全球首次近海甲烷水合物试采——从选址到实施

日本作为最早建立国家级甲烷水合物研发计划的国家之一,对水合物的关注可追溯至20世纪80年代,直到2013年实现全球首次近海甲烷水合物试采工作。我国自1999年实施海域甲烷水合物调查以来,先后在南海北部、冲绳海槽以及管辖外海域发现了甲烷水合物赋存标志,初步圈定了甲烷水合物的分布范围,查明了其资源分布状况。中国地质调查局于2007年和2013年先后两次在南海北部实施了甲烷水合物钻探,成功获取了层状、块状、结核状、脉状及分散状等多种类型甲烷水合物实物样品,其中甲烷气体含量超过99%,确定了甲烷水合物的分布范围(55平方千米),获得了甲烷水合物折算成天然气的控制储量(1000亿~1500亿立方米),相当于特大型、高丰度常规天然气田规模,证实了我国南海海域巨大的甲烷水合物资源远景。

根据中国地质调查局海洋地质调查计划2015年工作重点(天然气水合物试开采目标优选、技术研发等)以及2017年在南海首次试采天然气水合物的目标,中国地质调查局地学文献中心(中国地质图书馆)文献情报室依托地调局子项目“世界海洋地质调查情报分析与研究”,针对日本从近海甲烷水合物选址到试采实施的整个过程收集了大量文献资料(见本专辑附件2),按资源评价与勘探选区、实验模拟与数值模拟、试采的技术与系统以及试采的实施四个方面从中筛选了20余篇具代表性的文献资料进行了编译。他山之石,可以攻玉,希冀本专辑能为相关领导及部门了解日本在近海甲烷水合物相关研发工作中的经验和教训提供参考和借鉴。
在编写本专辑的过程中,我们也在不断思考我国甲烷水合物研发过程中应从美国、日本等甲烷水合物研发工作开展较早、较好的国家借鉴的经验,提出了以下不成熟的建议仅供参考,不当之处请见谅:

(1)尽管甲烷水合物中的天然气资源潜力极其巨大,但因地质条件(如温度、压力)和赋存形式(固相水合物)的特殊以及潜在的安全和环境问题等,在短时间内很难实现经济和社会效益,这就需要政府长期而稳定的政策和资金支持,以国有企业、研究机构和高校等为依托,扎实、全面、深入地开展甲烷水合物的相关科学研究和技术研发工作。

(2)重视基础科学研究和技术研发,加大政策和资金的支持力度,如甲烷水合物的基本物理化学性质(结构形态、热力学性质、力学性质)及其测试技术和方法、勘探方法(成藏机理、地震响应特征、测井识别特征、地球化学特征、生物学特征)、资源量评价方法、取样技术(非保温保压取样技术、保温保压取样技术)、开采方法。

(3)建立具自主知识产权的甲烷水合物生产模拟器,在开展深入细致的勘探工作和获取大量可用的水合物储层特性的基础上,针对甲烷水合物富集带开展生产模拟预测研究工作,从而与其他方法相结合来综合评价和选取可优先开展试采的场地。

(4)我国应尽快开展陆上或海上甲烷水合物的试采工作。尽管真正意义上的商业开发尚需时日,但基于研究、发展、示范及推广(RDD&D)的原则,试验性项目的开展对提高理论上的认识;验证和改进数值模拟模型;综合利用多种开采方法;针对试采过程中遇到的问题进行改进;示范相关技术、方法和设备仪器;根据不同地质条件及水合物赋存情况摸索和确定最优的生产方案等各环节至关重要且不可或缺。

(5)我国的甲烷水合物开发应调动企业的积极性,目前国外已开展的水合物试采项目均有企业的参与甚至是主导,如美国康菲石油公司和雪佛龙公司、日本石油、天然气和金属矿产资源机构、英国石油公司和韩国国家石油公司等,政府部门应在资金、政策、统筹和资源共享等方面给予协助。

(6)尽管甲烷水合物的开发利用对满足人类的能源需求有着重要的意义,但也不应忽略水合物开发可能造成的环境和地质灾害问题,应首先确定可能产生的主要风险因素,如甲烷泄漏、地面(海底)沉降、海底滑坡等,然后针对不同的地质条件建立更可靠的环境和地质灾害风险评价方法,最后根据可能的环境和地质灾害风险制定作业规范和应对措施。

(7)甲烷水合物研发是一项综合性的工作,涉及物理、化学、热力学、地质、地球物理、油气工程等多个学科,涵盖陆地和海洋,这就需要像美国、日本一样在国家级甲烷水合物研发计划的制定和实施中发挥相关政府机构的优势,统一协调甲烷水合物的研发工作。

(8)积极参与甲烷水合物领域的国际性研发计划或项目,与相关政府机构、企业、学术机构等建立长期稳定的联系,一方面追踪和分享国外最新研究成果,另一方面加强学习与积累技术研发和项目管理等方面的先进经验。

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