天然气水合物产业化看本世纪中叶专访中国地质(2)

宁伏龙：意义非常大。我国能源供需矛盾仍十分突出，能源安全形势十分严峻，充分挖掘自身天然气供给能力迫在眉睫。

我国天然气水合物资源前景巨大。保守估算，在50%概率条件下，南海海域天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天然气水合物资源量约为1.2×1011立方米。南海是我国天然气水合物产业化的重点区域。其中，东沙、神狐、琼东南是三大天然气水合物富集区。据广州海洋地质调查局预测，南海天然气水合物远景资源量达744亿吨油当量。

可以说，开发天然气水合物是国家能源战略安全的重要保障，是改善我国能源消费结构、建设生态文明的重大需求。

中国石油石化：目前，我国天然气水合物的开发处于什么样的阶段？

宁伏龙：总体看，我国天然气水合物的开发处在从试采到商业开发的过渡阶段，目前正努力实现从试验性试采到生产性试采的跨越。

我国天然气水合物的研究工作起步较晚。上世纪80年代中期开始跟踪，1999年才启动海洋地质调查，但之后推进的速度比较快。2011年实现首次陆上试采，2016年进行了第二次陆上试采。2017年在南海神狐海域成功实施了我国首次海域天然气水合物试采工程。同年，天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。今年我们又成功进行了第二轮试采。可以说我国水合物开发正处于产业化加速推进时期。

总的来看，经过水合物人20年的研究，我国在冻土和海洋天然气水合物研究方面取得了巨大进步和丰硕成果。在天然气水合物开发领域，我国已从跟跑变成并跑并实现了局部领跑，走在天然气水合物开发前沿。

成绩虽有目共睹，但不可否认的是，我国在天然气水合物开采基础领域与日本、美国还有一定的差距。此外，受制于石油工业和先进材料领域的一些差距，我们在安全高效开采相关基础理论、设备和工具方面落后。但是，在工艺方法和产业化体系上我认为我们是领先的，特别是针对低渗弱固结的泥质粉砂天然气水合物储层，我们的经验和方法是领先的。但天然气水合物的开发是世界性难题，产业化仍有待科研攻关，实现天然气水合物产业化，我们还有很长的路要走。

挑战重重

中国石油石化：要实现天然气水合物产业化利用存在哪些困难？

宁伏龙：天然气水合物产业化是一个系统工程，涉及上、中、下游相关配套技术的发展，还面临全球政治和经济格局的制约。如果不考虑社会和环境因素，只看上游勘探开发，我个人认为目前天然气水合物开发还存在四个突出问题。

一是天然气水合物储层认识不足。天然气水合物具有分布复杂、相变、深水、浅埋等特性，加之储层的非均质性、各向异性以及缺乏适合天然气水合物的测井评价模型和安全可靠的高保真取样器、岩心保真转移设备，导致精细刻画天然气水合物储层异常困难。现有的储层原位测试要求高、费用贵，而实验测试又难以合成贴近原位的有代表性的样品，尺寸效应非常明显。所有这些，进一步制约了我们对储层的准确认识。

二是开采成本高，经济效益低，缺乏突破性的开采方式。现有降压开采存在成本高、产量递减快、稳产高产难等问题。比如现有试采都采用常规深水油气钻井平台，日均运行成本高，对于厚度只有300米左右的天然气水合物储层来说有点大材小用。此外，储层增产改造困难，虽容易压裂、无诱发地震风险，但不易维持缝网通道。采用水平多分支井、径向井甚至对接井等复杂井型可提高产能，但在海域浅软成井相对困难，成本较高。

三是长期开采安全与环境风险较高。开采过程中储层响应行为复杂，具有多尺度、非线性、强耦合时空演化特征，很难准确预测。因此，难以有针对性对储层进行控制，导致储层失稳、出砂，产量偏低，乃至引发地质灾害甚至人身安全事故。

四是重工程轻机理。目前，我们比较关心高产稳产技术、防砂技术、防止储层失稳和气体泄漏的技术，但对这些工程技术背后的科学问题，特别是对前面提到的开采过程中储层动态响应内在机理重视不够。天然气水合物储层之所以区别常规和其他非常规油气储层，就是因其自身特性及其相变行为。这种相变行为，与储层渗流、传热行为、力学行为以及相应的流固（水、气、泥砂）产出行为在时空上强烈耦合在一起。要定量刻画这种耦合行为及其机制，目前还是非常困难的。此外，当前研究多考虑水合物“量”的工程影响对其“质”的作用，如表面形貌、自身力学性质以及与骨架颗粒间的相互作用等机理方面的研究还明显不足。

文章来源：《湖南工程学院学报（社会科学版）》 网址: http://www.hngcxyxb.cn/qikandaodu/2021/0308/630.html