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可燃冰开发领域,他的团队走在世界前列——北京大学工学院讲席教授卢海龙的故事
日期: 2017-09-04  信息来源: 光明日报

2017年5月18日,我国在南海神狐海域天然气水合物(俗称“可燃冰”)试采成功。可燃冰能量储层密度高,热值高,污染小,资源量丰富,分布广泛,被认为是未来石油、天然气的战略性替代能源,对我国能源安全及经济发展也有重要意义。

但是,可燃冰开发难度非常大,以至于日本、美国等国家多年来一直难以实现产业化。如今,在这个领域走在最前面的,是国土资源部中国地质调查局领导的科研队伍。作为我国海域天然气水合物试采工程的首席科学家,北京大学工学院讲席教授卢海龙和他的同事们勇于挑战,攻克技术难关,运用“地层流体抽取试采法”等各种创新技术和方法,将蕴藏在海底的“冰块”点燃成熊熊燃烧的火焰,奏响了“可燃冰时代”的“冰与火之歌”,再次展示了科研领域“后发先至”的中国速度。

卢海龙1981年考上北京大学地质系,自此开始了他与地质学的不解之缘。1991年,卢海龙赴日留学,7年后,他拿到了日本第一个以可燃冰为研究课题的博士学位。此后,卢海龙先后在日本石油公团技术研究中心、加拿大地质调查局、加拿大国家研究院工作。2014年,卢海龙通过“千人计划”受聘于北京大学工学院能源与资源系。经过23年的东渡西进,50岁的卢海龙再次回到祖国,回到北大。

“可燃冰虽然储量大、分布广,但其成藏机理和石油、天然气差别很大,覆盖它的海底地层普遍是松软未固结的沉积物,稍有不慎就会导致大量泥砂涌进管道,致使生产不能进行,造成开采失败。”卢海龙说。

而我国可燃冰试采面临的困难还不止于此,“日本、美国、加拿大等试采的可燃冰均为砂质类型,其孔隙条件、水合物饱和度等条件均较好,便于开采。而我国已发现的海域天然气水合物主要属于泥质粉砂型储层,砂细导致孔隙度低,渗透率差;同时我国的可燃冰水深大、储层埋层浅,深水区浅部地层松软极易垮塌,施工难度更大。”卢海龙说。

北京大学遥感楼,紧邻博雅塔和未名湖。这座绿植环绕,略显沧桑的老楼,就是卢海龙和他的团队做模拟实验的地方。除了出海考察,卢海龙大部分时间是带领团队进行实验研究和数值模拟。在这里,他们进行天然气水合物基础物性和产能模拟研究,针对南海天然气水合物储层提出了新的开发技术,参与制定了试采新工艺,有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解等难题,完成了可燃冰全流程试采核心技术的重大突破。

“试采前压力非常大,国家花那么多钱,万一达不到预期效果,根本没法向国家交代。”在这样的压力下,卢海龙每天工作十几个小时,即便回家了也是想着实验的事情,觉都睡不好。日复一日的努力也在神狐海域得到了检验,试验结果让卢海龙十分满意。

5月10日,神狐海域可燃冰试采点火成功。18日,连续产气超过一周,平均日产超1.6万立方米,天然气产量稳定,甲烷含量最高达99.5%,超额完成“日产万方、持续一周”的预定目标。

截至7月9日,天然气水合物试开采连续试气点火60天,累计产气量超过30万立方米,平均日产5000立方米以上,甲烷含量最高达99.5%。获取科学试验数据647万组,为后续科学研究积累了大量翔实可靠的数据资料。

“粉砂型储层难开发,以前世界各国考虑天然气水合物开发时都是优先将渗透率高、饱和度高的砂质储层作为开发对象。但是粉砂质储层占世界天然气水合物量的大多数,所以我们的突破,对全世界而言更具有可参考和借鉴的价值。”卢海龙说。

“试验时长60天,是世界最长的,30多万立方米的总产气量也是最多的。”卢海龙介绍,60天的试验时长为以后天然气水合物的产业化开发积累了很多经验。

从2002年起,日本、加拿大、美国先后在加拿大马利克和美国阿拉斯加用加热法、降压法和二氧化碳置换法进行过四次可燃冰试采,但效果不理想,最长的一次试验时长仅6天;2013年,日本首次进行海域天然气水合物试采,但仅持续6天。“日本的几次试验都是因为出砂等技术问题而不能长期进行。天然气水合物的产业化生产不可能产几天停几天,是要长期生产的。通过60天的长期试验,我们看到了更多短期试验观察不到的现象和问题,对产业化开发更有意义。”

“咱们国家是现在最大的能源进口国,一半以上的能源都从国外进口。如果天然气水合物的产业化开发成为现实,对国家的能源安全就又多了一个保障。”谈及以后的工作,卢海龙踌躇满志,“正如党中央、国务院贺电中说的那样,‘海域天然气水合物试采成功只是万里长征迈出的关键一步,后续任务依然艰巨繁重。’结合这次试开采的数据,我们下一步将着重在提高效率、降低成本上下功夫。我们会继续研发一些新的技术,改进工艺方法,开发一些专业设备,为天然气水合物的产业化开发做准备。”(本报记者 刘华东 本报见习记者 常莹)

信息来源:《光明日报》(2017年08月27日 01版)

编辑:安宁


   
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