地下储氢库井筒完整性研究现状与发展建议

孙宝江1,2，张梦军1，尹邦堂1,2，彭玉丹3，何海康4（1. 中国石油大学（华东）石油工程学院　2. 深层油气全国重点实验室[中国石油大学（华东）]3. 中国石油集团工程技术研究院有限公司　4. 中国石油西南油气田公司）

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。

关键词：氢能；地下储氢库；周期性载荷；井筒失效；水泥；密封件；环空；界面