2、推荐单位意见
天然气水合物钻采是非常规天然气勘探开发中的世界性难题，本项目针对我国这一重大战略性技术储备需求，在科技部、国家外专局、国土资源部和中国地质调查局等部门的持续资助下，历经10年的技术攻关，攻克了孔底快速冷冻样品、泥浆强化制冷、耐低温泥浆和脉冲蒸汽控制等一系列技术难题，研发了国际上第一套具有自主知识产权的陆域冻土带天然气水合物冷钻热采关键技术。 本成果突破了国外对我国水合物钻探取样技术的封锁，在海拔4000m的木里盆地，利用本技术首次钻获了我国陆地天然气水合物样品，首次实现了陆地天然气水合物试开采，使我国成为继俄罗斯和加拿大之后第三个开采水合物的国家，第四个钻获水合物的国家。还推广应用于海拔5000m羌塘盆地和-50℃的漠河盆地冻土带天然气水合物资源勘探工程中，以及冻土区油气资源地质调查钻探中，未来还可应用于海洋水合物的钻采和冻土区油气资源的钻采，应用潜力巨大，前景广阔。
本项目获授权发明专利18件（含美国发明专利2件），实用新型专利7件，软件著作权1件，发表学术论文73篇，其中SCI和EI收录30余篇，培养博士生18名，硕士生25名。总体处于国际先进水平，其中，孔底冷冻取样技术和泥浆强化制冷技术达到国际领先水平。2014年获教育部科技发明奖一等奖。
推荐该项目为国家技术发明奖二等奖。
3、项目简介
天然气水合物储量巨大，主要埋藏在海底和陆地冻土带，由于特殊的地质成藏条件（高压和低温）和复杂的地表自然环境（海洋、高海拔地区、严寒地区），天然气水合物的钻采是非常规天然气勘探开发中的世界性难题。本项目针对我国这一重大战略性技术储备需求，在科技部、国家外专局、国土资源部和中国地质调查局等部门的持续资助下，历经10年的技术攻关，研发了国际上第一套具有自主知识产权的陆域冻土带天然气水合物冷钻热采关键技术。主要发明点：
（1）首次发明了天然气水合物钻井泥浆强化制冷方法，提出了“动态强化制冷”新原理，研
制了低温泥浆强化制冷系统和无机盐高聚物耐低温钻井泥浆体系，通过同轴泥浆逆向强化对流换热技术，突破了大流量钻井液动态强化实时制冷的技术瓶颈，实现了高原缺氧地区泥浆换热效率达80%以上，系统总重量减轻54%，泥浆耐低温能力达-20℃，解决了因钻头摩擦生热导致水合物分解和因泥浆温度高导致冻土井壁坍塌的保真取样钻探技术难题。
（2）首次发明了天然气水合物孔底快速冷冻取样方法，提出了“冷冻增强型”水合物自保护效应原理，研制了干冰法和液氮法孔底快速冷冻取样装置，通过干冰快速升华和液氮气化产生的超低温能量在孔底快速冷冻样品，实现了孔底快速冷冻水合物岩心样品，冷冻样品的表面温度可达-10℃，解决了提取过程中因井内围压降低导致水合物样品分解的取样技术难题。
（3）首次发明了脉冲热激发和高压热射流开采天然气水合物的方法，提出了激振式往复热效应原理，研制了脉冲热蒸汽开采天然气水合物装置，通过热敏式多段封隔器封闭水合物目标层，利用高压脉冲蒸汽诱发冻土带裂隙型水合物分解，突破了井内产生高温高压脉冲蒸汽的技术瓶颈，蒸汽脉冲压力达4MPa，温度达250℃，成功实现了陆域冻土带水合物的试开采，解决了低品位水合物开采的技术难题。
项目获授权发明专利18件（含美国发明专利2件），实用新型专利7件，软件著作权1件，发表学术论文73篇，其中SCI和EI收录30余篇，培养博士生18名，硕士生25名。通过了科技部验收，评议等级为优秀；通过了中国地质学会组织的专家鉴定，总体处于国际先进水平，其中，孔底冷冻取样技术和泥浆强化制冷技术达到国际领先水平。先后获中国地质学会2009年度“中国地质科技十大进展”和2014年度教育部技术发明一等奖。
本成果突破了国外对我国水合物钻探取样技术的封锁，成功应用于海拔4000m的木里盆地、海拔5000m羌塘盆地和-50℃的漠河盆地冻土带天然气水合物资源勘探工程以及东北冻土区油气资源地质调查钻探工程，累计完成钻孔40余口，完成钻探进尺超过20000m。本成果填补了我国陆域水合物钻采技术的空白，成为我国陆域冻土区天然气水合物钻探的必备技术，支撑了《XXX》国家专项的顺利实施，为我国成为第三个掌握陆地冻土带水合物钻采技术的国家做出了重要贡献，取得了显著的社会效益。本技术还可推广应用于海洋水合物钻采和冻土区油气资源的钻采，应用潜力巨大，前景广阔。
4、客观评价
（1）科技部国际合作司验收意见，2010年，受科技部国际合作司委托，科技部国际科技
合作计划办公室组织专家对“天然气水合物孔底冷冻取样方法及取样器研究”项目进行验收，通过验收并评为优秀。验收意见为：研发了自主知识产权的天然气水合物主动式降温冷冻取样工艺和取样器，研制了适用我国冻土地区的耐低温钻井液和强制冷系统，成功应用于青海木里天然气水合物勘探工作中，为我国在陆地发现天然气水合物的工作做出了重要贡献，突破了国外对我国在天然气水合物取样方面的技术封锁。”
（2）中国地质学会成果鉴定意见：2015年，中国地质学会组织专家对“陆域天然气水合物冷钻热采关键技术”研究成果进行鉴定。鉴定结论为：本项目为我国陆域天然气水合物的重大发现和成功试采提供了技术支撑，社会效益显著，总体达到国际先进水平，其中孔底冷冻取样技术和泥浆强制制冷技术达到国际领先水平。
（3）中国国土资源报于2009年对本项目进行报道，评价本项目为：“研制的天然气水合物孔底冷冻取样器和钻探泥浆制冷系统，在青藏高原冻土带天然气水合物调查评价项目中发挥了重要的作用，为在青藏高原冻土带最终钻获天然气水合物贡献了一份力量。”
（4）科学时报于2010年对本项目进行报道，评价本项目为：“研制天然气水合物孔底冷冻取样器和钻探泥浆制冷系统。这两项内容的研究在此项目中起着至关重要的作用。”
（5）科技纵览于2015年对本项目进行报道，评价本项目为：“开发出一整套具有自主知识产权陆地冻土带天然气水合物冷钻热采技术。”
（6）中国科技成果于2015年对本项目进行报道，评价本项目为：“为我国陆地天然气水合物的重大发现和成功试开采提供了技术支撑，并做出了重要贡献。”
5、推广应用情况
本项目发明的方法和技术，被成功应用于天然气水合物国家专项的漠河盆地、木里盆地和羌塘盆地冻土带及天然气水合物科学钻探工程中，满足了天然气水合物钻探取样技术要求，支撑了我国陆地冻土带天然气水合物所有勘查工程，为我国在青海祁连山木里盆地首次钻获陆地天然气水合物样品和首次实现陆地天然气水合物试开采做出重要贡献。该成果还被推广应用于神华集团的“木里盆地天然气水合物资源勘探工程”。
6、主要知识产权证明目录
知识产权类别 | 知识产权具体名称 | 国家 （地区） | 授权号 | 授权日期 | 证书编号 | 权利人 | 发明人 | 发明专利有效状态 |
授权发明专利 | FORCED COOLING CIRCULATION SYSTEM FOR DRILLING MUD | 美国 | US9,062,509 B2 | 2015-06-23 | US009062509B2 | 吉林 大学 | 孙友宏，赵江鹏，郭威，徐会文，王庆华，陈晨，李国圣，贾瑞，赵建国，薛军 | 有效 |
授权发明专利 | SAMPLING METHOD AND SAMPLER FORGAS HYDRATES BY HOLE BOTTOM FREEZING | 美国 | US8,074,739 B2 | 2011-12-13 | US008074739B2 | 吉林 大学 | 孙友宏，郭威，Valery Konstantinovich Chistyakov，陈晨，张祖培，薛军 | 有效 |
授权发明专利 | 用于分段开采的热敏伞式封隔器 | 中国 | ZL201110433121.1 | 2012-12-19 | 1104786 | 吉林 大学 | 陈晨，温继伟 | 有效 |
授权发明专利 | 钻井泥浆强制冷却循环系统 | 中国 | ZL201010101730.2 | 2012-09-26 | 1048952 | 吉林 大学 | 孙友宏，赵江鹏，郭威，徐会文，王庆华， 陈晨，李国圣，贾瑞，赵建国，薛军 | 有效 |
授权发明专利 | 干冰升华孔底冷冻保压取样器及取样方法 | 中国 | ZL200910066742.3 | 2011-12-28 | 887849 | 吉林 大学 | 孙友宏，郭威，陈晨，张祖培，薛军 | 有效 |
授权发明专利 | 孔底冷冻绳索取心钻具及其取心方法 | 中国 | ZL201010184043.1 | 2013-01-30 | 1129927 | 吉林 大学 | 孙友宏，赵建国，郭威，赵江鹏，陈晨，薛军，李国圣，贾瑞 | 有效 |
授权发明专利 | 不提钻孔底冷冻绳索取心钻具及取心方法 | 中国 | ZL201210524182.3 | 2015-04-01 | 1617417 | 吉林 大学 | 郭威，孙友宏，王元，贾瑞，李冰，刘华南，刘卫卫，薛军 | 有效 |
授权发明专利 | 液氮孔底冷冻绳索取心钻具及取心方法 | 中国 | ZL201210524057.2 | 2015-02-18 | 1587687 | 吉林 大学 | 郭威，孙友宏，贾瑞， 王元，李冰，刘华南， 刘卫卫，薛军 | 有效 |
授权发明专利 | 高压热射流开采天然气水合物的方法 | 中国 | ZL201010138092.1 | 2012-09-12 | 1043245 | 吉林 大学 | 陈晨，孙友宏，房治强，高文爽，陈大勇，冯雪威 | 专利权终止 |
授权发明专利 | 热敏伞式折叠型多层封隔器 | 中国 | ZL201110433135.3 | 2013-12-04 | 1315805 | 吉林 大学 | 陈晨，温继伟 | 有效 |
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