问题背景：

天然气水合物俗称“可燃冰”，是天然气和水在低温高压条件下形成的一种结晶状笼型化合物，主要分布于水深大于300米的海洋及陆地永久冻土带，具有分布广、密度高、资源潜力巨大等特点。据估算，其资源量是其它已知化石能源的2倍，其中海洋天然气水合物资源量占水合物总资源量的97%，因此天然气水合物特别是海洋天然气水合物有可能成为页岩气、煤层气之后又一储量巨大的接替能源。我国南海蕴藏着丰富的油气资源和天然气水合物资源，其中油气资源总量约350亿吨油当量，占全国油气总资源量约1/3，天然气水合物资源量约800亿吨油当量，因此南海是我国能源可持续发展的重要战略领域；我国南海已圈定南海东沙、神狐、西沙、琼东南等11个天然气水合物远景资源区，确定两个亿吨级潜力区。2017年，我国成为继日本之后成功进行海域天然气水合物试采的第二个国家，然而，制约天然气水合物开发的环境安全、设备安全、生产控制安全等并未根本突破，同时其技术经济可采关键技术还需不断摸索。根据党中央国务院指示精神：海域天然气试采只是万里长征第一步，培育具有自主知识产权的技术，积极推进试采工程，稳步推进海域天然气水水合物产业化进程。启动海洋天然气水合物和油气资源一体化勘探开发是保障我国天然气绿色能源可持续供给的重要战略布局，直接关系到我国经济、社会的可持续发展，战略意义重大。

关键突破点：

海域天然气水合物和油气立体勘探、储层描述方面主要突破以下关键技术：（1）南海天然气水合物和油气共存的成藏机理。我国南海为薄地壳、高热流，天然气水合物埋深浅、弱胶，天然气水合物成因尚未定论；生物成因、热成因、与其浅部、深部油气纵向、横向相关性；烃源、流体运移、构造、储层及温压等与天然气水合物成藏机制相关性等；（2）海域天然气水合物目标勘探和甜点识别。海域水合物高精度地震采集、处理方法；扩散性、渗漏型等多类型水合物的特征识别，天然气水合物赋存状态与物性响应耦合机制等；（３）天然气水合物储层描述方法。南海天然气水合物多为泥质粉砂、弱胶结、低渗等，无致密盖层，传统孔、渗、饱等不适应水合物储层的描述。

海域天然气水合物和油气合采主要突破以下键技术：（１）储层重塑和多尺度开采模拟中相似性准则。如何准确模拟水合物在地下赋存状态、微观和宏观模拟与实际储层物理、几何等相似性目前还没有准确定义；（２）多类型水合物安全高效的开采工艺。目前水合物仅仅进行了试采技术验证，产量较低，不能持续生产的问题，长期开发安全性、规模开发技术、经济可行性及三大安全问题未根本突破；（３）深水浅层钻完井关键技术。海底浅层压力窗口窄、泥质粉砂，防砂难，井壁失稳等风险；浅层水平井等可实现较大储层暴露面积，但弱胶结地层水平、分支井钻探工艺尚在探索。（４）连续排采和流动安全保障技术。储层内水合物分解吸热、深水海底温度低，面临漏失、垮塌等井壁失稳、砂堵、冰堵、水合物二次生成、排水采气等流动保障技术挑战，这些问题也同样困扰深水油气田的生产运行。

海域天然气水合物风险评价主要突破以下关键技术：（１）水合物分解过程力学特征及变形机制。水合物为沉积骨骼的一部分，分解过程中分解为水和气，潜在高孔隙压力，其蠕变过程难以精准描述。（2）天然气水合物分解过程中监测及稳定性评价. 沉积层内气、水、水合物、冰多相、多组分传热、渗流机制无可借用的理论、实践，失稳判断需要相应的特征值或条件。（3）天然气水合物环境风险效应综合评价。天然气水合物沉积层及上下关联地层相互影响，浅层天然气水合物分解与滑塌相关性分析、浅层天然气水合物无序分解与温室效应相关性等需要深入研究。

水合物和油气一体化开发工程突破以下关键设备和软件：浅层智能水平井钻井机具、井下排采装备、水下测试树、开采过程流动安全保障安全监测系统、紧急解脱及应急装备、开采模拟和流动模拟软件。

战略意义：

（1）我国海域天然气水合物资源前景广阔，天然气水合物是我国能源可持续发展的重要战略领域，也是我国天然气绿色能源可持续发展的重要领域，对保障国家能源安全具有重要的战略意义

（2）安全、高效的天然气水合物开发技术、工艺和装备是世界科技创新的前沿，海洋天然气水合物和天然气的一体化开发是有效降低成本、实现天然气绿色能源可持续供给的有效途径。

（3）海域天然气水合物和油气一体化安全高效开发是世界科技创新的前沿领域，涉及多学科交叉，对我国占据世界科技前沿、实现相关领域基础研究、颠覆性技术突破具有重大科学意义。