大尺度全尺寸开采井天然气水合物三维综合试验开采系统。中国科学院广州能源研究所供图
中国科学院广州能源研究所研究员李小森团队针对海域天然气水合物（俗称可燃冰）野外试采风险大、成本高等难点问题，基于我国南海天然气水合物成藏条件，历时3年自主研制出国际首套有效体积2585升、最大模拟海深3000米的大尺度全尺寸开采井天然气水合物三维综合试验开采系统。
据了解，该系统突破了水合物重塑、缩尺模拟尺度效应等技术难点，建立了高压储层模拟器缩尺相似设计理论与技术，解决了高压三维储层模拟器空间尺寸、强度、内部结构设计难题；突破了水合物藏地质分层构建难题，构建出符合实际水合物藏的地质分层结构；解决了地层温压环境及地温梯度精确模拟与控制、气体溶解循环、恒温恒压注气注液技术、高压气液两相流在线测量等技术难题，形成了实际水合物藏真实重塑制备技术；开发出新型全尺寸开采井筒和多级防砂控砂技术及井网部署方案。
该系统突破了相关技术难点并研发出相关基础理论和技术，是当前国际规模最大、模拟海深最深、技术水平国际领先的天然气水合物开采试验装备，与天然气水合物开采技术与综合利用研究室已有开采模拟设备构成多尺度天然气水合物三维综合试验开采平台，可为南海天然气水合物试采提供多尺度天然气水合物开采物理模拟、开采工艺优化、工程装备研制、工程实施安全等多功能全方位研究。
李小森团队利用该试验系统，开展了大量试验研究，形成了天然气水合物高效开采与控制技术体系，显著提高天然气水合物开采的经济性、安全性及降低试采风险，为我国南海天然气水合物“生产性”试采和“商业化”开采提供基础理论、关键技术和优化开采方案。其研发的沉积物中空间点阵式多参数联合表征的高精度三维立体监测技术，可实现水合物藏内温度场、压力场、渗流场、水合物分布等的实时精准监测与动态表征。
据了解，该研发工作依托于李小森主持的2018年广东省促进经济发展专项资金（海洋经济发展用途）重点项目“南海天然气水合物高效开采与控制技术研究”，该项目于近期通过专家组验收。专家组一致认为，该项目圆满完成各项研究任务，超额完成考核指标。验收结果为综合评级“优秀”。
该研究成果对于促进我国南海天然气水合物资源合理开发利用，确保广东省乃至我国能源供应安全，推动我国海洋深水科学与技术的发展及深海油气资源开发，创建天然气水合物开采试验示范基地和科技人才培养基地，以及经济社会可持续发展具有重要战略意义。
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