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非洲马里气田天然氢气勘探案例介绍及全球天然氢气勘探进展

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石油与天然气地质 2024年

作者：苏宇通金之钧刘润超王璐中国石化石油勘探开发研究院北京大学能源研究院北京大学地球与空间科学学院北京大学鄂尔多斯能源研究院

氢气作为无碳清洁能源，在实现“碳达峰、碳中和”目标方面具有无可替代的优势。目前，主要通过化工制备获取氢气，而对地质环境中天然氢气的认知相对匮乏。马里氢气田的发现为天然氢气研究提供了突破口与样本，成为世界上第一个天然氢... 详细信息

氢气作为无碳清洁能源，在实现“碳达峰、碳中和”目标方面具有无可替代的优势。目前，主要通过化工制备获取氢气，而对地质环境中天然氢气的认知相对匮乏。马里氢气田的发现为天然氢气研究提供了突破口与样本，成为世界上第一个天然氢气田。该气田的氢气纯度高达98%，引起广泛关注，不仅在科学上有着重要意义，也激发了美国、西班牙、澳大利亚等国商业公司的兴趣，纷纷启动国内或跨区域的天然氢气勘探和开发，力图实现天然氢气的工业生产。通过文献调研，本文系统总结了马里氢气田所在的陶代尼盆地的地质背景，包括地层结构和构造特征，同时对马里氢气田可能的盖层进行了介绍，这可以为未来的氢气勘探开发提供有益借鉴。不仅有助于推动地球系统过程与非生物成因气科学研究的进步，同时为可持续能源发展目标的实现提供切实可行的途径。

关键词：天然氢气氢气勘探马里非洲

全球天然氢气勘探开发利用进展及中国的勘探前景

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岩性油气藏 2024年第2期36卷 1-14页

作者：窦立荣刘化清李博齐雯孙东尹路韩双彪中国石油勘探开发研究院北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

在全球能源脱碳背景下,天然氢气作为一种一次能源,因其零碳、可再生的优点而备受关注,但中国目前还未开展专门针对天然氢气的勘探工作。通过介绍全球已知高含量天然氢气(体积分数大于10%)气藏的主要形成地质环境及成因类型,系统总结了... 详细信息

在全球能源脱碳背景下,天然氢气作为一种一次能源,因其零碳、可再生的优点而备受关注,但中国目前还未开展专门针对天然氢气的勘探工作。通过介绍全球已知高含量天然氢气(体积分数大于10%)气藏的主要形成地质环境及成因类型,系统总结了天然氢气富集的有利地质条件,并结合国外天然氢气的勘探开发现状,评价了中国天然氢气的勘探前景。研究结果表明:(1)全球高含量天然氢气主要发育于蛇绿岩带、裂谷和前寒武系富铁地层中,且以无机成因为主,富铁矿物的蛇纹石化过程是天然氢气最主要的成因来源,其次为地球深部脱气和水的辐解。(2)优质的氢源与良好的运移通道是氢气富集的前提,而盖层的封盖能力是天然氢气能否成藏的关键要素;天然氢气作为伴生气时,传统盖层对其具备封盖能力,但当其含量较高时,传统盖层可能难以形成有效封盖;裂谷环境、蛇绿岩发育区以及断裂发育的前寒武系富铁地层是富氢气藏的勘探有利区。(3)国外多个国家和地区已制定了天然氢气的勘探开发和利用计划,其中,马里已实现天然氢气的商业开采,美国、澳大利亚也已成功钻探天然氢气勘探井。(4)中国高含量氢气区与富氢地质条件高度匹配,天然氢气勘探前景良好,郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区、阿尔金断裂带及两侧盆地区、三江构造带—龙门山断裂带及周缘盆地区的天然氢气勘探潜力较大;中国应尽快开展天然氢气普查工作,加强氢气成藏过程研究和潜力评价,并进行勘探技术、开采分离技术和储运技术的攻关,为天然氢气的大规模开发利用做好技术储备。

关键词：新能源天然氢气无机成因地球深部脱气水辐解蛇绿岩带裂谷前寒武系富铁地层郯庐断裂带阿尔金断裂带三江构造带—龙门山断裂带

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渤海湾盆地沾化凹陷BYP5导眼井古近系沙河街组三段下亚段岩心富氢气逸散气特征及其地质意义

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石油实验地质 2024年第5期46卷 979-988页

作者：李志明刘惠民刘鹏钱门辉曹婷婷杜振京李政包友书蒋启贵徐二社孙中良刘雅慧中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室江苏无锡214126 中国石化油气成藏重点实验室江苏无锡214126 中国石化胜利油田分公司山东东营257015 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015

BYP5导眼井是为探索渤海湾盆地沾化凹陷渤南深洼带较高热演化区古近系沙河街组三段下亚段(沙三下亚段)含油气性而部署的一口取心井,取心段深度介于4267.0~4338.1 m。为揭示取心段含油气性特征,开展了典型样品冷冻密闭碎样热解和岩心逸... 详细信息

BYP5导眼井是为探索渤海湾盆地沾化凹陷渤南深洼带较高热演化区古近系沙河街组三段下亚段(沙三下亚段)含油气性而部署的一口取心井,取心段深度介于4267.0~4338.1 m。为揭示取心段含油气性特征,开展了典型样品冷冻密闭碎样热解和岩心逸散气的收集定量与组分分析。研究结果认为:取心段总体是一套富有机质、富碳酸盐矿物的优质烃源岩,成熟度(Ro)约1.2%,热演化过程中应曾发生了高效生排烃作用,导致其现今游离烃(S1)和氢指数(IH)均较低;岩心逸散烃气含量总体不高,主要介于0.001~0.01 cm^(3)/g,均值为0.005 cm^(3)/g,逸散烃气相对高值段与热解游离烃(S1)相对高值段基本一致;逸散气组分主要由CH_(4)、CO_(2)、H_(2)、C_(2)H_(6)组成,其中H_(2)摩尔百分数介于1.08%~19.23%,平均7.09%,具有富氢气特征。H_(2)与CO_(2)具有明显正相关性,与CH_(4)具有明显负相关性;逸散气应属原位滞留的气体,氢气的形成可能与有机质热解过程中异质键的裂解和去甲基化作用有关,建议加强有机质热裂解成因天然氢气的形成机制、地质勘查与评价研究,为该类型天然氢气的勘探部署决策提供依据。

关键词：天然氢气岩心逸散气沙三下亚段古近系沾化凹陷渤海湾盆地

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松辽盆地富氢天然气地质调查与研究

大庆石油地质与开发 2024年第3期43卷 7-16页

作者：孙龙德冯子辉江航曾花森多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室黑龙江大庆163712 中国石油天然气集团有限公司北京100007 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 中国石油勘探开发研究院北京100083

氢能是全球能源转型发展的重要载体,与人工制氢相比,天然氢气的开采不仅具有成本上的优势,也是实现能源完全脱碳的关键。松辽盆地作为大型陆内裂谷盆地,具备勘探天然氢气的潜力。首次系统梳理松辽盆地北部中下部含油气组合和深部含气组... 详细信息

氢能是全球能源转型发展的重要载体,与人工制氢相比,天然氢气的开采不仅具有成本上的优势,也是实现能源完全脱碳的关键。松辽盆地作为大型陆内裂谷盆地,具备勘探天然氢气的潜力。首次系统梳理松辽盆地北部中下部含油气组合和深部含气组合中天然氢的含量,分析天然氢气的空间分布特征,初步探讨了天然氢气的来源、形成机制及控制因素。结果表明:松辽盆地含氢天然气(φ(H_(2))>1.0%)在中央坳陷区普遍发育,氢体积分数为1.00%~85.54%,其中富氢天然气(φ(H_(2))>10.0%)主要在深部含气组合,试气产量在微量和1444 m^(3)/d之间,沿控陷断裂附近分布;松辽盆地天然氢气主要来源于深部富铁岩层的水-岩作用,氢气的形成和供给具有可持续性,具备形成天然氢气聚集的物质基础;基底以上富氢气藏的形成受沟通至地幔的控陷断裂、深大断裂控制,油藏和天然气藏对富氢气体有稀释和破坏作用,未来天然氢气藏的勘探应该避开油气充注的有利区;深化对盆地深部壳-幔结构及无机地球化学作用过程的认识,是未来松辽盆地天然氢气勘探的重要科学议题。研究成果可为松辽盆地天然氢气的勘探提供理论指导。

关键词：松辽盆地天然氢气成因机制水−岩作用蛇纹岩化作用

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氢气的制取与固体储集研究进展

天然气工业 2021年第4期41卷 124-136页

作者：王璐金之钧黄晓伟北京大学能源研究院 100871 北京大学地球与空间科学学院 100871 中国石化石油勘探开发研究院中国地质大学(北京)能源学院

氢气是一种优质燃料,也是一种清洁和可持续的能源。目前全球氢能发展已迈入新的阶段,欧美日韩和我国都在加紧战略布局。为了加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,通过文献调研的方式研究了氢气在地下的生成机制及分布、氢气的人工制... 详细信息

氢气是一种优质燃料,也是一种清洁和可持续的能源。目前全球氢能发展已迈入新的阶段,欧美日韩和我国都在加紧战略布局。为了加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,通过文献调研的方式研究了氢气在地下的生成机制及分布、氢气的人工制取及储集尤其是固体储氢等若干问题。研究结果表明:①氢气在地下的生成机制目前尚未明确,被认为主要与超镁铁质岩的蛇纹石化有关,此外也与水的辐射分解、断层机械摩擦等有关,氢气浓度高的气田主要分布在大陆裂谷系、火山岩广泛分布的沉积盆地等;②目前工业制氢主要采用甲烷气制氢和电解水制氢,而最理想的方法则应为太阳能制氢和生物制氢,但在目前的技术条件下还难以达成,实验室在一定的温度、压力条件下可以通过橄榄岩的蛇纹石化得到氢气;③固体储氢是通过吸附氢气或使氢气与材料反应来达到储氢目的的方式,然后通过加热或减压方式来释放氢气;④固态储氢密度可达相同温度、压力条件下气态储氢的1000倍左右,能很好地解决传统储氢密度低的问题且吸放氢速度适宜,具有安全性高的优点,目前的固态储氢材料主要有碳质储氢材料、合金储氢材料和络合物储氢材料等。结论认为,氢能产业目前在我国尚处于起步阶段,技术和成本是决定制氢和储氢的关键因素;基于现状,应将氢能与可再生能源技术有机结合,以实现“灰氢”到“绿氢”的转化。

关键词：氢能蛇纹石化天然氢气制氢固体储氢合金储氢络合物储氢储氢密度

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