走好海域天然气水合物试采的长征路

——记我国海域天然气水合物试采团队

来源:中国矿业报 作者:吴昊 发布时间:2017-09-08

十八大以来,党中央提出了“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局,确立了新形势下党和国家各项工作的战略目标和战略举措,并提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”五大理念。面对新形势、新任务、新要求,地质工作也进入了新时期。2016年1月全国地质调查工作会议提出了“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时期地质工作者核心价值观。这一核心价值观是地质文化继承发展中的树本砺新,是新时期地质工作者的精神指引,是打造地质工作者精神高地的基石。

从“实业救国、科学救国”到“李四光精神”,以及“三光荣”、“四特别”精神,再到“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时期地质工作者核心价值观,责任与担当、使命与奉献始终是地质文化中不可或缺的精神元素,是浸染在一代代地质人血骨里的红色基因。

“人才自古要养成,放使干宵战风雨。”秉承和践行着新时期地质工作者的核心价值观,中国地质调查局紧紧围绕国家重大战略需求,全力推进“六大地质科技攻坚战”,涌现出了灿如春华般的典型事迹,及其背后诸多平凡而闪光的人物典型,汇聚了推动地质工作发展的强大精神动力。为传递新时期地质工作正能量,唱响新时期地质工作主旋律,本报特开设了“坚守责任担当、先进典型闪光”专栏,将陆续报道其中的典型事迹、典型人物。敬请关注!

2017年5月18日,是一个值得载入中国地质史册的日子。这一天,我国南海海域天然气水合物试采宣告成功!

中共中央、国务院发来贺电,盛赞“这是在以习近平同志为核心的党中央领导下,落实新发展理念,实施创新驱动发展战略,发挥我国社会主义制度可以集中力量办大事的政治优势,在掌握深海进入、深海探测、深海开发等关键技术方面取得的重大成果,是中国人民勇攀世界科技高峰的又一标志性成就,对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。”

消息一出,举世瞩目。因为此次海域天然气水合物试采成功,不仅是中国首次,也是世界首次成功实现资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。

截至7月9日14时52分,我国南海天然气水合物试开采连续试气点火60天,累计产气量超过30万立方米,平均日产5000立方米以上,最高产量达3.5万立方米/天,甲烷含量最高达99.5%;获取科学试验数据647万组,为后续的科学研究积累了大量的翔实可靠的数据资料;取得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果,创造了产气时长和总量的世界纪录。

中国地质科技工作者们可以自豪地拍着胸脯说,“我们是当之无愧的世界第一。”

试采成功为实现天然气水合物商业性开发利用提供了技术储备,积累了宝贵经验,打破了我国在能源勘查开发领域长期“跟跑”的局面,取得了理论、技术、工程和装备的完全自主创新,实现了在这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越,对保障国家能源安全、推动绿色发展、建设海洋强国具有重要而深远的意义。

责任就是履职尽责、敢于担当

天然气水合物是未来全球能源发展的战略制高点。党和国家领导人多次就水合物资源勘查开发作出重要指示,要求加大工作力度,争取与先进国家同步起跑。

国家“十三五”规划纲要明确将推进天然气水合物资源勘查与商业化试采列入能源发展重大工程。实施海域天然气水合物试采,是服务国家重大战略需求,保障国家能源安全的重大举措,也是确保“十三五”目标任务全面完成的关键环节。

知责任者,大丈夫之始也;行责任者,大丈夫之终也。国土资源部、中国地质调查局领导高度重视,精心部署实施,将海域天然气水合物资源勘查试采列为2017年五大科技攻坚战之首。2016年12月27日,中国地质调查局成立天然气水合物试采协调领导小组,国土资源部党组成员,中国地质调查局局长、党组书记钟自然任组长,中国地质调查局党组成员、副局长李金发任试采协调领导小组副组长,全面协调试采工作开展。试采攻坚战的集结号已经吹响,如何打赢这场硬仗,备受关注。

“2004年,我在加拿大一个天然气水合物实验室,第一次见到了水合物实物样品。那时,从来没有想过十几年之后,中国会成为世界首个实现水合物安全试采的国家。”天然气水合物试采现场指挥部办公室主任邱海峻的话是中国“可燃冰”研究事业的真实写照。

国外发达国家早在上个世纪60年代就开展了大规模的天然气水合物调查工作。前苏联在西伯利亚索亚哈油气田首次发现了天然产出的天然气水合物,之后美国、加拿大也相继在陆上冻土区发现了水合物。

而我国的天然气水合物工作起步晚、起点低。1999年,国土资源部中国地质调查局启动实施南海北部陆坡天然气水合物资源调查,“奋斗五号”调查船打响了天然气水合物地震调查的“第一炮”,掀起了我国海域天然气水合物调查的序幕。但是仅仅18年后,中国却“后发先至”,变成这一领域的领跑者。

18年的前期探索,中国地质调查局做了大量的基础性工作。一代代地质人以报效祖国、服务人民为己任,在可燃冰水域不断调查探索,最终在前期找矿突破的基础上,试采成功,点燃了中国人的新能源梦。

科技创新是试采成功的第一驱动力

中国地质调查局认真贯彻党的十八届六中全会精神,牢固树立政治意识、大局意识、核心意识、看齐意识,坚决落实中央关于“向地球深部进军”的战略决策和部党组“三深一土”的科技创新战略总体部署,把科技创新放在地质调查事业的核心位置,提出了“天然气水合物勘查开发”等“十三五”科技创新主攻方向。

海域天然气水合物试采是一项复杂的系统性、创新性工程,在我们之前,国际上还没有成功范例。特别是我国南海发现的天然气水合物均赋存于泥质粉砂储层中,与日本的砂质储层相比,渗透率低,开采条件差,是地质科学界公认的世界性难题,同时作业水深大、储层埋藏浅、地层松软、钻井风险极高,工程实施上面临极大的挑战。

钟自然局长在中国地质调查科技创新大会上表示,地质调查百年历史,就是一部地质科技进步与创新的历史。水合物试采与常规油气开发有本质区别,既无技术规范可依,又无成功经验可循,其试采过程是一个不断创新的过程。

中国地质调查局广州海洋地质调查局局长、试采现场指挥部指挥长叶建良常说:“没有真正的试采专家!”天然气水合物试采团队迈出的每一步,都是创新的实践——

在理论创新方面,首次建立了天然气水合物“两期三型”成矿理论,精准锁定试采目标;创建了天然气水合物成藏系统理论,显著提升天然气水合物开发价值;创立并运用天然气水合物“三相控制”开采理论,精准确定试采降压区间和降压路径,确保试采过程安全可控、产能稳定。

在技术创新方面,实现六大技术体系、20项关键技术自主创新。防砂技术方面,按照“适度防砂、以排为主、防排结合”的思路,依靠“地层流体抽取”、未成岩超细储层防砂等技术,成功破解国际上试采出砂的难题;储层改造方面,通过储层快速精细评价、产能动态评价等技术,成功实现增产目标;钻完井方面,通过实施窄密度窗口平衡钻井和井口稳定性增强技术,突破松软地层钻、固井难题,确保施工安全;勘查技术方面,综合利用“海马”号ROV、保压取样、海洋高分辨率地震探测等技术,有效识别水合物矿藏;测试与模拟实验技术方面,依靠微观测试、现场测试、数值模拟和实验模拟,为试采决策提供数据支撑;环境监测方面,建立了集环境评价、立体环境监测和井下原位实时测量的综合监测体系,确保环境安全。

在制度创新方面,实现了三项重大工程管理系统创新。一是目标导向的顶层设计系统,瞄准领跑目标,开展多学科、多尺度、多方法、多手段研究,加强理论和技术创新,科学制订方案,精心组织实施;二是“四轮驱动”的协调运行系统,同步推进试采目标井位优选、试开采技术研发、试开采平台装备工艺、试开采安全与环境监测评估等4项核心准备工作,各环节有序衔接,实现整体最优;三是“四性统一”的施工保障系统,坚持“目的性、系统性、创新性、安全性”相统一,在确保试采安全可控、环境友好前提下,根据现场情况,大胆创新,及时优化,完善施工方案。

合作是试采成功的关键

在中国地质调查科技创新大会暨纪念中国地质调查百年学术研讨会上,国土资源部部长姜大明对一流的新型地质调查局如此诠释,所谓新型,就是突出中国特色,发挥制度优势,这是我们与其他国家地调机构的显著区别。

天然气水合物试采工程的成功,正是充分体现了我国可以集中力量办大事的政治优势。

海域水合物试采不仅需要大量的人、财、物力投入,而且需要众多部门和产业的协同配套。虽然美、日、德、印、加、韩等国均制订了天然气水合物研究开发计划,但他们的研究力量却很分散。我国首次试采不仅得到国土资源部和中国地质调查局的高度重视和直接领导,国家发改委、财政部、科技部等有关部门和广东省委、省政府等地方政府也对水合物试采给予了大力支持,使海域水合物试采在重点领域和关键环节率先实现了突破创新。

2016年,中国地质调查局党组明确由广州海洋地质调查局作为水合物试采项目承担单位,当时人员、经验、制度一无所有。在如此紧迫的情况下,广州海洋地质调查局随即成立了天然气水合物工程技术中心,并牵头组建试采现场指挥部,全面推进试采各项工作。

广州海洋地质调查局作为水合物试采的承担单位,坚持以目标为导向,全面统筹协调、组织推进试采各项工作;青岛海洋地质研究所充分发挥水合物基础研究优势,顺利完成试采前期地质设计;北京大学作为技术支撑团队,开展水合物基础物性和产能模拟研究,为决策制定提供参考依据;中石油海洋工程公司作为试采工程总承包方,科学编制工程设计,高效完成现场施工;优选全球最先进的第七代钻井平台——蓝鲸Ⅰ号作为施工平台,为试采连续安全作业提供了坚强保障……

用邱海峻的话说就是“任何一个专家都是不可或缺的,众志成城最终实现了天然气水合物试采成功。”水合物试采的成功再次证明,攻克重大资源环境问题和地球系统科学问题,必须依靠跨部门和跨单位协同攻关、多专业和多技术联合发力,优势互补,信息共享。

奉献是试采成功的法宝

试采团队工程组的寇贝贝是深水钻完井领域的“行家里手”。在选择加入天然气水合物试开采团队时,寇贝贝刚刚放弃了国外一家石油公司80万年薪的“橄榄枝”。“如果可以为国家做出一点贡献,那我甘愿牺牲自己的利益。”

天然气水合物试采成功,不仅仅有老一辈地质科技工作者的默默奉献,也有新一代地质接班人用实际行动诠释新时期地质工作者核心价值观。地质人的奉献精神,体现在了艰苦枯燥的海上地质调查中,体现在了创新科技的“海马号”研制工作中,体现在了能打硬仗的天然气水合物试采攻坚战里。

1998年,中国地质调查局提出开展南海北部陆坡甲烷水合物资源调查与评价。

2002年,我国批转设立了天然气水合物资源调查与评价专项,正式拉开了大规模、多学科、多手段开展海域水合物资源调查评价的专项。

2015年,“海马”号4500米级非载人遥控潜水器在珠江口盆地西部海域实施水合物钻探,为海域天然气水合物试采提供了重要参考靶区。

2016年,水合物试采现场指挥部成立,我国首次天然气水合物试采工作正式启动。经过18个月的连续奋战,锁定试采目标、完成井位优选论证、开展试采工程设计、制订详细工作方案……终于在2017年5月10日14时52分这个值得铭记的历史时刻,成功将沉睡在水深1266米海底以下203~277米的天然气水合物矿藏开采出来,圆了地质人近20年的夙愿。

这些成果的取得,离不开天然气水合物相关科技工作者的无私奉献。他们有的人长期工作在离家千里的海域上,顾不上家庭和孩子;有的人足迹踏遍小半个中国,只为论证最好的井位设计;有的人经历病痛,手术康复之后重新回归岗位,还有更多的人则是默默奉献,抢抓时间、攻坚克难,最终实现了连续稳定产气60天,累计产气量30.9万立方米的好成绩,取得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果,创造了天然气水合物试采产气时长和总量的世界纪录。

忠诚是地调事业的思想灵魂

“你的选择是对的!”这是卢海龙教授手机里刚刚收到的短信。这些天,类似这样的祝福话,他已经收到太多了。发件人大多是当年在国外跟他一起共事过的华人同事。

卢海龙是这次试采工程的首席科学家,也是中国地质调查局首批“李四光学者”。他23岁东渡日本,先后在日本与加大拿从事可燃冰研究工作。

其实早在2014年正式回国前,卢海龙就对曾到加拿大实验室走访的国内同行们表示过想要回国发展的想法。彼时,加拿大等国已完成天然气水合物理论研究,甚至已经拿到了天然气水合物的实物样品。反观中国,还处于情报调研、前期研究和室内合成研究阶段。但是,正因为卢海龙接触了最先进的研究成果,所以他更清楚这一清洁型能源对于中国经济发展的重要意义。

“咱们国家是现在最大的能源进口国,一半以上的能源都是从外国进口的。如果天然气水合物的产业化开发成为现实,对国家的能源安全又多了一个保障。”

念念不忘,必有回响。

国家“千人计划”让他看见了曙光。回国前,卢海龙也遇到了很多劝阻。但他义无反顾地放弃了国外的高薪,迎着五星红旗踏上了祖国土地。

不光是卢海龙这样的海外游子,在国内从事天然气水合物研究的科技工作者,也始终秉承着矢志不渝的爱国情怀、坚持真理的科学品格、科技报国的崇高志向。

“试采的成功,是我人生中最大的荣幸。它实现了人生中最高的理想,让我更加坚信:面对挑战,敢于担当、勇于创新、坚持不懈,理想就会实现。”这是工程组黄芳飞在宣布试采成功时写下的一段话。

天然气水合物试采工作困难重重。时间紧,整个团队都在与时间赛跑;任务重,那就昼夜不分,加油干;没经验,那就边工作边钻研。正是对地质调查事业的热爱、对祖国的无限忠诚,鼓舞着团队的每位成员,使他们废寝忘食地投入工作,全力以赴,攻坚克难。

南海熊熊燃烧的蓝色焰火点亮了他们科技报国的梦想,也再一次说明,惟有将爱国之情、报国之志融入祖国改革发展的伟大事业之中、融入人民创造历史的伟大奋斗之中,才能实现最大价值。

“海域天然气水合物试采成功只是万里长征迈出的关键一步,后续任务依然艰巨繁重。希望你们紧密团结在以习近平同志为核心的党中央周围,深入学习贯彻习近平总书记系列重要讲话精神特别是关于向地球深部进军的重要指示精神,依靠科技进步,保护海洋生态,促进天然气水合物勘查开采产业化进程,为推进绿色发展、保障国家能源安全作出新的更大贡献,为实现‘两个一百年’奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦再立新功!”中共中央、国务院贺电如是说。

这是任务,也是希冀。

建设地质强国是实现中华民族伟大复兴“中国梦”的重要内容。当前,中国地质调查事业已经开启新的百年征程。面对越来越近的强国梦想,面对浩瀚激荡的历史潮流,中国地质调查将秉承着新时期地质工作者核心价值观,砥砺前行,奋勇争先,在天然气水合物勘查开发的长征路上续写更加精彩的故事,推动地质调查事业不断向前发展,加快建设世界一流的新型地质调查局,为实现中国梦增光添彩。