“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)等全面改革調(diào)整，其中，能源結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型是“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之一。在這樣的目標(biāo)背景下，我國(guó)能源系統(tǒng)正在持續(xù)向清潔低碳轉(zhuǎn)型。天然氣水合物作為一種高效清潔的未來新型戰(zhàn)略能源，具有資源豐富、高效清潔等優(yōu)勢(shì)，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化改善方面有望起到重要的作用。同時(shí)，天然氣水合物是地圈淺部一個(gè)不穩(wěn)定的碳庫，是全球碳循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，天然氣水合物礦床也可作為碳封存的有效儲(chǔ)集庫。因此，相較于傳統(tǒng)油氣資源，天然氣水合物的開發(fā)利用不僅可以有效減少二氧化碳的排放，也可以在碳捕獲、利用與封存技術(shù)（carbon capture，utilization and Storage，CCUS）等負(fù)碳技術(shù)應(yīng)用方面發(fā)揮天然優(yōu)勢(shì)，有效助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

　　木里天然氣水合物野外科學(xué)觀測(cè)研究站

近幾年圍繞天然氣水合物的勘探開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)突破，開發(fā)重點(diǎn)已從試驗(yàn)性開采逐漸向預(yù)生產(chǎn)方面轉(zhuǎn)移，天然氣水合物開發(fā)技術(shù)瓶頸突破希望在即。天然氣水合物的主要開采方法有降壓法、熱激發(fā)法、注抑制劑法、置換法等。其中，二氧化碳置換法是一種相對(duì)安全的天然氣水合物潛在開采方法，在開采過程中會(huì)重塑水合物的籠形結(jié)構(gòu)，因此在開采過程中不會(huì)引起水合物儲(chǔ)層力學(xué)性質(zhì)的弱化，其工藝流程是將工業(yè)捕集的二氧化碳通過鉆井平臺(tái)注入天然氣水合物儲(chǔ)層，將其中的甲烷置換出來，同時(shí)將二氧化碳以水合物的形式封存，以降低碳排量、減緩溫室效應(yīng)，一舉雙效。該技術(shù)可以大幅度提升了二氧化碳的資源利用率，天然氣水合物開采實(shí)現(xiàn)兼顧開采過程中地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的解決，特別是可以利用海洋儲(chǔ)存空間范圍廣、潛力巨大的特點(diǎn)，最大化實(shí)現(xiàn)二氧化碳的封存，是CCUS技術(shù)的有益補(bǔ)充，具有環(huán)境友好的特性。

　　二氧化碳置換法開采天然氣水合物流程圖

雖然在我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的背景下，二氧化碳置換法被認(rèn)為是一種極具發(fā)展前景的水合物開采技術(shù)，但目前二氧化碳置換法主要集中于實(shí)驗(yàn)室研究，距離現(xiàn)實(shí)應(yīng)用仍存在一定距離，是否會(huì)與其他已有開采技術(shù)方法一樣，存在生產(chǎn)效率低、開采條件要求高、產(chǎn)能不穩(wěn)定等問題還需要進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)尺度的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用研究。我國(guó)首個(gè)天然氣水合物野外科學(xué)觀測(cè)研究站為現(xiàn)場(chǎng)尺度的天然氣水合物試采實(shí)驗(yàn)提供了良好的天然試驗(yàn)場(chǎng)。在成功開展陸域兩次天然氣水合物試開采后，研究團(tuán)隊(duì)充分利用木里天然氣水合物野外科學(xué)觀測(cè)研究站自身的獨(dú)特原位和長(zhǎng)期觀測(cè)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)高溫射流融冰透孔技術(shù)及裝備，形成凍土區(qū)天然氣水合物直井與水平對(duì)接井開采及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方法，為開展現(xiàn)場(chǎng)尺度的天然氣水合物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了可能，也為開展多井型下的天然氣水合物開采試驗(yàn)提供了強(qiáng)有力的空間與技術(shù)支撐。

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來源于：中國(guó)礦業(yè)報(bào)