叶建良:领衔奏响南海“冰与火之歌”

作者:记者孙安然  来源:中国海洋报   发布时间:2018-06-04 15:24:28   [打印本页] [关闭窗口]

  2017年5月10日,在南海北部神狐海域,可燃冰从海底沿着管道缓缓上升,在蓝色大海上空熊熊燃烧,奏响了一曲“冰与火之歌”。这一天,标志着我国首次海域天然气水合物试采的成功,这是我国新能源勘探开发的一次历史性突破。由此,中国打开了又一扇新能源的大门,开启了新能源勘探开发新纪元。

  天然气水合物试采是一项世界性难题。广州海洋地质调查局局长叶建良作为此次天然气水合物试采指挥部指挥长,带领试采团队攻克了没有成功经验可循、储层开采难度大、缺乏专用设备材料等难题,创新研发了关键技术和装备体系,从水深1266米海底的天然气水合物矿藏开采出天然气,并实现连续产气60天,产气总量超30.9万立方米,创造了产气时长和总量的世界纪录,实现了我国天然气水合物试采由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越。

  一项“不可能完成的任务”

  可燃冰学名天然气水合物,是由天然气和水在高压低温状态下形成的固体结晶物质,形似冰雪,能像固体酒精一样被直接点燃。在陆域和海域均有分布,而海底可燃冰的分布范围要比陆地大很多。据理论计算,1立方米的可燃冰可释放出164立方米的甲烷气体和0.8立方米的水。可燃冰燃烧后,仅会生成少量的二氧化碳和水,被誉为21世纪最理想的清洁能源。

  2003年12月,叶建良获得吉林大学地质工程专业博士学位,其博士论文内容正是“可燃冰”,并出版了《天然气水合物钻井的关键技术与对策》等专著。

  2009年6月,叶建良和团队在青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获可燃冰实物样品,实现了我国陆域可燃冰的突破。我国也因此成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现可燃冰的国家。

  2014年7月,第八次国际天然气水合物大会在北京召开,中国代表宣布:我国将在2017年开展可燃冰试采工作。

  2016年初,中国地质调查局决定成立天然气水合物试采指挥部,积极部署2017年试采工程。由于叶建良对可燃冰的长期研究和实验经验,试采指挥部指挥长这一重任落在了他的肩上。

  “领导通知我担任首次天然气水合物试采现场指挥部指挥长,目标是努力实现我国海域天然气水合物‘日产一万立方米’。”叶建良说,“当时的感觉像做梦,因为这简直是不可能完成的任务。”

  在天然气水合物研究领域,相对国外一些发达国家,我国起步相对较晚,甚至一些可燃冰研究方面的专家连可燃冰样品都没见过,而且没有技术规范,数据无法进行对比,很多现有的油气勘探方法并不一定奏效……即使国外发达国家,也很少能达到“日产一万方”的目标。

  然而,叶建良也清楚地认识到,天然水合物的试采工程关乎国家未来发展,是国家重大需求。“没有人迈出第一步,就永远没办法向前走。”叶建良郑重地接下了这个“不可能完成的任务”。

  历经挑战迎来第一缕冲天火焰

  随后的日子,叶建良形容:“就像《西游记》里的故事情节,历经种种难关,突破重重阻碍,最终取得‘真经’。”

  第一关,就是组建人才队伍。天然气水合物的调查研究是一个庞大的体系,需要各个领域的专业人才。叶建良在中国地质调查局的支持下,开始在国内外选聘、招聘各方面的专家,最终组成了一个58人的团队。

  “指挥部的团队里人人有绝活。”介绍起团队人员,叶建良如数家珍。邱海峻长期从事油气勘察与研究,在油气勘探和开发方面有非常深厚的功底。谢文卫是山东平邑石膏矿现场抢险专家,在试采工程设计完善领域贡献才智;叶成民是水文钻探专家,助力防砂方案制订;陆程不仅精通日语,翻译了大量资料,在勘探钻井、井场建设方面也有着丰富的经验……每一个人都是“得力干将”。

  “接下来,选择支撑试采的平台成为一项当务之急。”叶建良说,经过多次调研和研究,领导小组锁定了中集集团的D90平台,就是后来为大家所熟悉的“蓝鲸一号”。

  这个由我国自主研发、设计、制造的超深水半潜式钻井平台,是目前世界上最先进的钻井平台。正常情况下,“蓝鲸一号”每天的租金最低也得80万美元。

  而项目经费不足以承担这样的价格。就在团队有些沮丧的时候,中集集团送来了“惊喜”——他们给出了低于成本的价格,即每天20多万美元,用实际行动支持中国科学事业。叶建良松了一口气。

  万事俱备,攻克技术难关则成了最大的挑战。神狐海域蕴含着开采难度最大的泥质粉砂型天然气水合物。“这种储层类型也是我国目前主要的储集类型,如果我们这次成功了,意义无疑是巨大的。”叶建良说。

  叶建良和他的团队顶住巨大压力,大胆创新。他们把储层改造作为重点突破。“储层改造的关键是通过特殊技术来提高海底可燃冰储层的渗透性。”叶建良说,后来的事实证明,他们的方法收到了很好的效果。

  为解决出砂堵气管的难题,叶建良和团队多次到中石油、中海油、青海油田等调研取经,一举创新了采油的防砂技术。“在传统理论、技术的基础上,我们逐渐探索出一套对可燃冰试采工作行之有效的理论、技术方案。”叶建良说,经过努力,团队解决了多项关键技术难题,为实施试采做好了充分准备。

  2017年3月20日,叶建良和团队陆续抵达南海神狐工区,正式准备试采。根据之前确定的方案流程,选择井位、安装设备……各项工作有条不紊。

  5月10日,紧张的一刻终于来临,首次试采开始。

  14点52分,从平台伸向海面的火焰冲天而起,可燃冰试采成功了!欢呼声中,叶建良激动得久久说不出话来……

  这一刻,标志着中国实现了在我国海域可燃冰开采零的突破,开启了新能源的又一扇大门。

  剑指“日产一万立方米”

  点火成功了,仅仅是迈出的第一步,更大的挑战还在后面。

  叶建良心里清楚,要完成“日产一万立方米”的既定目标,一刻也不能松懈。

  6月上旬,第2号台风“苗柏”开始形成。“当时试采接近尾声,台风来了,是停止试采还是继续?”这让叶建良颇为纠结,“不走的话,台风对井上和井下设备的影响难以预料,但如果撤离则不利于这次可燃冰的持续开采和研究。”

  最终,叶建良团队与“蓝鲸一号”操船团队对平台动力系统和定位系统的能力进行评价,慎重作出“保持生产测试、原地抗击台风”的决定,并制订了详细的、可操作性强的应急预案。

  台风“苗柏”如期而至,一天凌晨4点,“苗柏”突然由预报的9级加剧至11级,考验着“蓝鲸一号”和整个试采工程。

  叶建良不顾危险,全程值守,及时作出各种应急判断和应对措施。时间一分一秒地过去,“苗柏”风力逐渐减弱,平台顺利通过了台风考验,未造成任何人员及设备安全问题,为我国海域试采实现持续采气60天的世界纪录提供了保障。

  在叶建良和团队的不懈努力下,我国南海天然气水合物试采平均每天出气量达到了1.6万立方米,不仅超额完成了任务,还创造了世界纪录。

  试采成功了,叶建良的工作并没有停止,他开始思考如何推动天然水合物试采产业化发展的道路。“天然水合物试采产业化还有很长的路要走,需要解决一系列技术、资金等方面的问题,以加快成果转化和推广应用。”叶建良深思熟虑,为此,他将继续竭尽全力。