2017年的5月18日,我國南海神狐海域“藍(lán)鯨1號(hào)”鉆井平臺(tái),噴出一束紅色火焰,這標(biāo)志著我國成功試采了可燃冰。從這一天起,連續(xù)產(chǎn)氣長(zhǎng)達(dá)60天,累計(jì)產(chǎn)氣量超過30.9萬立方米,我國深海開采技術(shù),向世界亮出了可燃冰開采的中國方案,同時(shí)也翻開了人類開采新能源的篇章。?
我國可燃冰試采技術(shù),實(shí)現(xiàn)了從100米淺海到1300米深海的跨越。作為可燃冰研究的后來者,我們創(chuàng)造出試采產(chǎn)氣時(shí)長(zhǎng)和總量的世界紀(jì)錄,突破世界級(jí)開采“無人區(qū)”,這傲人的成績(jī),令世人矚目。?
天然氣水合物,也就是我們一開始說到的可燃冰,是天然氣和水在高壓低溫的條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì),廣泛分布在全球大洋領(lǐng)域,以及陸地凍土層和極地下面??茖W(xué)家們稱它是“屬于未來的能源”,是今后替代石油、煤炭等傳統(tǒng)能源的首選。?
根據(jù)預(yù)測(cè),我國是可燃冰最主要的分布區(qū),全國資源儲(chǔ)存量相當(dāng)于1000億噸油當(dāng)量,其中有近700億噸在南海。這里說的油當(dāng)量,是指按標(biāo)準(zhǔn)油的熱值計(jì)算各種能源量的一個(gè)換算指標(biāo)??扇急嚥傻募夹g(shù)成果,對(duì)保障我國能源安全,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),甚至改變世界能源格局都具有里程碑意義。但這也是一個(gè)全新領(lǐng)域,世界上一些技術(shù)發(fā)達(dá)國家也未能攻克,被稱為“無人區(qū)”。而南海神狐海域作業(yè)水深有1300米,屬于粉砂型儲(chǔ)層,開采難度被業(yè)界稱為“在豆腐上打鐵,用金剛鉆繡花”。?
對(duì)于開采團(tuán)隊(duì)來說,深不可測(cè)的大海,從未接觸過的可燃冰,緊張的施工周期,遠(yuǎn)離陸地的位置;沒有可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)、沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、也沒有成功案例,這個(gè)任務(wù)有著太多的不確定性。成立于2004年11月的中國石油海洋工程有限公司,以前也只是在100米左右的海域進(jìn)行作業(yè)。無疑,面對(duì)種種考驗(yàn),可燃冰試采的每一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)科研人員都是一場(chǎng)大考。?
那么,怎樣才能攻破世界級(jí)“無人區(qū)”開發(fā)難題呢?海洋工程公司負(fù)責(zé)人說道:“認(rèn)準(zhǔn)一點(diǎn)發(fā)力,把目光投向全球。我們運(yùn)用市場(chǎng)化手段,把全球最優(yōu)秀的技術(shù)、設(shè)備、工具、人員等資源整合在一起‘借船出?!嵘缃缯夏芰?,通過先進(jìn)的管理模式把我們的設(shè)計(jì)一步步變成現(xiàn)實(shí)?!?/strong>?
在我國時(shí)代背景下,開放的胸懷打開了一扇扇合作的大門??扇急嚥身?xiàng)目中,有兩個(gè)“20+”尤其引人注目。它指的是核心專業(yè)人才來自全球20多個(gè)國家;分包商有貝克休斯、斯倫貝謝等20多家國際行業(yè)服務(wù)公司。?
毫無疑問,“藍(lán)鯨1號(hào)”鉆井平臺(tái),更像是一支多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)部隊(duì)。項(xiàng)目文件幾乎全是英文,工作人員之間的交流也是全英文。從最初的認(rèn)識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)上的“摩擦”,到后來親密的合作。不同國家、不同公司的專業(yè)技術(shù)人員聚集在一起,共同商討各類技術(shù)問題,很快成為項(xiàng)目順利實(shí)施的強(qiáng)力支撐。?
從2015年開始接觸項(xiàng)目到2017年5月試采成功,我國員工的國際化水平、深水理論知識(shí)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操技能等深水綜合素質(zhì)也得到大幅提升。海洋工程公司負(fù)責(zé)人介紹說:“可燃冰試采項(xiàng)目是一個(gè)國際化、市場(chǎng)化程度很高的項(xiàng)目,信息共享、資源整合,如同迎接了一次大考,全面提升了海洋工程公司國際化管理能力,實(shí)現(xiàn)了這一領(lǐng)域的領(lǐng)跑而不是跟隨,為未來商業(yè)化開采提供了借鑒。一個(gè)企業(yè)的創(chuàng)新因子一旦被激活,便‘一切皆有可能’。?
作為項(xiàng)目的總包方,這次試采項(xiàng)目可以說是一次艱難的爬坡,所有的方案設(shè)計(jì)、前期規(guī)劃、進(jìn)度管控、設(shè)備選型等各個(gè)環(huán)節(jié),都需要我們提供解決方案,就拿現(xiàn)場(chǎng)施工來說,從鉆井、固井、測(cè)井,每一次作業(yè)都面臨著與常規(guī)油氣開采完全不同的挑戰(zhàn)。”?
創(chuàng)新這把“總鑰匙”破解了試采中一個(gè)又一個(gè)“攔路虎”。防砂技術(shù)是決定可燃冰開采過程中的關(guān)鍵一步。這次試采的可燃冰所處的神狐海域作業(yè)地層比較軟,不成巖,也就是通常所說的泥巴層,屬于不均勻地層砂,鉆探難度非常高,是地質(zhì)科學(xué)界公認(rèn)的世界性難題,也是世界首次對(duì)深海粉砂質(zhì)可燃冰儲(chǔ)層,進(jìn)行試采。?
在項(xiàng)目前副指揮馬慶坤看來,防砂是件非常矛盾的事,既要做到防止泥砂堵住井筒,又不能防死,不然可燃冰里的天然氣就采不出來,世界上就有國家因?yàn)榉郎凹夹g(shù)不過關(guān)導(dǎo)致數(shù)次試采失敗。為此,針對(duì)目標(biāo)海域地層特點(diǎn),海洋工程公司對(duì)國內(nèi)外深水防砂技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研,并開展了一系列防砂試驗(yàn)。在無數(shù)次的嘗試中尋求到了“最優(yōu)解覺方案”,與國內(nèi)能源技術(shù)公司共同研發(fā)出獨(dú)有的粉砂質(zhì)可燃冰儲(chǔ)層試采防砂篩管。通過60天的連續(xù)試采,驗(yàn)證了防砂技術(shù)的科學(xué)性和防砂工藝的有效性,達(dá)到了技術(shù)人員的預(yù)期效果。?
依靠創(chuàng)新,“把不可能變?yōu)榭赡堋钡墓适?,在可燃冰試采過程中并不少見。海洋工程公司技術(shù)部專家介紹了一個(gè)細(xì)節(jié),他這樣說道:“可燃冰開采最大的難點(diǎn)就是不知道什么是難點(diǎn)。鉆井試采中,隨時(shí)充滿著風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。比如,由于可燃冰屬天然氣水合物,在開采中既不能形成二次水合物,又要在鉆井過程中抑制其分解。技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過打破傳統(tǒng)的熱力學(xué)方法,利用動(dòng)力學(xué)知識(shí),自主研發(fā)出一種新型鉆井動(dòng)力學(xué)處理劑。連續(xù)500多組的試驗(yàn),168天的連續(xù)性能測(cè)驗(yàn),充分證明了它已經(jīng)達(dá)到我們的預(yù)期目標(biāo)。”?
可燃冰試采過程中,有些技術(shù)可以說是顛覆性的創(chuàng)新,讓一些專家異口同聲說不可能的技術(shù)變成了可能,實(shí)現(xiàn)了可燃冰開采的“彎道超車”。也讓項(xiàng)目總包方“中國石油”,實(shí)現(xiàn)了從淺海到深海、從常規(guī)油氣到可燃冰的跨越,海上作業(yè)能力在這次可燃冰試采中得到了充分體現(xiàn)。雖說從100米到1300米,直線距離只有1公里多一點(diǎn),但對(duì)海洋作業(yè)來說卻是巨大的一步,每下潛一米,就有可能發(fā)生全新的未知情況。而有關(guān)水合物的開發(fā),業(yè)界也曾有預(yù)言,一旦開發(fā)會(huì)造成海底坍塌、海洋升溫等災(zāi)難性問題。?
不過,我國科研團(tuán)隊(duì)也很清楚一個(gè)道理,安全水平不僅是管出來的,也是設(shè)計(jì)出來的。為保證項(xiàng)目的安全,在施工前期,項(xiàng)目部專門做了四個(gè)全天的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),覆蓋每一個(gè)工序。項(xiàng)目部按照國際標(biāo)準(zhǔn),與參建的國際行業(yè)巨頭一起研究,不放過任何一個(gè)環(huán)節(jié)。通過一項(xiàng)項(xiàng)細(xì)密地梳理,辨識(shí)出危害因素295項(xiàng),評(píng)估出重大風(fēng)險(xiǎn)10項(xiàng),制定改進(jìn)措施28項(xiàng)。?
有一件小事讓科研人員記憶深刻。這件事,就著一根電纜的問題,研究了三天,因?yàn)殡娏鞑环媳睔W標(biāo)準(zhǔn),而事實(shí)上同樣的電纜在井下可以使用,但在地面卻不行。于是,項(xiàng)目部經(jīng)過嚴(yán)密論證,組織專人按照最嚴(yán)苛的北歐標(biāo)準(zhǔn),動(dòng)用全球資源,很快更換了符合標(biāo)準(zhǔn)的電纜。?
深海作業(yè),隱藏著許多未知的風(fēng)險(xiǎn)。2017年的6月份,鉆井平臺(tái)遭遇13級(jí)臺(tái)風(fēng)“苗柏”的正面襲擊。颶風(fēng)陣陣,海浪滔天,一向平穩(wěn)的平臺(tái)開始搖晃。井口是否脫離?隊(duì)伍撤不撤?當(dāng)時(shí)情況異常緊急。緊急關(guān)頭,經(jīng)過周密安排,海洋工程公司啟用最優(yōu)應(yīng)急預(yù)案,井口不但沒有應(yīng)急解脫,而且平臺(tái)安全生產(chǎn),成功應(yīng)對(duì)了“苗柏”的考驗(yàn)。?
這次可燃冰的試采成功,讓我國有了自己的測(cè)試開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,這也使我國在世界范圍深??扇急_采領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定中,有了一席之地。?
如今,藍(lán)色經(jīng)濟(jì)已經(jīng)步入世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快車道,我國已經(jīng)在可燃冰開采方面取得了重大成就。我們相信,未來我國海洋科技工作者有能力把這塊資源使用好,通過海洋資源的深入開發(fā),最終使它造福人類,實(shí)現(xiàn)互利共享。?
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