中国石油首个天然气水合物实验平台建成投用

天然气水合物，即可燃冰，资源量巨大。美国政府顾问迈克尔曾预言：“天然气水合物将可能改变现在的地缘政治模式……现存的世界能源贸易将彻底改变。”但在现有技术条件下，勘探开发天然气水合物绝非易事。

日前，从中国石油勘探开发研究院传来消息，中国石油首个天然气水合物实验平台（成藏子平台）通过中国石油科技管理部验收后，已平稳运行三个月，为天然气水合物试采及产业化提供了有力依据。

亟须实验平台

天然气水合物的勘探开发早已在世界各国刮起了旋风。多个国家竞相开展了天然气水合物勘查与试采。日本于2013年3月首次在南海海槽采用降压法成功实施了天然气水合物试采。

我国天然气水合物研究工作始于20世纪90年代。1999年国家设立天然气水合物专项以来，在我国陆域、海域取得一系列找矿重大突破，证实我国天然气水合物资源量丰富。据初步预测，南海天然气水合物资源量达800亿吨油当量。

天然气水合物资源开发利用，已成为我国能源发展战略之一。但如何打破技术瓶颈，实现天然气水合物的开发利用？现阶段，实验设备是天然气水合物研究的基础。特别是海域天然气水合物面临着深水环境等不利因素，实验室模拟研究尤为重要。

“十一五”起，中国石油科技管理部就设立了天然气水合物成藏研究和超前储备技术研究课题。中国石油咨询中心专家多次建议建设天然气水合物实验平台。

面对我国能源需求和供给的形势，以及中国石油向综合性能源公司发展的战略需求， 2014年，中国石油科技管理部组织召开了天然气水合物实验平台建设论证。总体目标是建立天然气水合物勘查与成藏实验子平台、天然气水合物钻采实验子平台、天然气水合物安全环保实验子平台，使之成为天然气水合物领域“新技术”和“新理论”的研究基地，以进一步破解天然气水合物勘查识别、富集区预测、开采工艺和安全环保等技术难题。

“通过科学严谨地论证，我们本着由易到难等原则，确定优先开展天然气水合物勘查与成藏实验子平台的建设，逐渐积累经验，进而进行天然气水合物钻采实验子平台和天然气水合物安全环保实验子平台。”中国石油勘探开发研究院新能源所水合物实验室主任魏伟说。

推进平台建设

万事开头难。

建设天然气水合物实验平台没有成熟成套的设备，多以自主研制或现有设备改造而成。科研人员面临着实际复杂地质模型向实验模型转化、现有加工工艺可实现性等一系列难题，研发之路异常艰辛。

为确保实验设备的实用性和先进性，中国石油勘探开发研究院科研人员与国内其他科研院校进行多次交流，邀请相关专家对设备制造方案的可行性进行了多次论证和完善。在设备制造过程中，进行全过程质量跟踪，及时解决加工过程中存在的问题。

2017年5月18日，在神狐海域进行的天然气水合物试采实现连续7天19个小时的稳定产气，宣告了我国进行的首次天然气水合物试采成功。

作为此次试采的重要参加单位，中国石油备感振奋，更加坚定了推进天然气水合物技术研发和实验室建设的决心。2018年，中国石油进一步筹建海域天然气水合物工程重点实验室。成藏子平台成为其中重要组成部分。

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功到迟早成效见。实验平台圆满完成了设备的加工制造，并满足了设计要求—天然气水合物实验平台建设顺利完成。

2018年12月5日，中国石油科技管理部组织专家对实验平台进行了会议验收和现场验收。专家组一致认为：实验设备技术性能指标达到计划任务书要求；实验平台具备了相平衡/动力学研究，介电常数、电阻率、声波速率测试，微观结构实验研究等实验模拟能力；能够开展天然气水合物勘探评价、储层识别技术、成藏机理与模拟技术、水合物分解控制机理、资源评价方法体系等研究。

“当前，海域天然气水合物勘探成本还很高，难以像常规油气勘探那样进行。实验平台建成后，就可以开展实质性工作。通过实验模拟，可以验证天然气水合物的一些关键成藏参数及开发技术。由此逐步积累相关经验和技术，向更高、更接近实际的技术水平迈进。”魏伟说。

收获丰硕成果

经过长达4年的研发，实验平台拥有了天然气水合物二维模拟系统、可控温度场及声电扫描系统等多台/套标志性设备。这些设备以非标准化设备为主，设备的反应釜满足模拟深水环境的高压、低温条件工作要求，具备了四大类12项实验模拟能力。

其中，天然气水合物二维模拟系统重点实现了平面上多井网部署监测、垂向上多层位监测等关键性能，可以开展天然气水合物空间分布、天然气水合物饱和度评价、天然气水合物储层测井响应特征等研究，探索天然气水合物形成影响因素及成藏机理。

可控温度场及声电扫描系统是一套多场耦合的测量系统，重点突破了分段控温等关键技术，能够模拟地层温度梯度变化条件下的天然气水合物成藏过程，从实验维度对天然气水合物“甜点区”预测进行研究，为天然气水合物成藏富集理论研究提供指导。

实验平台已获取发明专利2件，申请软件著作权3件，发表学术论文15篇。运行三个月以来，初步开展了天然气水合物形成过程与分解过程影响研究，分析了天然气水合物资源评价关键参数—天然气水合物饱和度的影响因素，以及降压法对天然气水合物产气效果的影响。

“天然气水合物实验平台的投入运行，是落实《推进南海神狐海域天然气水合物勘查开采先导试验区建设战略合作协议》中关于‘尽快突破甜点识别’等技术难题要求的重要体现，将为我国天然气水合物成藏富集规律、勘查识别技术及甜点区评价技术提供强有力的实验手段。”魏伟说。

目前，天然气水合物实验平台正围绕天然气水合物饱和度预测、“甜点区”评价等成藏富集关键参数开展实验。这将有力指导天然气水合物勘探选区评价。

“下一步，中国石油勘探开发研究院将突出开发研究，进一步在天然气水合物成藏地质研究、开发研究等方面建设标志性实验设备，服务和推进我国海域天然气水合物试采及商业化开发进程。”中国科学院院士、中国石油勘探开发研究院副院长邹才能表示。