海洋天然气水合物开采技术与装备发展研究( 二 ) 一、前言天然气水合物是由天

（二）中国南海神狐海域天然气水合物降压法试采
2017 年 5—7 月，我国采用降压法在南海神狐海域实施了海洋天然气水合物试采作业，针对试采储层沉积物为细粒沉积物、渗透率低的特点，采用水力割缝方法对储层进行改造，有效提高了试采产量 [17] 。中国地质调查局于 2019 年 10 月—2020 年 4 月在南海水深 1225 m 的神狐海域进行了第二次天然气水合物降压试采 [18] 。两次试采攻克了钻井井口稳定性、水平井定向钻进、储层增产改造与防砂、精准降压等一系列深水浅软地层水平井技术难题，实现连续产天然气 30 d ，共计产出天然气约 8.614×105 m3，日均产天然气为 2.87×104 m3，标志着我国海洋天然气水合物开采技术达到国际领先水平。也应清醒认识到，这仅是短期试采的成功，其产量和开采时长远未达到商业化开采级别，长期开采的潜在地质环境风险问题仍未从根本上解决，短期试采所使用的开采技术和装备能否经受长期商业化开采的考验，仍需进一步验证。
（三）中国南海固态流化法试采
2017 年 5 月，中国海洋石油集团有限公司在南海北部荔湾 3 站位依托“海洋石油 708”深水工程勘察船，利用完全自主研制技术、工艺和装备，在水深为 1310 m、水合物矿体埋深为 117~196 m 处，成功实施了全球首次海洋浅层非成岩天然气水合物固态流化试采作业 [5] 。南海固态流化法的试采工艺流程如图 2 所示，采掘过程中使用喷嘴射流的方法破碎井眼周围水合物矿体以实现水合物开采，经过约 2 h 的射流采掘过程，产出天然气约 101 m3，基本达到试采目标 [5] 。本次作业在技术层面初步验证了固态流化法开采海洋天然气水合物工艺的可行性，但固态流化法的产量还较低，存在钻井液漏失、高浓度矿浆输送、采空区地层修复、水合物井筒应力累积有序释放调控等技术难题 [19~21] 。

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图 2 海洋天然气水合物固态流化试采工艺 [20]
注：D 表示采掘腔体直径；L 表示采掘腔体长度。
结合海洋天然气水合物试采案例、试采过程相关信息和典型技术装备可知（见表 1），海洋天然气水合物试采主要采用传统技术装备，缺乏水合物规模化开发的专用技术及配套装备。
表 1 海洋天然气水合物试采的典型技术装备

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三、国内外海洋天然气水合物开采技术与装备发展现状
根据适用性的不同可将水合物开采技术装备分为通用关键技术装备和专用技术装备：前者指不仅适用于海洋天然气水合物开采行业，还可以在海洋油气或深海采矿等其他行业应用的技术装备；后者指仅适用于海洋天然气水合物开采的技术装备。
（一）通用技术装备
1. 深海采矿车
海底采矿车既是海底表层天然气水合物固态流化开采技术中的关键装备，又是海底矿产资源开采技术中的关键装备。英国专业机械开发公司（SMD）针对 Nautilus 采矿船项目开发了作业水深达 1700 m、用于挖掘、粉碎及收集的 3 种大型装备。长沙矿山研究院有限责任公司研制了作业水深达 1000 m 的采矿车，但该采矿车属于实验性装备，不具备挖掘破碎功能。目前，上述两种装备已进行了 100 m 级水深的试验，尚未在 1000 m 级水深进行作业；均是针对海底矿物开采所研发的装备，而非针对海底表层水合物开采研发的装备。