中国页岩气研究与发展20年:回顾与展望

摘要:中国页岩气科学研究和勘探开发已历经20 年,创新形成了以中国南方海相页岩气富集规律为代表的诸多理论与认识,支撑了国内页岩气产业健康快速发展,2023 年中国页岩气产量达250×108 m3,在当年全国天然气总产量中的占比超过10%,页岩气已经成为中国天然气产量增量的主力军之一。为了给中国页岩气产业高质量发展提供借鉴和参考,系统回顾了国内页岩气科学研究和勘探开发历程,归纳总结了富有机质页岩发育机理、页岩气优质储层特征及其成因机制、页岩气源—储协同演化机制、页岩气赋存机理与含气性评价、页岩气富集高产机理与评价、页岩气储层改造、页岩气开采等理论和技术进展,分析研判了面临的技术难题和挑战,指出了海相/ 陆相/ 海陆过渡相页岩气富集高产机理、基于动态演化过程的页岩气富集区评价方法、低丰度页岩气高效开发技术以及提高页岩气采收率技术等4 个亟需攻关的研究方向。进而针对中国页岩气商业化勘探开发所面临的挑战,提出以下建议:从新区新领域、老区挖潜及提高采收率现场试验等方面开展页岩气勘探开发攻关探索,以期早日实现中国页岩气多领域多层系、由点到面的大突破和大规模高效勘探开发,全方位推进中国页岩气革命,提升能源高效供给能力,保障国家能源供应安全。

我国长输天然气用管线钢的发展现状与趋势

摘要: 随着国内天然气管道的大规模建设,我国长输天然气用管线钢及钢管的生产制造技术也迅速发展并达到世界先进水平。天然气管道仍将朝着高强度、大口径、高压力、大壁厚、低温服役等方向发展,对高钢级管线钢特别是抗大变形管线钢、低温环境用管线钢等提出了更高的要求。本文着重从管线钢的合金成分体系、组织类型、轧制工艺的演变及其与管线钢的性能间的关系等角度,对高钢级管线钢、抗大变形管线钢及低温环境用管线钢的发展现状进行了综述,并结合目前应用中存在的一些问题对我国长输天然气管道用钢的发展趋势进行了探讨。

中国石化工程科技2035发展战略研究

摘要:本文在把握国内外石化工业和工程科技发展趋势、研判我国2035 年经济社会发展前景、预测我国重大战略需求的基础上,提出了2025 年和2035 年我国石化工程科技发展的战略思路、战略目标、重点任务和措施建议。

多元化氢储能技术路径与系统优化研究进展

摘要:随着可再生能源规模化发展,其波动性与时空不匹配问题日益凸显。氢能因具有高能量密度、长期储存和灵活转化等优势,成为协调可再生能源时空分布的重要载体。然而,氢储能系统仍面临制氢响应慢、储运成本高、多场景适配性差等挑战。为此,基于“源- 储- 用”协同视角,系统梳理了氢储能在可再生能源系统中的应用现状与发展路径,分析了主流储氢技术的特性、挑战及其与可再生能源系统的匹配适应性,归纳了系统协同控制、容量配置优化及全链条经济性评价等方面的集成优化进展,展望了未来氢储能在可再生能源系统中的发展趋势。研究结果表明:①不同储氢技术各具优缺点,在实际集成中需综合考虑可再生能源的时空分布、负荷特性及地理条件进行选型与容量优化;②通过协同控制策略与容量优化配置,可提升系统运行的经济性与可靠性;③当前系统发展仍面临制氢动态响应滞后、储运成本高昂及多场景适配性不足等瓶颈,需重点攻关。结论认为,未来应通过关键技术突破与系统多环节协同优化,推动氢储能实现规模化、低成本应用,从而为高比例可再生能源系统的稳定、高效与经济运行提供重要支撑,也为相关系统的设计与集成提供理论与技术参考。

高熵合金氢化物的研究现状与展望:储氢解决方案的新视角

摘要:氢能作为清洁能源载体,其规模化应用受限于储氢材料性能瓶颈,传统储氢合金存在储氢容量低、动力学缓慢或循环稳定性差等问题,而高熵合金凭借多主元协同效应在储氢领域展现出独特潜力。为此,通过文献综述、性能量化对比、成分-结构-性能关联分析及经济性评估,系统探究高熵合金储氢材料的相结构、化学成分与合成工艺及热处理对储氢性能的影响机制,并评估其产业化可行性。研究结果表明:①性能对比上,高熵合金室温下可逆储氢容量可达3.54%,显著优于传统合金,且具有“自活化”特性,吸氢速率显著提升;②相结构方面,BCC 相结构有利于提高储氢容量,C14 Laves 相动力学优异但储氢容量较低;③成分调控上,Ti、V、Zr 等元素促进BCC 相形成,Al、Cr、Ni 等有助于调节相稳定性与氢扩散行为,多元素协同可实现性能平衡;④合成与热处理方面,真空电弧熔炼可提升材料纯净度,机械合金化细化晶粒,适宜退火处理可缩短活化时间、优化微观结构。结论认为,高熵合金在储氢性能上呈现显著优势,并具备多维度可调性,为发展下一代高性能储氢材料提供了理论与实验基础。

地下储氢库井筒完整性研究现状与发展建议

摘要:地下储氢库作为大规模储氢的核心技术方案,展现出广阔的应用前景。但地下储氢库井筒受周期性载荷、氢气反应性与氢气高渗透性的耦合作用影响面临失效风险。为此,重点梳理了地下储氢库运行期间井筒可能出现的失效类型,系统阐明了周期性注采过程与氢致井筒部件损伤之间的耦合作用机制,并在此基础上提出针对性的防控建议与未来研究方向。研究结果表明:①地下储氢库主要井筒失效类型包括注采循环与氢协同作用下的井筒金属部件损伤、非金属密封件失效、水泥环的密封完整性失效;②现有防护材料(如表面涂层、抗氢合金、高分子复合材料)可在一定程度上缓解氢脆、微生物腐蚀及弹性体失效,但在真实复杂工况下的长期有效性尚未得到充分验证;③基于多物理场耦合框架,引入套管氢脆临界应力,建立的环空压力预警阈值计算方法进一步明确了环空压力安全边界;④地下储氢库井筒失效的防治需要从管柱氢脆防治、抗氢材料研发、氢-水泥环相互作用机制及完整性智能监测、环空压力管理等多方面持续开展工作。结论认为,地下储氢库井筒失效是多因素耦合作用的结果,未来研究应基于实际工况构建覆盖材料、结构、监测的完整性技术体系,为地下储氢库安全运行提供理论支撑与工程指导。

天然氢气资源分布特征、勘探开发技术现状与挑战

摘要:传统化石能源的使用影响可持续发展,而天然氢气因热值高、零排放、价格低,被视为理想的清洁能源,目前已在多地发现天然氢气。但天然氢气藏专属勘探开发技术尚未成熟,系统性钻探实践较为有限,制约了中国天然氢气资源商业化开发利用。为此,分析了天然氢气藏的成因与分布、国内外勘探开发技术发展现状与挑战,展望了中国天然氢气藏勘探开发前景。研究结果表明:①天然氢气主要源于地核地幔脱气、蛇纹石化、水的辐解等地质作用,经断层裂缝向上扩散并聚集、形成天然氢气藏,是消耗- 补充的动态过程;②天然氢气藏勘探需结合遥感、地球化学、地球物理、测井等技术,在传统油气勘探方法基础上改进,研发更高灵敏度的传感器等以提高探测精度和效率;③天然氢气藏安全钻探需开发新型抗氢脆钻杆、井口装置、套管等全套钻具,以及专用钻井液添加剂和体系,并结合随钻录井技术实时分析地层特性和氢气显示,建立实时井控与钻井优化方法。结论认为:中国具备天然氢气成藏地质环境,通过对天然氢气成藏机理、分布特征的深入认识和勘探开发技术的创新,有望较快实现天然氢气资源商业化开发利用。

天然氢地面集输及处理工艺关键技术现状与展望

摘要:天然氢作为一种直接赋存于地下的氢源,因其潜在的低成本与低碳足迹特征,正成为国际能源领域关注的新兴方向。目前国内外对天然氢从井口到外输全过程的地面集输与处理工艺研究相对薄弱、相关技术体系尚不成熟,制约了天然氢资源的开发利用。为此,系统梳理天然氢地面工程相关技术现状与标准,结合全球天然氢开发实例开展针对性研究。研究结果表明:①天然氢生产的非稳态特征及气质高度异质性决定了其地面集输与处理流程需采用差异化配置与多技术耦合的工程模式,单一分离或提纯技术难以实现经济与效率兼顾;②鉴于天然氢共生组分物性相近带来的单一分离技术局限性,通过多种分离技术分级组合与协同运行,可有效平衡分离深度、能耗与设备规模,实现氢气高回收率与氦气高附加值利用;③天然氢地面工程系统的整体性能受产品规格、分离深度与外输方式等协同约束,需在开发早期同步开展产品定位、处理流程与储运路径的一体化设计,以减少重复建设并提升全生命周期经济性。结论认为,天然氢地面工程系统应以分阶段开发、多产品协同和工艺柔性配置为核心原则,推动形成适应气质组分波动和产量非稳态特征的集输与处理技术体系,为天然氢的规模化开发利用及相关标准制定提供参考。

中国含油气盆地富氦资源分布规律及勘探方向

摘要:中国氦气资源短缺,加大富氦资源勘探力度是解决这一问题的关键,但目前针对富氦资源分布规律与勘探方向的系统研究仍较为薄弱。为此,基于中国主要含氦气田的地球化学特征、天然气储量丰度及氦气含量等关键数据,结合富氦气藏的区域分布、层位特征与成因类型,系统总结了中国富氦气藏的分布特点与规律,并提出富氦气藏勘探方向。研究结果表明:①中国氦气资源分布广泛但整体品质偏低,天然气储量丰度与氦气含量呈显著负相关,富氦气藏数量少、规模小,仅少数气田具备提氦价值;②富氦气藏呈现层位分散、类型多样、天然气成因多元的特征,氦气来源以壳源为主,东部盆地受构造活动影响存在不同程度幔源氦混入,整体呈现东西分带性,与区域大地构造格局密切相关;③富氦资源集中分布于中西部含油气盆地,发育于古老基底之上经大幅抬升的构造活动带,与古老地下水发育区相伴,氦、氮呈富集耦合特征,多分布于封盖能力较弱的低- 常压带。结论认为,中国富氦资源勘探应聚焦中西部古老基底发育区,优先选择基底断裂发育、后期构造运动抬升幅度较大、天然气为中- 低丰度的常压/ 负压区域,同时可将富氮气藏作为富氦气藏的勘探指示标志。

迈向绿氢时代:中国氢能产业系统诊断与政策重构

摘要:2025年以来,中国氢能产业遭遇项目退潮、示范不及预期等阶段性困难,折射出能源转型的多维复杂性,亟需深入剖析问题根源,明确发展路径。为此,梳理中国氢能产业发展现状,构建了“能源安全- 产业迭代”双轮驱动分析框架,基于国际典型政策、国内产业数据、成本模型及560 余项政策文本的量化分析,从技术、资本、政策三个维度剖析产业面临的核心约束,并提出系统性优化路径。研究结果表明:①中国发展氢能的核心目标在于保障国家能源安全、推动能源体系低碳转型,尽管产业整体已跻身全球第一梯队,但尚未完成从示范应用向商业化规模化发展的关键跨越;②现行氢能政策体系虽覆盖面广、供给充足,但存在政策碎片化、不同层级间协同性不足等突出问题,难以形成有效合力,制约了氢能产业化规模化发展;③氢能产业面临的发展困境可归结为技术经济瓶颈与制度性障碍两大维度,商业链无法在综合挑战下实现闭环。结论认为,中国氢能产业发展需要完善顶层设计,破解体制障碍;创新政策工具,驱动商业循环;促进区域协同,优化产业生态,加速将中国的可再生能源优势与市场优势转化为氢能产业的核心竞争力和全球领导力。