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　　——专访中国地质大学(武汉)教授、俄罗斯自然科学院外籍院士宁伏龙

　　我国自然气水合物开发已取得显著效果，但实现工业化尚有很长的路要走。

　　3月26日，自然资源部传出好新闻：中国海域自然气水合物第二轮试接纳得乐成并逾额完成目的使命。在水深1225米的南海神狐海域，试采创立了“产气总量86.14万立方米、日均产宇量2.87万立方米”两项新的天下纪录。这标记着我国自然气水合物工业化正在稳步推进。

　　可是，我们距离真正的自然气水合物工业化尚有多远?面临着哪些挑战?还要做哪些切实的事情?为此，本刊记者采访了在自然气水合物研究方面颇有建树的中国地质大学(武汉)教授、俄罗斯自然科学院外籍院士宁伏龙。

　　多方关注

　　hahabet：宁教授，您好!讨教为什么越来越多的国家最先重视自然气水合物开发?

　　宁伏龙：这是由于自然气水合物正成为全球主要大国间能源竞争的战略高地。众所周知，能源是社会可一连生长的基础。未来能源特殊是清洁能源欠缺，是不得不面临的现实挑战。自然界中的自然气水合物，具有漫衍广、储量大、清洁低碳无污染等优点。因此，美国、日本、中国、德国、英国、印度等国很是重视自然气水合物开发。各国的基础目的，是想实现能源的供应清静。

　　自然气水合物漫衍广，海洋和冻土带宽大地区都知足自然气水合物形成条件，赋存规模重大。有估算以为，海洋及大陆冻土带中的自然气水合物碳数目是通例化石燃料碳储量的两倍左右。其经济价值足以令各国心动，特殊是对能源入口大国，如日本、韩国、印度等。试验性的开采效果批注，从大陆边沿海底和冻土带自然气水合物中获取自然气是完全有可能的。

　　1993年最先，每三年一届的国际自然气水合物大会(ICGH)迄今已举行了9届，重点讨论自然气水合物作为潜在新能源的生长远景和手艺突破。别的，每两年一次的高登研究大会(GRC)下的自然气水合物系统分会，以及国际甲烷水合物研究与生长论坛，都在关注怎样清静高效可控地开采自然界中的自然气水合物。

　　hahabet：现在，全球自然气水合物研究和开发希望情形怎样?

　　宁伏龙：自然气水合物已成为目今地球科学和能源领域研究的一大热门。各国政府、研究机构和工业界，一连相助开展了大宗现园地质、地球物理、地球化学、钻探等相关视察事情以及室内普遍的实验和数值模拟研究，主要集中在自然气水合物的成藏机理、储层物性特征、资源潜力、勘探和开采手艺及情形影响等方面。

　　迄今，国际上已经钻探了凌驾100口专门用于自然气水合物地质勘探、情形影响和生产试采的井。日本加入了2002年在加拿大冻土带举行的自然气水合物陆上试开采，获得了名贵的试采履历，进而在2013年乐成举行了全球首次海洋自然气水合物试开采，为全球海域自然气水合物开发迈出了要害一步。美国在陆上阿拉斯加和海域墨西哥湾举行了多年的自然气水合物视察事情，但海域试采一直没有举行。印度和韩国则准备近几年举行海域自然气水合物试采。

　　现在，国际上已经形成了几种自然气水合物开采计划，包括：注热引发法，通过钻孔将热水或热蒸汽注入，或者井下定向加热自然气水合物储层，使地层温度凌驾地层压力条件下的自然气水合物相平衡温度，从而引发自然气水合物剖析，释放甲烷等气体;降压法，通过钻井排水释放储层地层原位压力，当压力降低到自然气水合物稳固区域外，自然气水合物就会剖析并释放甲烷等气体，在井筒和储层压差作用下游到井筒采出;注抑制剂法，是将化学热力学抑制剂注入储层中，通过改变相平衡条件实现水合物剖析产气;CO2置换法，通过注入CO2进入自然气水合物储层，从而置换出笼型晶体中的甲烷。

　　室内实验和现场试采效果批注，所有的这些要领在手艺经济性和情形影响保存一些问题。如注热引发法很不经济;降压法会导致二次水合物形成，后期效率不高。因此，清静经济开发自然气水合物还需要科学界和工业界更多的研究。

　　效果突出

　　hahabet：自然气水合物的开发对我国来说有怎样的意义?

　　宁伏龙：意义很是大。我国能源供需矛盾仍十分突出，能源清静形势十分严肃，充分挖掘自身自然气供应能力迫在眉睫。

　　我国自然气水合物资源远景重大。守旧估算，在50%概率条件下，南海海域自然气水合物资源总量约为6.5×1013立方米，陆上青藏高原和东北冻土带的自然气水合物资源量约为1.2×1011立方米。南海是我国自然气水合物工业化的重点区域。其中，东沙、神狐、琼东南是三大自然气水合物富集区。据广州海洋地质视察局展望，南海自然气水合物远景资源量达744亿吨油当量。

　　可以说，开发自然气水合物是国家能源战略清静的主要包管，是改善我国能源消耗结构、建设生态文明的重大需求。

　　hahabet：现在，我国自然气水合物的开发处于什么样的阶段?

　　宁伏龙：总体看，我国自然气水合物的开发处在从试采到商业开发的过渡阶段，现在正起劲实现从试验性试采到生产性试采的跨越。

　　我国自然气水合物的研究事情起步较晚。上世纪80年月中期最先跟踪，1999年才启动海洋地质视察，但之后推进的速率较量快。2011年实现首次陆上试采，2016年举行了第二次陆上试采。2017年在南海神狐海域乐成实验了我国首次海域自然气水合物试采工程。同年，自然气水合物被列为我国第173个矿种。2017年和2018年先后在神狐和琼东南海域设立了水合物勘查开采先导试验区。今年我们又乐成举行了第二轮试采
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　　总的来看，经由水合物人20年的研究，我国在冻土和海洋自然气水合物研究方面取得了重大前进和丰富效果。在自然气水合物开发领域，我国已从跟跑酿成并跑并实现下场部领跑，走在自然气水合物开发前沿。

　　效果虽有目共睹，但不可否定的是，我国在自然气水合物开采基础领域与日本、美国尚有一定的差别。别的，受制于石油工业和先进质料领域的一些差别，我们在清静高效开采相关基础理论、装备和工具方面落伍。可是，在工艺要领和工业化系统上我以为我们是领先的，特殊是针对低渗弱固结的泥质粉砂自然气水合物储层，hahabet履历和要领是领先的。但自然气水合物的开发是天下性难题，工业化仍有待科研攻关，实现自然气水合物工业化，我们尚有很长的路要走。

　　挑战重重

　　hahabet：要实现自然气水合物工业化使用保存哪些难题?

　　宁伏龙：自然气水合物工业化是一个系统工程，涉及上、中、下游相关配套手艺的生长，还面临全球政治和经济名堂的制约。若是不思量社会和情形因素，只看上游勘探开发，我小我私家以为现在自然气水合物开发回保存四个突出问题。

　　一是自然气水合物储层熟悉缺乏。自然气水合物具有漫衍重大、相变、深水、浅埋等特征，加之储层的非均质性、各向异性以及缺乏适合自然气水合物的测井评价模子和清静可靠的高保真取样器、岩心保真转移装备，导致细腻描绘自然气水合物储层异常难题。现有的储层原位测试要求高、用度贵，而实验测试又难以合成贴近原位的有代表性的样品，尺寸效应很是显着。所有这些，进一步制约了我们对储层的准确熟悉。

　　二是开采本钱高，经济效益低，缺乏突破性的开采方法。现有降压开采保存本钱高、产量递减快、稳产高产难等问题。好比现有试采都接纳通例深水油气钻井平台，日均运行本钱高，关于厚度只有300米左右的自然气水合物储层来说有点大材小用。别的，储层增产刷新难题，虽容易压裂、无诱发地动危害，但不易维持缝网通道。接纳水平多分支井、径向井甚至对接井等重大井型可提高产能，但在海域浅软成井相对难题，本钱较高。

　　三是恒久开采清静与情形危害较高
？衫讨写⒉阆煊π形卮，具有多标准、非线性、强耦适时空演化特征，很难准确展望。因此，难以有针对性对储层举行控制，导致储层失稳、出砂，产量偏低，以致引发地质灾难甚至人身清静事故。

　　四是重工程轻机理。现在，我们较量体贴高产稳产手艺、防砂手艺、避免储层失稳和气体走漏的手艺，但对这些工程手艺背后的科学问题，特殊是对前面提到的开采历程中储层动态响应内在机理重视不敷。自然气水合物储层之以是区别通例和其他非通例油气储层，就是因其自身特征及其相变行为。这种相变行为，与储层渗流、传热行为、力学行为以及响应的流固(水、气、泥砂)产出行为在时空上强烈耦合在一起。要定量描绘这种耦合行为及其机制，现在照旧很是难题的。别的，目今研究多思量水合物“量”的工程影响对其“质”的作用，如外貌形貌、自身力学性子以及与骨架颗粒间的相互作用等机理方面的研究还显着缺乏。

　　hahabet：怎样解决这些难题?

　　宁伏龙：怎样清静高效、恒久可控地开采自然气水合物，是实现工业化的要害。而这内里的难点、堵点和痛点，就是储层特殊是井周储层细腻描绘及其开采历程中的动态响应纪律。

　　储层细腻描绘是基础，储层响应行为表征是要害，储层行为控制与刷新是目的。因此，解决上述难题首先要围绕储层细腻描绘与评价要领举行突破。好比，针对自然气水合物储层的更好的测井识别和评价要领、基于大数据深度学习的资源评价与有利选区评价手艺、储层微观结构与水合物定量表征手艺、“甜点区”要害地质参数定量表征手艺等。

　　进而从开采历程中储层动态响应机理、耦合行为纪律与控制入手，通过研究储层响应机理，找到储层失稳、出砂和产量偏低的控制因素，通过研究储层力学行为纪律、渗盛行为纪律、传热和相变行为纪律，以及四者的耦合，研究流固产出和井眼稳固一体化剖析展望手艺。这是储层生产控制的基础，可为后续储层增产刷新、防砂、井眼稳固一体控制手艺提供理论和手艺支持。而在控制手艺上，我们可实验一些立异的化学工程与质料手艺甚至人工智能手艺，解决储层失稳、出砂、产量低等工程难题。

　　远景灼烁

　　hahabet：在您看来，怎样才华加速我国自然气水合物工业化的程序?

　　宁伏龙：在我看来，首先要确定科学的开发理念和手艺思绪。地质—工程一体化是公认的非通例油气实现效益开发的最佳途径。水合物储层工程地质特征决议了其高效开发也需要地质—工程一体化。别的，水合物赋存区域生态懦弱、开采可能诱发的甲烷泄露和海底地质灾难等情形危害高，因此，地质—工程—情形一体化开发理念应是水合物工业化的必由之路。别的，多标准表征描绘、多场耦合剖析展望、多学科交织控制、多部分协作攻关的手艺思绪，对加速我国自然气水合物工业化生长十分主要。

　　正如我前面所说，首先我们需要夯实基础理论，通过多学科交织、多标准表征研究自然气水合物在沉积物中的离合机理，如相变热力学和动力学理论等，研究自然气水合物储层开采历程中的力学行为特征、渗盛行为纪律、传热行为模式，进而生长基础的相变渗流理论、相变传热理论和相变力学理论，厘清储层多场耦合机制，并建设响应的基于数据驱动的全耦合模子。

　　其次，需要掌握自然气水合物储层禀赋特征，包括成藏条件与富集机制、资源量估算、地质甜点识别和评价要领、开采历程中上盖层、储层、下伏层结构和物性演化特征等。

　　再次，需要厘清井眼—储层构效关系。不管接纳何种井身结构，照旧后续储层增产刷新，都需要厘清井身、井网、裂痕结构与储层产能的关系，进而确定工程和情形甜点，开发低本钱成井和开采工艺。总的来说，应将储层工程地质特征、井身结构、完井方法、井内工具、储层刷新、情形监测与生产制度一体化思量，基于地质—工程—情形一体化思绪，实现开采历程中储层稳固、泥砂管控与产能最大化的有机平衡。

　　最后，需要产—学—研—政相团结，增强统策划划，做好顶层设计。现在自然气水合物项目许多，甚至有些项目类似，较量铺张资源。需要突破利益屏障，优化资源设置，集中天下实力举行攻关。我们可以借鉴美国、日本的履历，建设国家自然气水合物开发委员会，宣布统一的国家自然气水合物研究开发妄想，将政府—研究机构—工业界—公众教育无缝衔接起来。

　　hahabet：您对我国实现自然气水合物工业化使用乐观吗?

　　宁伏龙：虽然乐观，但我们不可求快，要稳扎稳打。对能源的渴求之心，不可凌驾对自然的敬畏之心和对情形的；ぶ。

　　现在，我国自然气水合物开发使用正处在要害时期，全球自然气水合物开发也处在十字路口，面临多重选择。我们需要沉下心来，稳住并思索hahabet久远目的是什么。

　　由于海域水合物常与盆地中的通例油气共生共存，因此我小我私家是支持浅层气、自然气水合物、通例游离气和水的“三气一水”共探共采。由于不管是哪类气，hahabet目的是要获得清洁的自然气资源，同时还能解决平台大材小用问题。因此，应从整个水合物油气系统角度举行思索和开发妄想。在统筹妄想的基础上，可分阶段、分办法实验工业化突破。好比，第一步可先实验新井身结构，第二步可实验储层增产刷新新要领，并在单井条理上实现地质—工程—情形一体化开采。第三步可实验水合物气和游离气的两气合采，最后实现海底开采井的网络化和智能化。最终，在单井、井网平台和区块三个条理上实现地质—工程—情形一体化开发。

　　万事开头难。但随着手艺的前进，我们有理由乐观地以为，到本世纪中叶，冰笼之火——自然气水合物将成为人类清洁能源的主要组成部分。我想以毛主席“雄关漫道真如铁，现在迈步重新越”这句词，与研究自然气水合物的同仁们一起共勉!

　　责任编辑：陆晓如

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