海工技术助推可燃冰实现商业开采

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最近,一则关于“可燃冰”的新闻红遍各种媒体。同时,再加上有媒体爆出的一辆汽车加100升可燃冰能跑5万公里的“乌龙事件”,更使得可燃冰备受关注。

最近在网上出现了有对中国可燃冰开采技术不屑一顾者,认为中国可燃冰开采技术和钻井船舶装备都是石油天然气勘探开发的常规技术和装备,没有任何技术上的突破,没有什么可以自豪的。但我并不这么看。

同欧美发达国家相比,我国对可燃冰的研究晚了近20年,但是,从1999年开展实质性调查以来,我国一直在奋起直追。2007年5月成功获取了可燃冰实物样品,成为世界上第四个通过国家级开发项目发现可燃冰的国家。显然,对于可燃冰的勘探和开采,都需要很强的深海技术作为支撑,中国在底子薄、时间短的情况下能够一跃进入强者行列,实属不易。这次可燃冰试采,从2017年5月10号开始出气,截至18日,已连续产气8天,已经累计产出超过12万立方米甲烷含量高达99.5%的天然气。平均日产超过1.6万立方米以及连续产气超过一周,在此之前,还没有一个国家能同时成功实现这两个指标。这次南海神狐海域试采成功是我国首次、也是世界第一次成功实现资源量全球占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型可燃冰安全可控开采,为实现可燃冰产业化提供了技术储备,积累了宝贵经验。

据了解,作为一项复杂的高技术密集的系统工程,我国海域可燃冰试采工作既面临着储层类型为泥质粉砂型而开发难度大的难题,也面临着“无”成功先例、“无”成熟团队、“无”成熟平台、“无”成熟工艺、施工难度大等多个难题。因此,这次试采成功,充分展现了中国勘查开发理论、技术、工程和装备自主创新能力,不仅展示了“中国身”,还展示了“中国心”的力量,创造了“六大技术体系、20项关键技术自主创新”。值得一提的是,在全流程试采核心技术上,这次试采形成了国际领先的新型试采工艺,尤其是“地层流体抽取”试采方法有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题。此外,在试采中,我国掌握了钻完井核心技术,构建了深水浅层钻完井技术体系。

此次成功试采,中国造船界也做出了不小的贡献,有两台深海作业设备发挥了不可替代的重要作用,那就是我国自主研发的首台4500米作业级无人遥控探测潜水器“海马”,以及由中集集团旗下中集来福士自主设计建造的海上钻井平台“蓝鲸一号”。“海马”号深潜器是科技部863重点支持项目,是中国迄今为止自主研发的下潜最大、国产化率最高的无人遥控潜水系统。它是中国深海高科技领域继“蛟龙”号之后的又一标志性成果。它突破了本体结构、浮力材料、液压动力和推进、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置等关键技术,先后完成了总装联调、水池试验和海上摸底试验等工作。“蓝鲸一号”是由中集集团旗下中集来福士自主设计建造,是中国最新研制成功的世界最大、钻井深度最深的海上钻井平台,净重超过42000吨、37层楼高,甲板面积相当于一个标准足球场大小,最大作业水深3658米,最大钻井深度1.5万米,造价50亿元,是目前全球最先进的双井架半潜式钻井平台之一,可适用于全球任何深海作业。这个钻井平台技能点主要是开采和防砂,是专门为开采可燃冰而研发的,拥有一整套的完井防砂设计系统,也足够的稳定,可以抵御12级的飓风,完全不怕海浪的颠簸。

虽然中国可燃冰试采成功,但要想实现大量稳定开采仍然面临很多困难。首先是开采技术问题暂时难以突破,当前可燃冰尚无成熟完美的开采技术,传统的三种方法均不太成熟,热激发开采法至今尚未很好地解决热利用效率较低的问题;化学试剂注入开采法所需的化学试剂费用昂贵,对可燃冰层的作用缓慢,而且还会带来一些环境问题;减压开采法不需要连续激发,成本较低,适合大面积开采,尤其适用于存在下伏游离气层的可燃冰藏的开采,是可燃冰传统开采方法中最有前景的一种技术。但它对可燃冰藏的性质有特殊要求,只有当可燃冰藏位于温压平衡边界附近时减压开采法才具有经济可行性。其次是开采成本高。据估计,目前可燃冰开采成本高达每立方米200美元,单位热值的开采成本远高于开采常规天然气和石油的成本。第三是环境污染风险。可燃冰稳定性较差,一旦汽化可能导致大规模爆炸,“封存”它的海底沉积物会失去稳定,不仅对海底管道、通信电缆和开采平台以及科学仪器造成破坏,而且还有可能造成大陆架边缘动荡从而引发海底塌方,甚至导致大规模海啸。而且可燃冰在开采过程中可能造成甲烷成分泄露,全球可燃冰中蕴含的甲烷量约是大气圈中的3000倍,而可燃冰分解产生的甲烷进入大气的量即使只有大气甲烷总量的0.5%,也会明显加速全球变暖的进程。正因为存在上述诸多有待突破的问题,我国计划先对开采技术进行充分研究使其成熟,到2030年前后再进行可燃冰的商业开采。这一策略是十分明智和理性的。


(作者:江南造船(集团)有限公司总工程师 胡可一)


那么,未来可燃冰到底给能源界带来怎样的变化?中国造船人如何看待这一新能源,以及如何助推早日实现可燃冰商业开采?详情请关注《中国船检》杂志2017年第6期《海工技术助推可燃冰实现商业开采》一文。

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