[发明专利]咸水层储氢库注采系统及方法

说明书

本发明公开一种咸水层储氢库注采系统，涉及氢气储气库技术领域，主要包括注气井和采气井，其中，所述注气井伸入咸水层的底部，以注入氢气；所述采气井伸入所述咸水层的顶部，以采集氢气；所述注气井与所述采气井通过所述咸水层连通。本发明还公开一种咸水层储氢库注采方法，采用上述的咸水层储氢库注采系统，主要包括以下步骤：S1、通过所述注气井向所述咸水层的底部注入氢气；S2、通过所述采气井在所述咸水层的顶部采集氢气。本发明能够降低采收氢气时的产水量，提高氢气采收率，改善储氢库供气能力。

技术领域

本发明涉及氢气储气库技术领域，特别是涉及一种咸水层储氢库注采系统及方法。

背景技术

基于目前全球气候变暖、碳中和要求迫在眉睫、能源供需关系紧张的形势，更全面高效地利用新能源是具有研究价值的课题。燃烧性能好、热值高、零碳排放等特性使氢气成为极具潜能的新型能源之一，氢气制取方式多样，如热化学、电解、生物质制氢或直接利用太阳能制氢等；通过构建氢气储气库，在耗能低峰季节储存制备的氢气，并在耗能高峰季节产出利用，是缓解季节性能源供需压力、降低碳排放的重要手段。

现阶段氢气储气库技术主要有三种，具体如下：

1.地下盐穴储气库：盐穴指的是地下盐矿挖掘后形成的人工矿坑，可建造在深达2000米的地下，存气量可达一百万方；这种储气库的封闭性强且不容易发生化学反应，但其缺点是力学稳定性受到盐穴深度的限制，且存气量远远小于衰竭油气藏与地下咸水层，比较适合于中短期、小体积的氢气储存。

2.衰竭油气藏：油气藏是一种含油气的地质圈闭，顶部覆盖着称为盖层的不渗透层，底部与边缘由含水层支撑，具有良好的密封性和完整性；商业开采结束后的油气藏被称为衰竭油气藏，由于在油气开采过程中会获取大量地质勘查资料，因此衰竭油气藏地质结构明确，有利于选择储气库的注采点。但利用衰竭油气藏储存氢气存在的主要问题是氢气容易与储层中残余的烃类化合物发生反应，从而影响采收氢气的纯度。

3.地下咸水层储气库：咸水层是指被咸水填充的地下多孔介质，与地下岩穴与衰竭油气藏相比，咸水层具有分布范围极广、储气量极大的特点，是储存氢气的理想选择。

现阶段咸水层储氢技术尚处于探索阶段，仅在英国、美国、法国等国家进行过少量尝试，其注采流程通常分为：

1.垫层气注入阶段：向咸水层中注入一定量的气体，在注气井周围建立气体富集区，在该阶段注入的气体被称为垫层气；

2.工作气注入阶段：向咸水层中注入所制备的氢气，在该阶段注入的氢气将在采气阶段进行采收，这部分气体被称为工作气；

3.关井阶段：所制备的工作气注入结束后，关闭注气井；

4.采气阶段：打开采气井，采收工作气。

现有的咸水层氢气储气库注采主要通过钻一口直井或水平井，向地下咸水层进行周期性的气体注采循环；这种向咸水层注气的方法广泛应用于天然气储气库、二氧化碳地质封存等工程应用。但是当构建氢气储气库时，由于氢气的密度特别低、扩散能力特别强，若仍采用单直井的气体注采方法，在氢气注入阶段结束后，注入的气体会迅速向储层上部运移，形成水平扩散范围大，但厚度较薄的氢气富集区。在采气阶段，由于氢气富集区的厚度较薄，容易导致地层原生水通过直井产出，造成氢气采收率低、储气库供气量不足的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种咸水层储氢库注采系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够降低采收氢气时的产水量，提高氢气采收率，改善储氢库供气能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种咸水层储氢库注采系统，包括：

注气井，所述注气井伸入咸水层的底部，以注入氢气；

采气井，所述采气井伸入所述咸水层的顶部，以采集氢气；