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。

深层页岩气水平井井筒瞬态传热特性及降温策略

摘要:在四川盆地南部深层页岩气长水平井钻井过程中,旋转导向工具在地层温度超135 ℃时频繁失效,严重制约“一趟钻”技术实施,而传统降温措施随井段延伸受地层传热与循环摩阻影响加剧,工具适用性面临挑战。为此,基于能量守恒原理,建立了考虑钻头破岩、钻柱旋转、喷嘴水力耗散及循环摩阻等多热源耦合的井筒- 地层瞬态传热模型,系统分析了钻井参数、钻具结构及短起下钻循环工艺对井筒温度的影响,揭示了高温环境下井筒多热源耦合传热机理,进而提出了有效的降温调控策略。研究结果表明:①径向热传导是影响深井温度场计算的关键因素,忽略该效应将导致最高1.63% 的井底温度预测误差;②采用Ø139.7 mm 钻杆替代Ø127.0 mm钻杆可使井底温度降低3.2 ℃ ;③将钻柱内壁涂层热导率由45 W/(m·℃) 降至1 W/(m·℃) 时,理论最大降温幅度可达21 ℃ ;④现场应用证实,“短起下钻循环20 min+循环排量15 L/s”的协同降温策略可使井底温度实测降低3.0~5.2 ℃,与模型预测值4.5 ℃高度吻合。结论认为,该研究成果量化了多热源耦合传热规律及各项降温措施的效能,为高温环境下深层页岩气长水平井钻井提供了可靠的理论依据与可操作的温控策略,对保障深层页岩气安全高效钻进具有重要意义。

中国石油物探主体技术进展与展望

摘要:近二十年来,中国石油油气勘探开发面临中浅层勘探程度高、新增储量资源劣质化、老油气田开发效益持续下滑、复杂领域勘探开发对物探技术的依赖性大幅度提高等多重挑战,高精度物探技术和高品质地震资料成为突破瓶颈的关键。为此,以中国石油物探技术发展与工程应用为研究对象,系统梳理“双复杂”构造、隐蔽岩性油气藏、老油田开发三大领域物探技术研究进展,并展望前陆冲断带、深层- 超深层、隐蔽油气藏、非常规油气、油气开发等核心领域物探技术发展前景。研究结果表明:①中国石油已形成以“两宽一高”(宽方位、宽频、高密度)地震采集+真地表全深度地震成像、“两宽两高”(宽方位、宽频、高密度、高保真)地震采集+“双高”(高分辨率、高保真)地震资料处理+储层定量预测、井地联采(井中和地面地震联合采集)+协同成像处理(井中和地面地震协同成像)为核心的物探主体技术;②攻关技术被广泛应用于塔里木盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等油气勘探开发中,有效提高了地震资料的信噪比和分辨率、复杂构造成像精度和复杂储层的刻画能力,有效支持了重大勘探部署、开发方案调整、地质- 工程一体化,为中国石油实现储量高峰增长和产量稳步上升做出了突出贡献;③未来物探技术发展应着重攻关前陆冲断带、深层- 超深层、隐蔽油气藏、非常规油气、油气开发等领域。结论认为,研究成果可为中国油气物探技术发展指明方向,在“十五五”期间,为满足新形势下油气勘探开发需求,物探技术将围绕数字化、智能化、定量化方向发展,重点发展智能物探、井地一体化地震成像与反演、油藏地球物理等全新一代物探技术。

CO2输送管线建设及研究进展

摘要:碳捕获、利用与封存技术(CarbonCapture,UtilizationandStorage,CCUS)作为当前实现化石能源近零排放的唯一途径,对大幅减少CO2排放、助力实现我国“双碳”战略目标至关重要。其中,作为连接CO2捕获地和储存地的大规模、长距离CO2输送管线对确保CCUS项目的高效运营具有决定性作用。本文以CO2的相态特征及输送状态为切入点,梳理了国内外重要CO2输送管线工程建设情况,总结了含水量、杂质气体及输送工艺等因素对CO2输送管线内腐蚀行为的影响机理和耐蚀管材、涂层及缓蚀剂等防腐蚀方法的研究进展,并对未来CO2输送管线的发展方向进行了展望。与CCUS项目需求和国际上成熟的CO2输送管线技术相比,我国在长距离、大规模的CO2输送管线建设和经验等方面仍存在一定差距,亟须深化超临界CO2输送管线技术的工程实践研究。当前,CO2输送管线的研究多集中在实验室环境中,且部分研究结果存在差异,无法有效指导我国的CO2输送管线建设及实际工程应用,亟须建立中试实验平台并开展大量实验研究,揭示实际复杂工况环境下多因素的交互作用机制;此外,建议采用高性价比的双金属复合管,并研发配套新型高效耐蚀涂层和缓蚀剂,以形成CO2输送管线成套防护新技术。

耐微生物腐蚀含Cu抗菌石油套管钢的研究进展

摘要:当前微生物腐蚀对油气开采安全构成了严重威胁,传统石油套管防护技术存在一定环境风险和成本高的问题。含Cu抗菌石油套管钢通过合金化设计,利用纳米ε-Cu析出相的多重机制( 如细胞膜损伤、酶活性抑制和DNA氧化损伤)实现长效抗菌,为解决微生物腐蚀问题提供了创新方向。分析了硫酸盐还原菌、铁氧化菌及腐生菌等细菌的腐蚀机理,阐述了含Cu抗菌石油套管钢中Cu元素的抗菌作用原理,抗菌性能主要源于纳米ε-Cu相的Cu2+缓释及其与微生物的多重作用机制。总结了含Cu抗菌石油套管钢中合金化元素对耐蚀性能的影响,指出抗菌元素和耐蚀元素的合理搭配与含量控制对提高抗菌石油套管钢的耐蚀性能具有重要意义。提出了含Cu抗菌石油套管钢的设计思路和多尺度调控方案,以实现抗菌性能与力学性能的协同优化。同时,探明了含Cu抗菌石油套管钢抗氢致开裂性能源于CuS/FeS 复合膜的氢渗透抑制及纳米ε-Cu析出相的氢捕获作用。总结了含Cu抗菌石油套管钢的研究瓶颈,包括焊接性能、铜脆问题和长周期抗菌性能失效问题,并展望了其未来发展方向应聚焦于成分优化、工艺优化、表面改性及绿色智能化等,旨在为油气工业领域耐微生物腐蚀油套管钢的应用提供指导。

大模型时代的石油化工行业高质量数据集:挑战与机遇

摘要:通用大模型性能的提升与开源生态的完善,正推动人工智能迈入行业深度赋能的新阶段。石油化工行业作为典型的流程工业,长期运行中积累了海量原始数据。然而,这些数据普遍存在碎片化、非结构化和标注不足等问题,难以直接用于大模型训练。因此,通用大模型在石化专业知识的理解和应用上仍存在局限,幻觉问题频出,制约了其在石化行业的应用。聚焦大模型在石化行业应用的关键——行业高质量数据集,系统梳理了石化行业高质量数据集建设面临的挑战与机遇。结合行业数据特征,提出了一个面向石化行业高质量数据集建设与应用的通用框架,旨在为石化行业构建适用性强、可扩展的高质量数据集体系,最后探讨了数据集赋能行业应用的前景与发展方向,以促进大模型与石化行业的深度融合与应用。

天然气掺氢输送管线钢氢脆敏感性研究进展

摘要:天然气掺氢输送可实现低成本、大规模、持续性氢能供给。在高压氢气环境中管道表面吸附的氢原子会因浓度梯度驱动而扩散到管材内部,导致氢脆。管线钢的氢脆过程复杂,其钢级、表面缺陷、组织缺陷及腐蚀环境和运行工况等均会影响氢脆敏感性的变化规律与机制。探究现役天然气长输管道与氢气环境相容性特征,对预防和控制氢脆的发生、保障掺氢管道的安全运行具有重要意义。简述了在天然气掺氢输送过程中氢的来源及其渗透过程,概述了氢脆机理的主要发展历程,重点分析了管道内外缺陷、服役环境(氢浓度、温度、应力状态)以及合金元素(铜、钒、钼、铌)等因素对管线钢氢脆敏感性的影响,最后对天然气掺氢输送管线钢氢脆敏感性的研究方向进行了展望。