天然氣水合物——又稱可燃冰，是資源潛力巨大的非常規天然氣資源，但商業化開採一直卡在“產能低、成本高、穩產難”的瓶頸上，距離商業化開發尚有較大差距。

但，海洋可燃冰富集區下方，往往還藏着淺層氣與深層氣，形成多氣源天然氣水合物儲層。基於此，一個大膽的想法由此誕生：既然海上平台已經建了，何不“一箭三雕”——把可燃冰、淺層氣、深層氣一起開採?也就是説，依託現有海上平台聯合開發可燃冰、淺層氣和深層氣(多氣合採)，有望突破水合物產能瓶頸、提升深海能源開發效率。

然而，三種氣同時抽，會不會互相干擾?協同效益真的能“1+1+1>3”嗎?哪些儲層條件適合合採，哪些反而會適得其反?現有研究多聚焦單一水合物開採，對多氣合採的協同效應、層間干擾機制及增產技術適用性尚缺乏系統認識。

圖1 海洋多氣源天然氣水合物儲層聯合開採示意圖

近日，清華大學深圳國際研究生院訾牧聰團隊在《應用能源》(Applied Energy)發文，圍繞海洋多氣源天然氣水合物儲層聯合開採開展系統綜述，搭建了該領域的研究前沿分析框架，凝練了核心科學問題，並對技術發展方向進行了研判，為多氣合採的後續研究與工程實踐奠定了基礎。綜述重點分析了多氣合採的協同開採效應與層間干擾機制，指出不同氣源開採雖具有資源互補性，但協同增益的效果並非必然，其受儲層條件、隔層性質和開發方案等因素制約。針對領域缺少統一評價方法的問題，綜述引入基於能量效率的協同係數，建立了涵蓋產氣能力、能量效率、開發效率、經濟性及工程環境風險的分層評價流程，為判別多氣合採的協同開採效應提供了分析思路。

圖2 多氣合採協同開採效應分層評價流程圖

在層間干擾方面，綜述釐清了多氣合採利弊共存的干擾機理，從結構連通性、壓力擾動強度和熱補給能力三個維度構建了層間干擾分析框架，並對現有水合物增產技術進行了適用性評價，指出CO2注入在提高採收率、調控層間干擾和碳封存方面具有進一步研究潛力。

圖3 多氣合採層間干擾機制及參數影響：(a) 層間干擾響應;(b) 水合物開採對下伏氣藏及隔層的影響;(c) 下伏氣藏開採對水合物藏的影響;(d) 隔層滲透率對二氣合採適用性的影響;(e) 不同儲層條件下氣水比與產量損失關係

基於系統性的前沿梳理，綜述明確了當前研究瓶頸與未來主攻方向：多氣合採目前仍主要處於理論與數值模擬階段，後續需進一步明確協同開採效應與層間干擾的主控因素及臨界條件，加強多尺度實驗、THMC+S多物理場耦合模擬與現場驗證，發展分層調控與風險監測技術，為多氣合採工程應用提供支撐。

相關成果以“前景與挑戰：天然氣水合物與淺層及深層天然氣聯合開採能否在海洋天然氣開發中實現‘1 + 1 + 1 > 3’?”(Prospects and challenges: Can co-production of natural gas hydrate with shallow and deep gas achieve “1 + 1 + 1 > 3” in marine gas exploitation?)為題發表於《應用能源》(Applied Energy)。

論文通訊作者為訾牧聰，第一作者為清華大學深圳國際研究生院2025級碩士生陳靜瑜，其他作者還包括清華大學深圳國際研究生院陳道毅教授、2023級博士生葉鴻宇、博士後王令頒。研究得到了國家自然科學基金、深圳市科技計劃項目、廣東省海洋經濟發展(六大海洋產業)專項資金等項目的資助。