南海神狐海域天然气水合物试采取得圆满成功
2017-07-21 中国地质调查成果快讯 天然气水合物
摘要：2017年3月28日我国海域天然气水合物第一口试采井在南海神狐海域开钻，5月10日下午14时 52分点火成功，从水深1266m海底以下203~277m的天然气水合物矿藏开采出天然气，至7月9日试采连续产气60天，累计产气量超30.9
m3，全面完成试采试验和科学测试目标，取得圆满成功。此次试采首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天然气水合物安全可控开采，打破了我国在能源勘查开发领域长期跟跑的局面，取得了理论、技术、工程和装备自主创新，实现了在这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越。
1.项目概况
我国高度重视天然气水合物资源勘查与试采工作，于1999年开始批准设立国家天然气水合物专项，开展天然气水合物基础研究和勘查试采，由国土资源部中国地质调查局负责组织实施。2011年，中国地质调查局启动海域天然气水合物试采技术准备和实验模拟工作。2015年，联合中国石油集团、北京大学等单位，共同攻关试采关键技术。2016年，在南海北部神狐海域选定了试采目标井位，并进行试采前工程地质调查、洋流监测等工作，针对神狐海域天然气水合物矿藏特点，制订了天然气水合物试采实施方案。2017年3月28日，我国海域天然气水合物第一口试采井正式开钻。
2.成果简介
（1）实现天然气水合物开发利用历史性重大突破
一是取得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果。5月10日，采用自主创新研发的“地层流体抽取”新型试采方法，成功从水深1266m海底以下203～277m的天然气水合物矿藏开采出天然气，最高产量达3.5
m3/d，甲烷含量最高达99.5%，在世界上首次实现了天然气水合物连续稳定、安全可控试采（图1、图2）。二是首次实现了泥质粉砂类型天然气水合物成功试采。该类型资源量在全球占比超过90%，也是我国主要的储集类型。与加拿大、美国陆地和日本海上试采的砂质类型相比，具有特低孔隙度、特低渗透率等特点，开采难度最大。
图1 南海神狐海域天然气水合物试采位置示意图
图2 天然气水合物试气点火现场图
（2）实现三项重大理论自主创新
一是初步建立了“两期三型”成矿理论，指导在南海准确圈定了找矿靶区。二是初步创建了天然气水合物成藏系统理论，指导试采实施方案的科学制定。三是初步创立了“三相控制”开采理论，指导精准确定试采降压区间和路径。
（3）实现六大技术体系二十项关键技术自主创新
一是防砂技术3项，包括“地层流体抽取”、未成岩超细储层防砂和天然气水合物二次生成预防技术。二是储层改造技术3项，包括储层快速精细评价、产能动态评价等技术。三是钻完井技术3项，包括窄密度窗口平衡钻井、井口稳定性增强和井中测试系统集成技术。四是勘查技术4项，包括4500米级无人遥控潜水器探测、保压取样、海洋高分辨率地震探测和海洋可控源电磁探测技术。五是测试与模拟实验技术4项，包括微观测试、开采现场测试、地球物理与地球化学参数模拟实验和开采模拟实验技术。六是环境监测技术3项，包括多学科多手段环境评价、立体环境监测和井下原位实时测量技术。
（4）实现三项重大工程管理系统自主创新
一是目标导向的顶层设计系统。瞄准实现天然气水合物勘探开发领跑的目标，科学制定方案，组建以中国地质调查局为核心的专业齐全、结构合理、特色鲜明的科技攻坚团队。二是“四轮驱动”的协调运行系统。同步推进试采目标井位优选、技术研发、平台装备工艺、安全与环境监测评估4项核心准备工作，实现试采各环节有序衔接、各项工作互相促动，达到整体最优的目标。三是“四性统一”的施工保障系统。坚持“目的性、系统性、创新性、安全性”相统一，严格按照试采技术方案精心实施。根据现场情况，大胆创新，及时优化、完善施工方案。
（5）实现七项重大技术装备自主创新
一是研制了我国第一台4500米级无人遥控探测潜水器“海马”号。二是研发了天然气水合物保温保压取样器。三是研发了海底可控源电磁探测系统。四是研制了适合试采储层特点的防砂筛管。五是研制了用于实时监测海底形变的地震监测仪。六是研发了天然气水合物试采大型模拟实验装置。七是利用我国自主设计建造的超深水半潜式钻井平台“蓝鲸Ⅰ号”（图3）
图3 “蓝鲸Ⅰ号”深水钻井平台
（6）实现试采环境安全防控的重大突破
一是建立了环境影响效应评价技术方法，获得了试采前环境本底数据。二是构建了大气、海水、海底、井下“四位一体”的立体环境监测网，实现了对温度、压力、甲烷浓度及海底稳定性参数实时监测及安全预警。三是综合评价结果显示，试采未对周边大气和海洋环境造成影响。
3.成果意义
这次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天然气水合物安全可控开采，为实现天然气水合物产业化开发利用提供了技术储备，积累了宝贵经验，打破了我国在能源勘查开发领域长期跟跑的局面，取得了理论、技术、工程和装备自主创新，实现了在这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越，对保障能源安全、推动绿色发展、建设海洋强国具有重要而深远的意义。