氫氣被視為未來的主要能源載體。關于氫氣地下存儲,目前全球只有三個地點已成功運營,其中兩個在美國,另一個在英國,并且這三個地點都在鹽穴中儲存氫氣。本文介紹了氫能發(fā)展背景和世界地下儲氫實踐,著重分析了氫氣地下存儲關于地質(zhì)、地下化學反應、井筒完整性、氫氣采出純度以及材料耐久性問題難點。在綜合分析了美國現(xiàn)已運行兩座儲氫庫技術(shù)現(xiàn)狀的基礎上,提出了我國鹽穴氫氣地下儲庫的技術(shù)攻關方向,為我國氫氣地下儲庫建設提供重要參考。 

【文章來源】：中國井礦鹽. 2020,51(06)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

Clemens鹽穴儲氫庫井身結(jié)構(gòu)示意圖

在Moss 1號井位置，使用36“表層套管下固至159m，其他套管柱將固井至282m(蓋層頂部以下)和426m(鹽層頂部)，然后在757m深度固井直徑為13-3/8″的生產(chǎn)套管。在生產(chǎn)套管固井后，Praxair將運用水泥膠結(jié)測井。這個鹽穴將以每分鐘5292到6426升的速度注入淡水來造腔。淡水通過直徑為10-3/4″和7″的兩根懸掛油管之間的環(huán)空注入，鹵水通過7″排鹵管排出。氮氣將在排鹵作業(yè)期間作為阻溶劑注入。排鹵過程中運行的密度測井將監(jiān)測氮/鹽水界面。每周將對生產(chǎn)的鹵水進行鉀鹽分析，鉀是優(yōu)先溶解的，在鹽水中大量溶解說明鹽穴不是向各個方向均勻發(fā)展。如果鉀基線有較大變化，將注入額外的阻溶材料。如果觀察到鉀的大幅增加超過2周，則造腔作業(yè)將被關閉，并將進行聲納測量。Praxair計劃在鹽穴中提取三個30英尺長的巖芯，并對它們進行可溶性和不溶性鹽以及粘土含量的分析。巖芯還將接受聲波測試和蠕變測量。當造腔完成后，在儲存氫氣之前，將進行另一次聲納測量，以確定洞穴的體積和形狀，并將對井筒進行機械完整性測試。機械完整性測試和聲納測量將在運營開始后每五年進行一次。在運營期間，Praxair將從其位于休斯頓的辦公室提供24小時監(jiān)控。所有連接到井口的氣體、鹽水和淡水管道都將安裝緊急關閉裝置(ESD)。ESD可以現(xiàn)場或遠程激活，每年測試兩次。壓力傳感器可以根據(jù)壓力變化自動關閉ESD，并且還有一個電導率傳感器來檢測鹽水中的碳氫化合物。警報系統(tǒng)將與所有檢漏儀和壓力傳感器集成，以提供危險警告。

在壓力為8～21 MPa，氫致?lián)p傷的程度隨壓力的降低而降低，這導致鹽穴腔內(nèi)壓力不宜過高。金屬材料長期暴露在氫氣中，特別是在高濃度高壓下暴露，會使金屬材料耐久性大幅度降低。氫氣對金屬材料的影響主要為氫起泡、氫致開裂和氫蝕脆化[5]。這些現(xiàn)象的發(fā)生速度和嚴重程度受壓力、溫度、氫濃度、應力水平、金屬成分、金屬抗拉強度、晶粒尺寸、顯微組織、金屬組織中雜質(zhì)類型以及管材熱處理等多種因素的影響。氫脆化過程是由微觀結(jié)構(gòu)中存在的裂縫引起的。氫影響鋼的腐蝕疲勞性能，由于溫度變化對氫的溶解度產(chǎn)生影響，以及殘余應力和應力升高，油管接頭中的焊縫特別容易發(fā)生氫脆。由于硬脆馬氏體相的存在，這些因素會導致焊縫開裂。高強度鋼(抗拉強度在900 MPa以上)易受氫脆的影響，而低中碳鋼更耐氫脆。耐蝕合金具有良好的抗腐蝕性，適用于H2S或CO2環(huán)境下。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]國內(nèi)外地下儲庫現(xiàn)狀及工程技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 袁光杰,夏焱,金根泰,班凡生.  石油鉆探技術(shù). 2017(04)



本文編號：3286487