基础研究、勘探和钻探试验等环节,尽管美国、日本等处于世界领先地位,但他们尚没有形成可靠、完美的方法和方案,都未能实现“可燃冰”的大规模开采。

2017年5月,我国在南海“神狐”海域进行天然气水合物试开采,这也是世界首次成功实现开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。

之所以本次“可燃冰”的开采难度大,首先是由于其埋藏于海底,且海底地层松软。开采过程中既要保持井柱的稳定,又不能破坏水合物的储层。若施加重型机械,则极易引发海底床层大规模坍塌。其次在于,该地区砂型较细,含泥量大,造成渗透率大幅降低,会对产量和产品质量造成影响。

此次“神狐”海域“可燃冰”的试采成功,标志着我国成为全球第一个实现了在海域“可燃冰”试开采中获得连续稳定产气的国家。本次开采方式采用了降压法开采,并使用了我国独创的“水-泥-气分离技术”。如下图所示。虽然该方法在大规模天然气水合物开采中已被多个国家使用,但可控连续的开采在世界范围内尚属首次。

图5降压法开采天然气水合物示意图

南海“神狐”海域成功实现天然气水合物开采的事实证明,在理论基础和相关技术方面我国取得了前所未有的成功,意味着我国在开采“可燃冰”领域占据了世界首要地位,实现了能源勘察开发领域从“跟跑”到“领跑”的历史性跨越。

另外,中国吉林大学的科研团队从2004年开始开展陆域“可燃冰”钻采项目研发,在长达12年的技术攻关过程中,科研人员攻克了高海拔和严寒地区施工等多项技术难题,成功研发了国内外首创具有自主知识产权的“可燃冰”冷钻热采关键技术,也得到了普遍关注。

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