观察丨枯竭油气藏变身“储氢宝盒” 解锁大规模地下储氢新路径

来源：中国电力报 时间：2025-05-07 17:23

中国电力报记者 赵悦婧

　　随着氢能地位的提高及制氢技术的发展，大规模、长周期储氢的重要性日益凸显。

　　作为油气勘探开发的“退役阵地”，枯竭油气藏因结构完整、密封性强，天然适配氢气存储，且可直接复用原有基础设施，大幅降低建设成本。同时，其地理位置多靠近现有能源产业链，便于氢气运输与消纳，兼具环保与经济性，正成为我国破解大规模储氢难题的重要方向。

　　地下储氢面临多重技术挑战

　　被誉为“21世纪终极能源”的氢能，其重要性不言而喻。

　　“根据今年最新的数据，我国氢产量中超过90%都是灰氢。”据中国科学院武汉岩土力学研究所研究员王同涛介绍，其团队在调研中发现，近50%的灰氢没有得到有效利用。

　　“就像火炬塔点了天灯，有的甚至排到上空变成温室气体。重要原因是缺乏大规模的储运设施，无法实现互联互通，同时没有合适的消纳路径，导致重要的资源和能源浪费。”王同涛说。

　　国内外研究成果表明，地质储氢是大规模、安全、经济的储氢方式。地下储氢库起源于20世纪70年代，是一种利用天然或人工构造空间储存氢气的地下设施，主要分为三类，盐穴、含水层和枯竭油气藏储氢库。

　　枯竭油气藏是指已采尽原有油气资源的地下储层。这类储氢库利用现有的地下空间和地层压力差，具有容积大、密封性好、分布广等优点，同时可大量利用现有地面地下设施，降低前期建设成本。

　　尽管这一技术路径具备天然优势，但实际操作中仍存在技术难题。

　　比如，“储能地质体多尺度渐进破坏表征难。”据王同涛介绍，与传统单向开采的油气藏不同，地下储能过程涉及多相流体的动态注采，且注采模式需适配管网调度、消费需求及贸易采购等，具有强随机性。此外，储能地质体物性复杂，有多孔介质的，也有盐岩结构的，如何对它的破坏进行预测、预防，以确保地下储能库的运行安全，这是在理论机理上的第一个挑战。

　　再如，“在地质储氢中，其力学、化学、生物学的作用机制是什么有待攻克。”王同涛解释，2025年1月1日正式施行的《中华人民共和国能源法》首次将氢能纳入能源管理体系，标志着氢能从“危险化学品”到“能源”的身份转型。但受限于此前氢能作为危化品的管理限制，关键试验装置缺失，现场中试难以开展，长期缺乏实际数据积累。

　　“在地下储氢就像把氢气放入一个神秘的‘黑匣子’，‘黑匣子’内的压力变化、化学反应、微生物活动都会影响氢气的安全和数量，但目前尚未得知这三个‘机关’是如何联动的。”这是专家学者的同识。

　　“同时我们通过调研发现，氢气本身活性也很强，在元素周期表里面是排在第一位的，所以耗氢的机理机制目前也尚不清晰。”王同涛说。

　　枯竭油气藏储氢具备资源优势

　　油田拥有枯竭气田，这是建设地下储氢库的资源优势。“利用枯竭油气藏现有的地下空间和地层压力差，具有容积大、数量多、地质认识程度高、密封性好、分布广等优点。”中国工程院外籍院士陈掌星表示，枯竭油气藏是极具潜力的地下储氢的地质结构。

　　首先是库容大、可承高压。记者在第八届中国国际管道会议主旨论坛中了解到，经过数百万年形成的储层，如疏松多孔的砂岩或具有层状结构的页岩，天生具备强大的气体容纳能力；而上方致密的盖层，如盐岩、泥页岩十分坚固，能够承受数十兆帕的压力，阻止气体泄漏。这种“储层+盖层”的黄金组合，可为氢气量身定制的地下容器。

　　其次是区域协同效应。《中国氢能发展报告（2025）》（以下简称《报告》）显示，2024年，三北地区占全国氢气产量超50%，内蒙古、山西、陕西、宁夏等地区氢气产量均排名靠前。

　　同时，《报告》披露，截至2024年底，全国各地累计规划建设可再生能源电解水制氢项目超600个，主要分布在西北和华北地区，合计占全国已建成产能近90%。

　　“枯竭油藏群恰好位于风光资源富集区与高耗能工业带的交汇地带。”业内专家认为，地理上的天然适配，正在催生“可再生能源制氢—枯竭油藏储氢—工业用氢”的闭环生态。

　　此外，油气开采过程中积累的工程技术，也为储氢提供了现成的解决方案。

　　但据IEA的统计，全球有50%的储氢项目处于概念论证阶段，少数处于试验和运营阶段。

　　不过据记者了解，针对枯竭油气藏的微生物、耗氢反应机制及调控方法，杨春和院士团队已与清华大学联合展开相关研究，分布式储氢关键技术突破研究工作也已展开。

　　“氢气进万家，实现氢能社会，这不是童话故事。”杨春和院士说。

　　责任编辑：沈馨蕊