全球可燃冰勘探开发渐行渐近

□ 文/范广慧 李文翎

全球可燃冰勘探开发渐行渐近

□ 文/范广慧 李文翎

目前，全球范围内已直接或间接发现的可燃冰矿点中97%集中在海洋，其余3%主要位于陆地冻土带。自上世纪60年代起，以美国、日本、德国、韩国、印度为代表的一些国家都制订了可燃冰勘探开发研究计划。迄今，人们已在近海海域与冻土区发现可燃冰矿点超过230处，涌现出一大批可燃冰热点研究区。近年来，在一些研究比较深入的可燃冰热点区，如美国阿拉斯加北坡区、加拿大马更些三角洲、中国南海神狐海域和日本南海海槽区，已进行了多次可燃冰开采试验，成功地从自然界水合物藏中采出了可燃冰分解气，全球掀起了可燃冰勘探开发热潮。

5月18日，由中国地质调查局组织实施的中国海域可燃冰试采在神狐海域实现连续8天稳定产气，试采成功。这标志着我国可燃冰勘探开发实现了历史性突破，对推动可燃冰开发利用具有重要而深远的影响。

可燃冰商业化开采尚待时日

我国是继日本之后，全球第二个成功开展海域可燃冰试采研究的国家。

迄今，全球在陆地冻土区与海域深水区都已成功开展了多次可燃冰试采研究，对加热法、降压法与二氧化碳置换法等可燃冰主要开采方法的技术可行性进行了初步探索，在阿拉斯加北坡、加拿大马更些三角洲、日本南海海槽与中国南海北部都获得了试采研究的成功。但这些试采研究的成功，也只是证实了现有技术可以从自然界可燃冰藏采出天然气。整体上看，可燃冰开采研究仍处于探索阶段，迄今为止尚没有形成能够经济有效地开采可燃冰的技术方法或方法组合，距离可燃冰商业开发对技术的要求还相差很远。

从现有开采研究结果看，一方面，可燃冰开采过程中的采气持续性与采气规模问题一直没有能够很好地解决；另一方面，可燃冰开采过程中，海域可燃冰原地分解会导致地层滑塌风险，从而对钻井平台与海底油气设施的安全性造成不利影响；同时，可燃冰开采过程中还可能存在甲烷无序释放问题，从而影响海洋生态与大气环境。可燃冰的商业开发，必须同时解决技术可行性、经济可行性与安全开采等问题。目前投入可燃冰研究的一些主要国家，正在通过技术改进积极探索上述问题，并已取得初步成效。

美国启动多个可燃冰试采项目

作为美国最大的常规油气产区之一，墨西哥湾可燃冰勘探研究始于20世纪80年代。2001年，美国能源部启动了为期10多年、由多个国家众多机构共同参与的专门针对墨西哥湾可燃冰研究的“联合工业项目”，开展了钻探取芯与随钻测井研究，证实了墨西哥湾存在高饱和度、高品质含可燃冰砂层，同时还在细粒沉积层中发现了裂隙填充型可燃冰。

继墨西哥湾“联合工业项目”结束之后，2014年年底，美国能源部下属国家能源技术实验室设立了“深水甲烷可燃冰描述与科学评价”大型项目。该项目计划分为目标站位优选、研究计划制订、野外研究3个实施阶段。至2015年9月底已完成第一阶段的工作，完成了墨西哥湾某些可燃冰研究站位的初步评价，重新审视了目标研究站位的地震与测井资料，并向综合大洋钻探计划组织提交了初步研究成果，为将来申请海洋调查船做好沟通准备。目前，第二阶段的研究工作正在进行，截至2016年年底，已向综合大洋钻探计划提交了可燃冰钻探航次的计划编制工作，完成了保压取芯工具研制，并通过了陆上环境可燃冰取芯效果测试，现正在海上深水区开展测试，检验其在深水环境下可燃冰取芯效果。

2016年10月，美国在墨西哥湾又启动了一项为期3年的可燃冰研究项目，采用电磁法研究不同沉积类型、不同流体含量环境中可燃冰系统的导电性及可燃冰因开采而导致的导电性变化特征。通过在2—3个可燃冰远景站位开展研究，建立地层导电性与测井资料之间的关系，提高可燃冰原地资源量评价准确度。

此外，阿拉斯加冻土区也是美国可燃冰研究的主战场。根据美国2015年新颁布的《甲烷可燃冰研究与开发修正案》，自2017年起，将在阿拉斯加冻土区开展为期两年的可燃冰中长期试采研究。为了配合这次可燃冰试采研究，现正在开展选区准备工作，一方面致力于更全面地了解可燃冰藏的地质情况，选择该区已确定的可燃冰藏开展地质与工程评价研究；另一方面努力改进可燃冰开采技术，同时积极寻求合作者，目前已与日本石油天然气和金属矿产公司接洽并达成合作研究事宜。

印度已在近海获得可试采研究理想区块

印度于1995年制订国家级可燃冰研究计划。2006年在其近海海域开展了国家可燃冰研究计划第一阶段研究，以克里希纳-戈达瓦里盆地、喀-孔盆地、默哈纳迪盆地，以及安达曼岛近海为研究区，开展了为期113天的可燃冰钻探航次，在上述4个研究区的21个站位共钻孔39个，进行了取芯与测井研究，采出约140个可燃冰岩芯样品，取得了印度可燃冰勘探的重大突破。

2015年，印度正式启动了国家级可燃冰研究计划第二阶段的研究工作，主要目标是优选可燃冰富集区。工区主要集中于前期勘探研究所识别出的可燃冰赋存区，包括克里希纳-戈达瓦里盆地和默哈纳迪盆地，开展了一项150天的可燃冰调查研究。在近5个月的时间里，钻孔42个。在克里希纳-戈达瓦里盆地和默哈纳迪盆地4个区域，对25个钻孔进行了随钻测井，并对最有利的10个钻孔进行了取芯研究，在16个钻孔进行了常规电缆测井与保压取芯。

这些研究在克里希纳-戈达瓦里盆地的3个富含粗砂沉积系统中，发现了高饱和度可燃冰藏，其中两个富砂系统可燃冰高饱和度极高，可达80%以上，可作为今后开展可燃冰试采研究的理想站位。这是首次在印度洋发现的具有开采前景的可燃冰矿藏，是迄今为止所发现的规模最大、储量最为丰富的可燃冰矿藏之一。

我国南海北部可燃冰试采取得历史性突破

我国南海北部海域可燃冰实质性勘探研究始于1999年，集中在东沙、神狐、西沙、琼东南4个海域开展了大量的可燃冰综合调查。2004年，在东沙群岛以东海域发现世界最大冷泉喷溢区“九龙甲烷礁”，初步获得南海北部陆坡可燃冰存在证据；2007年，在神狐海域实施可燃冰钻探研究航次，钻孔8个，在其中3个钻孔采出分散态可燃冰样品。

2011年，以加快南海北部可燃冰资源远景区勘查评价、选择重点靶区实施可燃冰试验性开采为目标的可燃冰钻探专项启动；2013年，在珠江口盆地东部海域开展钻探研究，首次发现肉眼可见的高纯度可燃冰，可燃冰呈块状、瘤状、层状、脉状和分散状等多种赋存方式产出。23口钻井获得控制资源量达1000亿立方米—1500亿立方米。

2015年，我国在神狐海域2007年钻探区附近再次开展钻探研究，所有20多口钻井均发现可燃冰存在证据，证实神狐海域可燃冰广泛存在，发现超千亿方级可燃冰矿藏。通过钻探取芯落实了两个大型矿体，为海域可燃冰试采研究提供了重要参考靶区。神狐海域的此次钻探取芯研究，还发现可燃冰分解气中存在少量乙烷和丙烷，证实该区存在Ⅱ型可燃冰。此外，2015年，还在神狐海域西南陆坡区，利用海马号潜水器，首次发现海底“冷泉”现象，并通过重力取芯器采出肉眼可见可燃冰样品。

2017年5月18日，神狐海域可燃冰试采成功，实现了连续8天稳定产气，累计产气超12万立方米，最高产量每日产气达3.5万立方米，平均日产气1.6万立方米，其中甲烷含量最高达99.5%。这次试采不仅在海域可燃冰试采研究中第一次实现了连续稳定产气，而且也是世界首次成功实施泥质粉砂型可燃冰藏安全可控开采试验，取得了海域可燃冰试采研究的历史性突破。

日本两次试采均获得天然气产量

日本于2017年5月开始了南海海槽区第二次海洋可燃冰试采研究。日本国内油气资源贫乏，因此对可燃冰寄予厚望。其国内可燃冰勘探研究始于20世纪90年代早期，可燃冰研究区重点集中于其周边近海海域，经过大量勘探研究，至2009年，已初步在日本近海识别出一批可燃冰远景区，确定了南海海槽区为最具远景的可燃冰分布区。在此基础上，2013年3月在南海海槽区实施了世界首次海域可燃冰试采研究。采用降压法，在6天的时间内累计产气量达12万立方米，远远超出了此前陆地冻土区可燃冰试采研究获得的产气量。

近年，日本加快了其近海可燃冰勘探开发研究步伐。2015年，日本制订了新的海洋可燃冰试采计划，打算在2017年开展为期1个月的海洋可燃冰试采研究。为此目标，已针对2013年可燃冰试采研究中出现的因可燃冰分解而致的含砂流体堵塞井筒等问题，加强了对可燃冰开采过程井筒堵塞防治研究，为可燃冰持续试采研究提供了技术支撑。

2017年，日本按计划在南海海槽区开展新一轮可燃冰中长期降压试采研究。这次可燃冰试采研究区位于2013年可燃冰试采研究同一区域，即日本爱知县渥美半岛以南80千米处的南海海槽第二渥美海丘区，水深1000米，可燃冰藏位于海底以下300米。这次南海海槽区可燃冰试采研究目标，一是在更长的时间内实现连续产气；二是解决可燃冰原地分解出砂造成的井眼堵塞问题。5月8日，日本经产省宣布，南海海槽区的可燃冰降压试采研究已于5月4日正式开始，并已成功采出天然气。

此外，日本近年还加强了日本海东部大陆边缘可燃冰勘探研究，现已发现可燃冰有利构造900多个，确定了近海底浅部气烟囱型与较深部砂层孔隙填充型两种可燃冰赋存模式。研究表明，日本不仅在南海海槽区富含可燃冰，而且日本海东部大陆边缘可燃冰资源量也十分引人注目。

作者单位：海洋地质调查局