作者：伟德官网 日期：2025-12-15 浏览： 来源：伟德APP下载

一、概述

天然气水合物是在低温高压条件下由天然气与水结合形成的固态笼型物质，具有高能量密度与广阔的资源潜力。全球水合物资源以海洋为主，海洋区域的水合物资源量占比较大，被视为可能替代传统化石能源的清洁非常规能源。水合物分为成岩与非成岩两类，非成岩型资源在海底细颗粒沉积物中广泛存在，具有较低饱和度、黏结性弱、渗透性差等特征，开采难度、成本与风险相对较高，需要在开采工艺、技术与装备方面实现突破，以支撑南海等区域的商业化开发。现阶段的主流开采方法包括降压法、固态流化法、注热、注化学剂、CO2置换等，其中降压法与固态流化法在深水浅层条件下已进入试采阶段，显示出一定的应用前景，但仍存在产量低、地质环境风险、长期稳定性等挑战。

二、海洋天然气水合物试采工程案例分析

- 日本在某海槽开展降压开采的试采，采用井底液体降压与电潜泵抽取的方式实现水合物分解与天然气回收，试采过程中因井底出砂问题而被迫终止，累计产气量达到一定规模后停止。该案例证明了降压开采的可行性，但井底出砂是需要解决的核心难题。

- 中国在南海神狐海域开展降压试采，针对细粒沉积物、低渗透储层，通过水力割缝等改造提升产量。后续在更深水域开展的试采取得了阶段性成果，实现了持续产气与一定时间窗的产量提升，标志着我国在降压开采技术方面达到国际水平的阶段性水平，但仍需面对长期稳定性与商业化规模的挑战。

- 在南海北部，依托自主研发的工艺与装备，进行全球首例浅层非成岩水合物的固态流化试采。初步试验通过喷嘴射流实现井眼周围矿体破碎并产出天然气，验证了固态流化开采的可行性。但该方法在产量、井筒应力与采后地层修复等方面仍需突破性进展以实现规模化应用。

三、国内外开采技术与装备的发展现状

开采技术装备可分为通用关键技术装备与专用关键技术装备两大类。总体来看，国内在多项通用装备方面已取得进展，但与国际先进水平仍存在一定差距，且核心瓶颈多集中在深水浅层水合物开采的关键装备，如高效防砂、双梯度钻井、安全钻进、低损耗多相流泵送等领域，国外在这些关键环节具有相对优势且市场垄断趋势明显。专用关键装备方面，国内在防砂技术、浅层预造斜导向钻进、射流破碎及回收分离一体化钻采等方面展现出创新性成果，部分技术在国际上处于领先，但要实现全面商业化仍需在长期稳定性、产量提升、系统集成方面继续加强。

- 通用技术装备要点

- 深海作业车辆与底采装备对深水矿产与水合物协同开发具有关键作用，但国际上成熟度与国产化水平仍需提高，现有设备多以矿产开采为主，尚未完全对接水合物开采的特殊需求。

- 双梯度钻井与高强度柔性管等关键技术在深水油气领域已较为成熟，但在水合物开采中的应用仍需自主化突破与工程验证。

- 底部气-液-固多相分离、海底矿浆提升等核心单元的技术水平与大容量应用能力存在差距，国内差距主要体现在适用深度、颗粒尺度与处理能力上。

- 全生命周期的实验验证平台与仿真评估工具相对不足，限制了储层风险评估与工艺优化的规模化应用。

- 专用关键装备要点

- 防砂技术在非胶结细粒沉积物水合物储层中的作用突出，国内在两次试采中均显示出一定优势，但长期稳定性仍需验证。

- 预造斜导向钻进技术在松软地层中的适应性与可靠性仍需提升，国内外均在不断推进相关方案与工具的优化。

- 与固态流化相关的破碎、回收与分离一体化钻采技术在国内具备领先的创新点，但与国际在大规模应用能力上的差距仍需跨越。

- 高端实验装置和“大科学装置”对仿真、工艺设计和风险评估具有关键支撑作用，当前尚需加强在水合物降压、固态流化与组合工艺的工程化验证能力。

- 针对“三气合采”等综合开发模式，相关核心装备与配套技术仍处于起步阶段，尚未形成完整的工程实施体系。

四、我国海洋天然气水合物开采的策略与建议

面向安全、规模化、经济性并重的目标，需从通用关键技术与专用装备两条主线并举，推动我国在海洋天然气水合物领域实现突破性进展。总体方向包括从深水油气与水合物、海底矿产资源等多领域共性需求出发，建立可用于多行业的通用装备体系，同时聚焦水合物专用装备的关键技术攻关。

- 战略目标（以产业化为导向的阶段性目标表达）

- 着力在具备安全性与可控性的前提下，研发与验证水合物开采的关键安全钻采技术与装备，建立逐步放大至规模化稳定开采的工程能力伟德APP。

- 实现水合物规模化稳产的关键装备体系与工程化应用能力，形成与国际接轨的核心装备自给自足能力。

- 建立覆盖前期勘探、试采、示范、产业化的完整工程技术体系，并实现逐步落地的产业化应用。

- 通用关键技术与装备的发展方向

1) 发展用于深海底矿产与水合物协同开发的智能采掘车，突破海底表层自主导航、路径规划与高效采掘等核心能力，提升深海资源开发的战略自主性。

2) 推动深水油气与水合物协同开发的双梯度钻井技术与装备的自主研发与应用，破除国外技术封锁，提升水合物开采的安全性与经济性。

3) 开发适用于深水的多相流泵送举升与高效分离装置，实现海底管输的低能耗运行与水合物浆体回收的高效化。

- 专用关键技术与装备的发展方向

1) 深水水合物持续开采的高效防砂技术与装备，确保长期稳定产出与储层安全。

2) 深水非成岩水合物的高效破碎、回收与泵输一体化钻采技术与装备，提升产量与资源利用效率。

3) 支撑水合物开采的“大科学实验装置”和工程示范平台，提供工艺设计、装备研制与风险评估的可靠实验支撑。

4) 推动“三气合采”立体开发工程的核心技术与装备，建立从试采到示范再到产业化的完整实施体系。

五、结论

海洋天然气水合物蕴藏着巨大的清洁能源潜力，安全、高效、经济的开发路径仍需在非成岩水合物规模化开发所面临的环境、装备与地质风险上实现突破。未来的研究应围绕长周期、可持续的开采方法与关键工艺装备展开，尽快形成可在海洋环境中长期稳定运行的商业化开发体系。国家层面的科技布局应聚焦通用关键装备的自主化与专用关键装备的突破性研发，推动水合物试采向示范与产业化转化，并逐步建立起覆盖全生命周期的规模化开发工程技术体系，为实现我国海洋天然气水合物的商业化开发打下坚实基础。

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