1 背景

天然氣水合物是繼頁巖氣、致密氣、煤層氣等之后潛力巨大的接替能源，可分為成巖型和非成巖型兩類，其中非成巖型占76.5%以上。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，但如果采用降壓法開采海洋非成巖天然氣水合物，水合物將無序分解且不可控，進而面臨環境、裝備、生產、工程以及地質等風險。為此，中國工程院周守為院士帶領團隊世界首創提出海洋非成巖天然氣水合物固態流化開采技術，利用水合物采掘、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，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，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。進而，團隊針對海底淺表層水合物到中深層泥質粉砂水合物再到深部地層成巖型水合物以及下覆游離氣的儲層系統，在世界上首次創新提出深海天然氣水合物固態流化～降壓法一體化開發技術。

2 深海天然氣水合物一體化開發模擬實驗系統

發明深海天然氣水合物一體化開發模擬實驗方法及技術，研制成功全球首個具有完全自主知識產權的深海天然氣水合物一體化開發大型物理模擬實驗系統（壓力0～16MPa、溫度-10～60℃、可視化），實現了1500m水深固態流化～降壓法一體化開發全程模擬。實驗系統包括：水合物大樣品快速制備、破碎及漿體調制模塊，水合物漿體高效管輸與分離模塊，實時圖像捕捉、數據采集及安全控制自動化模塊。

水合物大樣品快速制備、高效破碎、漿體調制“三位一體”實驗方法和技術，20h內可快速制備1062L水合物樣品；

水合物漿體保真運移方法和技術；

水平段56m、垂直段30m分段組合、逐點加密、多次循環、多次降壓、多次升溫的水合物顆粒、泥砂、分解氣、配制海水復雜漿體管輸模擬實驗方法和技術。

首次系統開展深海天然氣水合物固態流化～降壓法一體化開發實驗，創新形成從淺表層水合物到中深層泥質粉砂水合物再到深部地層成巖型水合物以及下覆游離氣的全鏈條、一體化開發理論。

2017年5月，全球首次海洋非成巖天然氣水合物固態流化試采在南海神狐海域成功實施。

3 應用范圍

依托大型物理模擬實驗系統，在全球首次系統開展深海天然氣水合物固態流化～降壓法一體化開發模擬實驗，證明了固態流化～降壓法一體化開發技術原理科學可行、開采工藝可行，為指導海洋天然氣水合物和油氣一體化勘探開發、研制深海天然氣水合物高效開發系列裝備提供了理論依據和關鍵參數。

4 前景及經濟社會效益

通過攻關為深海泥質粉砂天然氣水合物安全、高效開發提供方法與理論創新，為天然氣水合物固態流化～降壓法一體化高效開發評價提供重大實驗系統，促進淺表層、中深層天然氣水合物與下覆游離氣一體化開發系列重大裝備研制，推動集成該方法、理論、技術、裝備成為我國引領世界天然氣水合物商業開采的前沿技術。