捕捉可燃冰之火

    “我还是更习惯叫它天然气水合物。”即便如此，我国天然气水合物试采现场指挥部首席科学家卢海龙也在逐渐接受“可燃冰”这个称谓。

    天然气水合物，俗称可燃冰，是一种以甲烷为主的烃类气体分子和水分子在低温高压下形成的结晶物质。它是一种标准的“高潜力”能源：储量丰富，燃烧值高并且清洁。我国海域可燃冰的资源量，初步预测为800亿吨油当量。如何将它们找出、锁定并开采为人类发展所用，成为中国地质人延续20多年的梦想。

    1995年，中国可燃冰的预研究正式启动。那时的卢海龙，已经登上了个人研究可燃冰的“探索号”列车。北大毕业后，他进入中国地质科学院研究生部进行矿床地质学研究，后来又“阴差阳错”地邂逅“冰火之恋”。当时，很多人担心水合物领域过于前沿不敢研究，卢海龙因为选择它可省下一大笔学费，便和一辈子的知己可燃冰走到了一起。

    在他心无旁骛伏案科研之时，国内可燃冰开发也进入追赶阶段：1999年，我国开启天然气水合物资源调查，中国地质调查局广州海洋地质调查局在南海首次发现天然气水合物存在的地球物理标志——似海底反射（BSR）；2007年，在南海神狐海域实施天然气水合物首次钻探，钻获实物样品；2011年，启动天然气水合物资源勘查试采国家专项……一举一动，都在卢海龙的心中留下印记。

    2014年，我国可燃冰资源试采工程开启的消息传来，卢海龙刚好50岁。“我这一生，已经过去了大半，还想为国家多做点事情。”他婉拒多家海外企业的邀约，重回北大，组建了一支由地球化学、地质学、地球物理学、微生物学、力学、物理学、油气生产数值模拟等多个学科、多个方向的科研人员组成的可燃冰研究队伍。 

    2017年，我国海域天然气水合物第一轮试采在南海神狐海域启动，卢海龙成为首席科学家。当时，除中国外，美国、日本、印度、韩国和加拿大等国也在实施可燃冰开采研究项目，开发时优先将渗透率高、饱和度高的砂质储层作为开发对象，其孔隙条件、水合物饱和度等条件均较好，便于开采。而我国却选择泥质粉砂储层进行试采，砂细导致孔隙度低，渗透率差。

    为什么试采要挑更难的“骨头”啃呢？“泥质粉砂储层是世界上分布最广泛的类型，资源量占全球的90%以上，是我国主要的储集类型。为产业化，我们必须这么选择。”卢海龙说。为此，团队在世界范围内首次提出了地层流体抽取法，并据此制定了试采新工艺——采取降压法。有效地解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题，达到了长期、高效、安全开采可燃冰的目的。

    2017年5月10日，神狐海域可燃冰试采点火成功。截至7月9日主动关井，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%。

    根据计划，可燃冰的产业化之路分为理论研究和模拟试验、探索性试采、试验性试采、生产性试采和商业开采等五个阶段。第一轮试采成功完成了探索性试采，仅仅意味着可燃冰试采进入试验性试采的攻关阶段，距离实现产业化还很远。

    2017年夏天，在第一轮试采总结会上，科研人员之间初步达成共识：围绕第二轮试采要进一步提高产气量的目标，垂直井路线走不通，水平井是必由之路。卢海龙在会上直截了当地提出：“没有水平井技术突破，水合物产业化开发就没有可能……”如今，对当时自己所说的这句话，卢海龙作了解释：“产业化开发一定要有利可图，如果开采达不到一定的产能规模，距离商业化开发的要求就还比较远。”

    水平井路线可以有效提高产气规模，然而对技术、工艺和装备的要求更严苛，如同“豆腐上打铁”，钻探风险极高。第二轮试采吃劲时又遇到新冠肺炎疫情，团队经受着巨大的考验。“我对‘日产××方’这样的指标比较敏感，但并不怕试采出现技术问题。作为科学家，试采阶段很大程度上会期盼问题的发生，这样可以更早地发现问题，并提出针对性的解决方式，为日后的产业化铺路。”卢海龙说，“基本上每个问题都有预案。最坏的情况，就是更换井位，我们每次都会设置备用井位。”

    好在，针对“最坏”的预案并未启动。今年3月，自然资源部中国地质调查局组织实施的我国海域天然气水合物第二轮试采取得圆满成功：在水深1225米的南海神狐海域，创造了产气总量149.86万立方米、日均产气量3.57万立方米两项新的世界纪录，实现从“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越，向产业化迈出了极为关键的一步。

    （《文汇报》6.21 赵征南）