【本站讯】近日，国家自然科学基金基础科学中心项目首席科学家孙宝江教授团队在Nature Communications上发表了题为“Review on Natural Hydrogen Wells Safety”的前沿技术研究成果。论文第一作者与通讯作者为孙宝江教授。该研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目等资助。

天然氢气作为一种由复杂地质作用生成的可再生氢气，其更低的生产成本和巨大储量被认为是未来能源格局中的重要支柱。世界范围内，美国、欧盟、澳大利亚等多个国家或组织近两年均已将地下的天然氢气勘探开发列为重点前沿性攻关项目。然而，由于低密度、低粘度以及特殊的生物和化学反应属性，天然氢气勘探开发中井筒的安全性将面临严峻挑战。

论文针对油/套管损坏、水泥/密封件失效以及环空压力过度积聚等难题（图1），揭示了氢脆、微生物腐蚀、氢-水泥反应和氢致橡胶降解等引起井筒安全问题的风险机制，给出了解决井筒安全问题应对策略，指出了井筒材料在多因素影响下的氢腐蚀机制、水泥失效机制、非金属密封材料的失效机制以及环空压力积聚机制将是未来研究的热点，并结合近期研究进展提出了具体研究方向和研究方法的建议。

图1 天然氢气开采井井筒安全挑战及产生风险机制

该论文评审专家认为：“论文解决了天然氢气开发中井筒安全关键问题，是向清洁能源过渡的关键工作。” “文章非常吸引人，因为它解决了非常前沿的天然氢气开发的安全问题。” “地下天然氢气是一种潜在的清洁能源，作者探索了其开采过程中面临的井筒安全挑战，论文的思想、论证和讨论都非常出色和新颖。”

孙宝江教授团队长期致力于油气井工程技术研究和工程实践，特别是在深水、深层钻完井中的井筒压力控制与灾害防控技术领域取得多项重要创新成果，主持国家973计划项目、国家自然科学基金基础科学中心课题和重点项目等国家级重大重点项目16项，获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、山东省科技进步一等奖等省部级以上科技奖励11项，相关成果在我国首口万米科探井“深地塔科1井”、首个自营深水大气田“深海一号”、海域天然气水合物试采工程等国家重大工程中发挥重要作用。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55773-y