作者:李洁尉 谢舜源 来源:中国科学报 发布时间:2013-9-24 9:05:02
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目标:开发利用可燃冰
访中科院广州天然气水合物研究中心吴能友

▲中试规模天然气水合物三维开采综合模拟实验系统
 

▲中国工程院院士张玉卓(中)参观天然气水合物中心
 
■本报记者 李洁尉 通讯员 谢舜源
 
随着能源问题的日益突出,天然气水合物(俗称可燃冰)在全球范围内引起广泛关注。我国科学家对此问题的研究进行到何种程度?我国离开发可燃冰还有多长路要走?
 
应运而生 聚焦可燃冰
 
“去年我国进口原油2.8亿吨,石油对外依存度达到58%。有没有一种可以替代的能源呢?”吴能友认为这正是广州天然气水合物研究中心成立的目标。
 
中科院广州天然气水合物研究中心成立于2004年3月,是以中科院广州能源所为依托,联合中科院广州地化所、中科院南海海洋所和中科院其他涉及水合物的研究所共建的非法人研究单元。
 
“中心着眼于天然气水合物的理论研究和技术创新,经过近十年的发展,现在已经成为国内规模最大、配套设施最齐备的天然气水合物基础研究机构,其成果水平在国内处于领先,在国际处于先进,成为我国天然气水合物理论研究和技术创新的核心基地之一。”作为该中心的常务副主任,吴能友侃侃而谈。
 
建设国内最大天然气水合物研究平台
 
据介绍,作为中心依托单位的中科院广州能源所在天然气水合物研究领域具有较为完整的研究队伍和平台,该所的天然气水合物研究中心在水合物成藏机制研究、基础物性、开采技术和应用技术方面均建有独立的实验室。
 
自成立以来,一方面该中心加强水合物基础研究,构建了多学科交叉、多尺度融合的基础—成藏—开采—应用的水合物研究链条,先后提出水合物成核机制笼子吸附假说、成因分类和成藏系统理论,基础研究水平处于国内领先。获水合物方向国家基金资助项目和经费占全国1/2,发表SCI论文数量占全球2.23%,列世界第6位、中国第1位,3名科学家SCI论文数量排全球前10位。另一方面,该中心加强水合物实验平台建设,建成了国内该领域最完整实验系统和具有国际水平的实验平台,自主开发了热力学、动力学、开采和应用模拟等实验系统和装置20多套,特别是建立了反应釜体积118升的国内首套、国际先进水平的水合物三维开采实验系统;根据实际资料对南海北部陆坡水合物开采方法进行了实验模拟和数值模拟研究;先后在天然气固态储运、流动安全和油气管道输送水合物抑制、混合气体二氧化碳分离等方面开展了实验研究;在这一领域,广州能源所专利数量居世界第4位、中国第1位。
 
记者了解到,该中心成立后对外争取的项目数及年均项目经费均有较快的增长,特别是争取承担国家项目能力显著增加,是目前国内承担国家水合物研究项目最多的单位。仅中科院广州能源所,在研的水合物方面国家基金就达到28项。
 
经过近十年的建设,中心的国际影响力不断上升,已发展成为国内规模最大、室内实验模拟设施最齐备的水合物基础研究机构,成为我国水合物基础理论和关键技术与方法研究的核心基地之一和国际上五个最好的水合物流动安全研究实验室之一,对内起到了平台、引领和支持作用,对外起到了窗口作用。
 
以科学理论为指导努力探索
 
据了解,我国拥有丰富的天然气水合物储藏,这是一种极为重要的战略资源。该中心天然气水合物开采技术与综合利用实验室以李小森研究员为首的科学家们设计和研制开发了国际上第一套中试规模的三维可视化天然气水合物开采实验模拟平台,该系统有效体积118升,最高工作压力30兆帕,具有可视化功能,采用声学、光学、电学、力学、地球化学和地球物理等方法实现天然气水合物的成藏、基础物性测量、开采模拟以及相关地质稳定性评价等几大功能,处于国际领先水平。在实验过程中揭示了水合物在降压、注热等作用下形成/分解动力学以及开采动态特性等规律,建立了水合物开采综合评价体系,确定了优化的水合物开采方法,为建立海上及冻土带天然气水合物试验开采平台的方案设计提供了重要依据和技术支撑。
 
吴能友所在的天然气水合物成藏机制研究实验室提出了天然气水合物成藏系统理论,建立了南海北部神狐海域水合物成藏演化模式,同时在找矿方面他们提出的一系列方法也取得了突破。“上述成果在我两次参与的南海北部天然气水合物钻探实践中得到了验证和应用,为我国水合物钻探目标的优选与未来开采提供了重要支撑作用”。吴能友非常自豪。
 
“我们中心近年来一直围绕南海北部的天然气水合物勘探与开采开展基础理论研究和开采关键技术研发,以理论指导实践,目标就是实现南海北部天然气水合物的试采。”
 
谈到中心未来的发展目标,吴能友说,要力争用大约10年时间成为具有世界领先水平的天然气水合物研究中心,形成我国天然气水合物理论研究和技术开发的国家队。
 
据介绍,国家有关部委十分关注中科院在该领域的发展,中科院原院长路甬祥更是多次过问其研究进展,近年为该中心题词:“创新探索认知规律,开发利用水合物资源。”鼓励该中心的科技人员继续发挥创新精神,服务国家能源需求。
 
管中窥豹,《中国科学报》记者从这个中心看到中国开发和利用可燃冰的前途和远景:我们离最终开发和利用可燃冰的日子越来越近了。
 
《中国科学报》 (2013-09-24 第8版 平台)
 
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