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大尺度全尺寸開(kāi)采井天然氣水合物三維綜合試驗(yàn)開(kāi)采系統(tǒng)。中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所供圖
中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所研究員李小森團(tuán)隊(duì)針對(duì)海域天然氣水合物（俗稱可燃冰）野外試采風(fēng)險(xiǎn)大、成本高等難點(diǎn)問(wèn)題，基于我國(guó)南海天然氣水合物成藏條件，歷時(shí)3年自主研制出國(guó)際首套有效體積2585升、最大模擬海深3000米的大尺度全尺寸開(kāi)采井天然氣水合物三維綜合試驗(yàn)開(kāi)采系統(tǒng)。
據(jù)了解，該系統(tǒng)突破了水合物重塑、縮尺模擬尺度效應(yīng)等技術(shù)難點(diǎn)，建立了高壓儲(chǔ)層模擬器縮尺相似設(shè)計(jì)理論與技術(shù)，解決了高壓三維儲(chǔ)層模擬器空間尺寸、強(qiáng)度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難題；突破了水合物藏地質(zhì)分層構(gòu)建難題，構(gòu)建出符合實(shí)際水合物藏的地質(zhì)分層結(jié)構(gòu)；解決了地層溫壓環(huán)境及地溫梯度精確模擬與控制、氣體溶解循環(huán)、恒溫恒壓注氣注液技術(shù)、高壓氣液兩相流在線測(cè)量等技術(shù)難題，形成了實(shí)際水合物藏真實(shí)重塑制備技術(shù)；開(kāi)發(fā)出新型全尺寸開(kāi)采井筒和多級(jí)防砂控砂技術(shù)及井網(wǎng)部署方案。
該系統(tǒng)突破了相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)并研發(fā)出相關(guān)基礎(chǔ)理論和技術(shù)，是當(dāng)前國(guó)際規(guī)模最大、模擬海深最深、技術(shù)水平國(guó)際領(lǐng)先的天然氣水合物開(kāi)采試驗(yàn)裝備，與天然氣水合物開(kāi)采技術(shù)與綜合利用研究室已有開(kāi)采模擬設(shè)備構(gòu)成多尺度天然氣水合物三維綜合試驗(yàn)開(kāi)采平臺(tái)，可為南海天然氣水合物試采提供多尺度天然氣水合物開(kāi)采物理模擬、開(kāi)采工藝優(yōu)化、工程裝備研制、工程實(shí)施安全等多功能全方位研究。
李小森團(tuán)隊(duì)利用該試驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展了大量試驗(yàn)研究，形成了天然氣水合物高效開(kāi)采與控制技術(shù)體系，顯著提高天然氣水合物開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)性、安全性及降低試采風(fēng)險(xiǎn)，為我國(guó)南海天然氣水合物“生產(chǎn)性”試采和“商業(yè)化”開(kāi)采提供基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)化開(kāi)采方案。其研發(fā)的沉積物中空間點(diǎn)陣式多參數(shù)聯(lián)合表征的高精度三維立體監(jiān)測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)水合物藏內(nèi)溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、滲流場(chǎng)、水合物分布等的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)表征。
據(jù)了解，該研發(fā)工作依托于李小森主持的2018年廣東省促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展專項(xiàng)資金（海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展用途）重點(diǎn)項(xiàng)目“南海天然氣水合物高效開(kāi)采與控制技術(shù)研究”，該項(xiàng)目于近期通過(guò)專家組驗(yàn)收。專家組一致認(rèn)為，該項(xiàng)目圓滿完成各項(xiàng)研究任務(wù)，超額完成考核指標(biāo)。驗(yàn)收結(jié)果為綜合評(píng)級(jí)“優(yōu)秀”。
該研究成果對(duì)于促進(jìn)我國(guó)南海天然氣水合物資源合理開(kāi)發(fā)利用，確保廣東省乃至我國(guó)能源供應(yīng)安全，推動(dòng)我國(guó)海洋深水科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展及深海油氣資源開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建天然氣水合物開(kāi)采試驗(yàn)示范基地和科技人才培養(yǎng)基地，以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。
