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提出可燃冰开采的中国方案

发布时间:2019-10-23 22:46 来源:澳门新濠天地

  近日,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所自主研发的关于天然气水合物(可燃冰)开采方法的两项国家发明专利技术和两项国际发明专利技术获得授权,为可燃冰开发提供了新思路,未来也有望提出可燃冰开采的“中国方案”。

  青岛目前已取得了100余项可燃冰的国家专利授权、5项国际专利。近年来,该研究所与可燃冰相关的专利数量呈井喷式增长,仅去年就获得了3项国际专利、17项国家发明专利、25项国家实用新型专利。

  由于研究目的与实验测试的参数不同,可燃冰模拟实验需要各种类型的实验装置与设备。由于许多研究都没有现成仪器,科研人员会根据研究需要,每年研发出两三套新装置。记者了解到,目前该团队已累计研发了20多套可燃冰实验装置与设备,形成了30多项可燃冰实验专利技术。该团队共有34人,包括7名博士后。这个以“80后”为主体的年轻团队,为我国可燃冰研究技术发展做出了重要贡献。1989年出生的李彦龙虽然在这里工作仅有4年时间,但已成功申请了20余项国家专利。该研究所最新获得的2项可燃冰开采技术的发明专利,正是萌发自李彦龙的想法。

  据介绍,在一定温度和压力环境条件下,可燃冰是以固态形式存在于地层之中,并在没有外界干扰条件下保持相对稳定。那么,可燃冰开采是否可像挖煤那样进行直接挖掘呢?据悉,可燃冰分布在沉积物的孔隙中,含量较低,如果大面积挖掘沉积物,会对海底环境造成严重破坏,并带来工程和地质风险。

  据了解,目前国际公认的可燃冰开采方法是原位分解法,通过外力改变可燃冰稳定存在条件而使其在地层原位分解,生成可流动的气体和水,再采用如同石油、天然气的开采方法,将这些流体采集到地面上。可燃冰外表上看起来像冰,从微观上看,可燃冰由主体水分子和客体气体分子组成,水分子通过氢键作用形成大小不同的“笼子”,气体分子占据着这些“笼子”,形成稳定的晶体。科研人员主要采用降低压力、升高温度或添加化学物质的方式,从而破坏可燃冰相对平衡的条件,使可燃冰分解,再进行开采。试采实践表明,降压法是最具应用前景的可燃冰开采方法。但降压法的最大难题就是,提产困难,强行提产可能导致地层失稳、大面积出砂,难以实现可燃冰的长期、高效开采,需要对其进行改进优化。

  2017年5月,李彦龙随“蓝鲸一号”半潜式钻井平台赴南海开展可燃冰试采,负责监测可燃冰、泥砂的粒度分布、浓度、气体成分等,为试采工程提供技术支持。这次海上工作经历,让李彦龙对我国南海海域可燃冰储层结构和试采面临的关键技术难题有了更加清晰的认识。据悉,我国管辖海域分布着大面积粉砂质水合物储层,这类储层沉积物粒径小、黏土含量高,属于极弱固结的低渗或超低渗储层,难以使用常规油气储层的防砂思路。

  如何解决?最终,“一种海洋天然气水合物砂浆置换开采方法及开采装置”“粉砂质海洋天然气水合物砾石吞吐开采方法及开采装置”两项技术专利应运而生。这两项技术集成了稠油蒸汽吞吐开采的基本理念和疏松砂岩储层适度防砂技术的优点,巧妙利用了水合物开采过程中管外充填层可能发生的砾石翻转沉降过程。这两项技术为砾石-水合物连续置换开采和间歇式吞吐置换开采提出了新的解决方案,可在长期开采中对地层亏空量进行及时填充或置换。不仅有效缓解常规一次防砂完井作业过度防砂造成的提产困境,还可填补井周外围亏空,为水合物产能释放和地层物质亏空弥补提供新的技术思路。目前这些技术还处于理论验证阶段,科研人员已经着手开展相关的理论计算、实验模拟验证。下一步,将继续围绕泥质粉砂型天然气水合物的高效、安全、低成本开发开展大量的研究工作,努力为破解天然气水合物可持续开发提出“中国方案”。



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