水合物的有效開采在國家層面具有戰略性和革命性特征，在技術層面具有前沿性和競爭性特點，是必須加快布局、盡快搶占的技術制高點和產業制高點。

　　圍繞可燃冰的戰略地位，創新人才培養與產業機制，推動知識、技術等要素參與商業化分配。支持有條件的高校開展科技成果“三權”改革試點，圍繞校地協同創新，制定配套的經濟產業專項資金扶持、稅收減免、科技從業人員個稅優惠等政策措施。

具有完全自主知識產權的全球首個海洋天然氣水合物固態流化開采大型物理模擬實驗系統。

上世紀30年代，人們在鋪設天然氣管道的過程中，發現管道內經常被奇怪的“冰塊”堵塞，后來科學家對“冰塊”的結構和成分進行了分析，發現這是一種天然氣和水的結合物，俗稱可燃冰。

目前，世界各國都高度重視該領域商業化技術發展，正在加大投入和加緊研究，天然氣水合物的商業開發應用技術。

近日，第十二屆世界天然氣水合物研究與開發大會暨中國工程院284次中國工程科技論壇在西南石油大學召開。眾多天然氣水合物研究領域世界頂級專家首次齊聚中國，對天然氣水合物的開發與商業利用進行了深入交流探討。

　　可燃冰之難 ，如何各個擊破

天然氣水合物在我國海域的資源量有約100萬億立方米，南海資源量達到了85萬億立方米，是全國常規天然氣儲量的2.1倍以上。

海洋天然氣水合物賦存區域大多具有埋深淺、礦藏疏松、弱膠結或未膠結、不穩定、無致密蓋層、無發育完備的生儲蓋等特征（非成巖天然氣水合物，占85%以上），采用降壓法長期開采，水合物無序分解且不可控將面臨五大風險：泥砂大量入井造成堵塞停產；大量分解天然氣逸散到海水中，資源浪費、采氣率、產量低；海底結構變形導致生產裝備失穩失控，造成生產安全風險；大量逸散天然氣自由膨脹上升對海上船只造成災難和破壞海洋生態，大量天然氣進入大氣層產生溫室效應；長期開采，水合物礦體潰散塌陷，導致地層不穩定，引發海底滑坡。

國內外天然氣水合物開采技術研究和試采工程以降壓法為主，均借鑒常規油氣開采工藝，由于試采時間短，回避了長期開采存在的環境安全、裝備安全、生產安全以及工程地質風險。

除了中國外，還有 80 多個國家和地區正在進行可燃冰的研究與調查勘探。日本在天然氣水合物領域已有多年技術積累，曾兩次嘗試開采海底可燃冰并提取甲烷。但由于海底砂流入開采井，兩次試驗都在中途被迫中斷。目前，日本正在與德國開展技術合作，計劃開發用類似固態流化法的水下機器人開采天然氣水合物。千葉大學教授Hitoshi Tomaru指出，日本希望能延長甲烷水合物的開采時間，減少開采成本，目前還有一些技術難題需要突破，希望有更多企業能參與天然氣水合物的開采中。

2017年，西南石油大學的固態流化試采是世界首次成功實現資源量占全球90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型天然氣水合物安全可控開采。這表明我國唯一擁有完全自主知識產權的海洋“可燃冰”固態流化開采新技術獲得突破性成果，使中國成為獨立掌握海洋“可燃冰”試采技術、工具的國家。

可燃冰開采技術具有意義重大和難度巨大的雙重屬性，我國可燃冰開采技術已有階段性優勢。但是在大規模工業化應用的征途中急需擴大具有完全自主知識產權的可燃冰固態流化開采技術領先優勢，攻克解決一系列世界性的關鍵問題，才能逐步形成穩固的國際領先地位。中國科學技術協會副主席周守為院士認為我國雖然邁出了關鍵一步，無論是基礎理論研究還是開采方法、裝備、運營模式等方面都還面臨著巨大挑戰。三氣合采，即天然氣水合物、淺層氣、常規氣開采可能是人類早期實現天然氣水合物商業性開發利用的最有效途徑。

西南石油大學校長趙金洲表示，水合物的有效開采，將為我國加快推進天然氣大規模利用提供堅實的資源基礎，為推進能源生產和消費革命提供更好的支撐條件，為保障國家能源安全提供可靠的國內依托。他還指出，水合物的有效開采在國家層面具有戰略性和革命性特征，在技術層面具有前沿性和競爭性特點，是必須加快布局、盡快搶占的技術制高點和產業制高點。

　　可燃冰之術 ，如何步步攻克

可燃冰進行大規模研究是在 1998年后，國土資源部成立后，開展了新一輪國土資源大調查。在大調查的框架之下，國土資源部完成了“中國海域氣體水合物勘測研究調研”課題，首次對中國海域的天然氣水合物成礦條件及找礦遠景做了總結。2002 年，天然氣水合物被正式列入國家計劃，國家批準設立了水合物專項 “我國海域天然氣水合物資源勘測與評價”。2007 年 5 月，成功在南海海底鉆到了天然氣水合物樣品。2009 年，中國在陸域永久凍土區祁連山鉆探獲得實物樣品。

2012年，西南石油大學首次基于海洋天然氣水合物物理特性和海洋環境特點提出了六個“利用”原理，即：利用非成巖水合物埋深淺、疏松、易于粉碎流化的地質特性實現高效破碎保證采收率；利用海底溫壓相對穩定不易分解的海床環境實現礦體不分解保證海洋生態安全；利用從海底到海面溫度自然升高、壓力自然降低的自然條件實現管道內可控氣化分解保證施工作業安全；利用水合物與泥砂比重差異大、可初步分離回填部分泥砂的特性實現地質穩定保證地層與水下裝備安全；利用表層溫度較高的海水作為引射流體起到升溫分解作用，實現自然熱流促進氣化分解保證開采能耗最優；利用水合物升溫降壓條件下自然解析、相變的物理特征實現分解氣舉升保證開采輸送效率。回避可燃冰儲層的無序分解和地質坍塌，實現了“順其自然、變害為利、變不可控為可控”的安全綠色開采。

可燃冰所處環境十分復雜,開采更是牽一發而動全身，除了優化開采方式外，還需要攻克各種技術難題。這支技術團隊歷經了多年協同攻關，提出了海洋天然氣水合物固態流化開采原理，發明了基于該原理的模擬實驗方法和技術，研制和開發了具有完全自主知識產權的全球首個海洋天然氣水合物固態流化開采大型物理模擬實驗系統，通過系統實驗模擬支撐了全球首次海洋非成巖天然氣水合物固態流化成功試采的方案制定和工藝流程設計。

科研團隊首次將海洋天然氣水合物分為成巖和非成巖水合物；基于非成巖水合物特征，提出6個“利用”技術策略，首創水合物固態流化開采技術原理和水合物采掘、碎化、海水引射流化、泥砂分離回填、漿體舉升、平臺深度分離再回填技術工藝，其科學實質是將非成巖不可控水合物藏轉變為密閉管道內可控水合物藏；發明海洋非成巖天然氣水合物固態流化開采模擬實驗方法及技術，實現了1500米水深、4500米管長固態流化開采全程模擬；發明和研制成功全球首個具有完全自主知識產權的海洋非成巖天然氣水合物固態流化開采大型物理模擬實驗系統。包括水合物樣品制備、破碎及漿體調制，漿體高效管輸與分離，實時圖像捕捉、數據采集及安全控制自動化3大模塊12個子系統；首次系統開展海洋非成巖天然氣水合物固態流化開采實驗，為試采方案制定、工藝優化設計和井下工具研發提供了依據，支持了全球首次固態流化成功試采。

2017年，《Science》以“Latest Achievement of SKL of SWPU”為題報道該成果。2018年，CNKI網絡發布《海洋天然氣水合物固態流化開采大型物理模擬實驗》論文，央視《新聞直播間》以此文為典型報道了“鞏固學術話語權”的重大意義。

　　可燃冰之路 ，如何越走越通暢

在給人類帶來新的能源前景的同時，可燃冰對人類的生存環境也提出了非常嚴峻的挑戰。目前，為了加速實現“可燃冰”工業化大規模開采，中國可燃冰的相關理論研究、技術攻關和開發實驗工作正在緊鑼密鼓進行中。為了實現可燃冰工業化開采，把握我國未來“可燃冰”開采的主動權，針對可燃冰發展，有如下幾點建議：

制定可燃冰產業發展國家戰略。由國家科技部牽頭，組織中國工程院、中國石油、中國科協、西南石油大學等，對可燃冰產業發展進行統籌研究、總體布局，對可燃冰開發技術進行科學規劃。

制定可燃冰技術體系規劃和配套政策。在可燃冰發展戰略指導下，加快制定技術體系規劃，完善政策、資金、體制機制等配套支撐。設立專項基金，支持包括儲層評價、高效鉆采、高效輸送、地層、工程及環境安全控制和智能水下裝備等規模化固態流化核心技術的攻關、優化和成果轉化。

提前研究制定行業標準體系。建議國家質量監督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會提前介入，研制定可燃冰工廠化作業、水平井鉆井、高效排采和環保方面標準；研制海洋可燃冰勘探開發與關鍵設備等關鍵技術標準；優化可燃冰產品標準，開展上游取樣、分析測試等標準研究等。

加快可燃冰裝備制造產業集群發展。以可燃冰固態流化開采技術為核心，以國產化為基礎，以油氣裝備制造企業為載體，以市場化為導向，以投資、財稅等專項配套政策為支撐，規劃國家級可燃冰制造業示范區，布局可燃冰技術成果轉化孵化基地和裝備制造產業集群。

制定產業人才發展體系及支持政策。圍繞可燃冰的戰略地位，創新人才培養與產業機制，推動知識、技術、管理等要素參與未來商業化分配。大力支持有條件的高校開展科技成果“三權”改革試點，圍繞校地協同創新的重點任務，制定與之配套的經濟產業專項資金扶持、稅收減免、科技從業人員個稅優惠等政策措施。

未來天然氣水合物發展空間廣闊，前景可期，正如中國工程院院長李曉紅所言，只有全世界科學家們加強國際合作，致力于新能源的開發利用，才能打造世界新能源命運共同體，最終造福全人類。（對話西南石油大學  趙金洲 張烈輝 魏納 陳軍華）（中國石油報實習記者 王馨悅 整理）