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四川オンライン記者 王若葉

一般に可燃性の氷として知られる天然ガスハイドレートは氷のように見え、火に触れると発火します。深海や地上の永久凍土に「隠蔽」されており、石炭や石油などの化石エネルギーの２倍に相当する膨大な埋蔵量があり、２１世紀の理想的なクリーンエネルギー源の一つと考えられています。しかし、可燃性の氷が存在する環境は非常に複雑であり、採掘は容易ではありません。

9月10日、省科学技術会議は247プロジェクトに2023年四川省科学技術賞を授与した。科学技術成果のうち6件が四川省技術発明賞を受賞した。そのうちの1つである西南石油大学が主催する「海底可燃性氷固体流動化ダウンホール二層パイプ採掘のための主要技術と機器の研究開発と応用」プロジェクトは、2023年四川省技術発明賞の一等賞を受賞した。

10年間の研究を経て、このプロジェクトはこの分野のギャップを埋め、世界初の固体流動化による天然ガスハイドレートの試作の成功を支援した。このテクノロジーはどれほど「ハードコア」なのでしょうか?プロジェクトチームが「秘密を明かす」。

ギャップを埋める：可燃性氷開発の新しいアイデアを「実装」する

可燃性の氷は、平たく言えば、水分子が籠の役割を果たし、窒素、二酸化炭素、メタン、その他のガス分子をこの籠の中に閉じ込めるゆるい固体です。

世界では長い間、貯留層内で可燃性の氷をガス化させて取り出す採掘方法が一般的でしたが、大規模な採掘が続くと、既存の技術では可燃性の氷が海水中に流出してしまいます。これにより、爆発、難破船、津波、海底地滑りなどのリスクが発生します。

2012年、我が国の海洋石油開発工学の著名な専門家である学者の周寿偉氏は、可燃性の氷を粉砕して流動化し、それを坑井内に吸い込んで制御しながら引き上げる固体流動採掘という新たな開発アイデアを提案した。 。 「簡単に言えば、可燃性の氷を粉砕し、二層の『ストロー』にリサイクルし、その後『引き抜く』ことで制御可能にします。」西南石油大学の電気工学部が語った。

この開発アイデアをどのように実現するか?可燃性氷の固体流動地下採掘の基本理論のギャップ、専用の実験プラットフォームと統合された採掘ダウンホールツールシステムの欠如に焦点を当て、西南石油大学は中国海洋石油総公司および他の多くの部門と共同で「海底可燃性氷の固体流動ダウンホール二層管採掘「主要技術及び装置の研究開発及び応用」プロジェクト。

「このプロジェクトで私たちが行うことは、この開発アイデアをエンジニアリングの方向に動かし、それを一連の実用的な技術、機器、プロセスフローに変えることです。」

テクノロジーについて話し合うプロジェクト チーム。 写真提供：インタビュー対象者

成都理工大学の院士周寿偉氏と劉慶佑教授の指導の下、王国栄氏はチームを率い、10年をかけて重要な問題にゼロから取り組み、海底の浅い可燃性氷を固体流動化するための統合型地下採掘装置の開発に成功した。また、層パイプ採掘と採掘動的シミュレーションの二重の新しい方法を確立し、可燃性氷の継続的な大規模開発に新しい技術的および機器のサポートを提供します。

「これは、世界でもまったく新しいマイニングのアイデアであるため、「0」から「1」への探求の困難な道です。設計理論や設計根拠、ツールが達成すべき技術指標、検証方法が欠如しています。王国栄氏は、その過程で多くの「ボトルネック」に遭遇したが、最終的にはすべて克服されたと語った。

試験採掘の支援: 国家エネルギー安全保障を守るツールとして技術革新を利用

2017年5月、我が国は南シナ海北部の神湖海域で可燃性氷の試験採掘に成功し、我が国が可燃性氷の試験採掘において継続的かつ安定したガス生産を達成した世界初の国となった。海の氷。南シナ海の神湖地域で成功した試験採掘は、世界資源の90％以上を占め、開発が最も難しい泥質のシルト砂天然ガスハイドレートであったことは言及する価値がある。

試験採掘の成功の裏には、wang guorong 氏のチームが開発した技術的および設備のサポートがあります。最初の試験採掘から 7 年が経ちましたが、wang guorong 氏は今でも多くの詳細を覚えています。「完全なプロセス フローとサポート機器が『検査室』に投入されたのはこれが初めてでした。私は 20 時間以上海上に滞在しました。数日間の研究と推論、詳細な工事を経て、最終的に水深約1,300メートルで固体流動化試験採掘が行われました。

最初の可燃性氷の試作が完了してから3年目、我が国の海域での可燃性氷の試作に再び朗報が届きました。2回目の試作の総ガス生産量と1日平均ガス生産量が再び増加しました。新たな記録を樹立し、深海の浅層軟層水の平坦な掘削と生産の核となる技術を征服しました。

2回のトライアルマイニングは焦点が異なります。1回目は「探索的トライアルマイニング」を完了することに焦点を当て、「安全かつ継続的にマイニングできるかどうか」という問題を解決します。第2回試験採掘は「実験試験採掘」を完了し、天然ガスハイドレートの工業化プロセスにおいて極めて重要な「ガス生産規模をいかに拡大するか」という課題を解決した。 「2回目の試験採掘は1回目の試験採掘の発展であり、試験採掘はより困難です。また、試験採掘を確実に実施するために、プロセスの技術的詳細を改良し、技術と設備の改善を続けてきました。」とwang guorong氏は述べた。 。

「この賞は、私たちの10年以上にわたる研究活動の肯定と評価です。科学技術に携わる者として、私たちは科学技術イノベーションを鋭いツールとして利用し、国家エネルギー安全保障を維持するための確かな技術的および設備的サポートを提供しなければなりません。」王国栄氏は、「我々は現在、2つの方向に取り組んでいる。まず、技術設備とプロセスプロセス全体をエンジニアリングに移行させたいと考えており、同時に、可燃性の氷と石油を共同開発しようとしている」と語った。浅層、中層、深層にガスを供給して、コストをさらに削減し、生産量を増やします。」

(四川省オンライン)