本發明專利技術屬于地下氫氣儲存工程技術領域，具體公開一種電場強化地下儲氫系統及方法。用于解決當前地下儲氫工程中常規的注采方式存在的注采效率低及儲氫容量小的問題。包括注采井、第一電極柱模塊和第二電極柱模塊；注采井用于氫氣的注入和采出，第一電極柱模塊表示電場的一種電極，第二電極柱模塊表示電場的另一種相對的電極；第一電極柱模塊和第二電極柱模塊分別帶有等量異號電荷，位于距注采井相同距離的兩側，在儲層中形成了非均勻電場。本發明專利技術通過施加額外電場，使氫氣分子發生極化，產生誘導偶極，進而在電場作用下，提高氫氣流動速度，增加儲氫容量，有利于提高氫氣注采效率。
1、傳統的氫氣儲存方式主要包括高壓儲氣罐、低溫液態氫儲存和化學儲存(如金屬氫化物)。這些方法雖然在一定程度上實現了氫氣的短期儲存，但存在明顯的局限性。高壓儲氣罐需要復雜的設備來維持高壓狀態，且儲存容量有限；低溫液態氫儲存需要極低的溫度，能耗高且技術復雜；化學儲存雖然穩定性較好，但氫的釋放和再吸附過程效率較低。因此，傳統儲氫方式難以滿足未來零碳目標下對氫氣大規模、長期儲存的需求。
2、地下氫氣儲存作為一種新興的儲氫技術，正在逐漸受到關注。這一技術的核心思路是利用地下地質構造(如鹽穴、枯竭油氣藏和含水層)作為儲存介質，將氫氣注入地下進行長期儲存，并在能源需求高峰期或特殊時期靈活提取。地下儲氫具有許多顯著優勢。首先，其儲存容量遠超傳統方法，可滿足工業規模的氫氣儲存需求。其次，地下儲存環境具有天然的隔離性和穩定性，能夠有效降低氫氣泄漏風險。此外，地下儲氫與現有油氣儲運基礎設施的結合，進一步降低了技術改造成本和應用門檻。因此，地下儲氫技術在未來的能源結構轉型中展現了廣闊的應用前景。
3、盡管地下氫氣儲存具有諸多優勢，但也面臨著一系列技術難題。其中，如何提高氫氣的注采速率和儲存效率是關鍵問題之一。在地下儲氫工程中，常規的注入方式為利用地面設備加壓氫氣，通過井筒注入地層。常規的采出方式為利用儲層壓力通過井筒進行降壓回收。這種常規氫氣注采方式中的氫氣流動速度較小，并且氫氣只能以地層溫度和壓力條件下的密度進行儲存，儲氫容量較小。
r/>技術實現思路
1、本專利技術的一個目的在于提供一種電場強化地下儲氫系統，有效解決當前地下儲氫工程中常規的注采方式存在的注采效率低及儲氫容量小的問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：
3、一種電場強化地下儲氫系統，包括注采井、第一電極柱模塊和第二電極柱模塊；所述注采井用于氫氣的注入和采出，所述第一電極柱模塊表示電場的一種電極，所述第二電極柱模塊表示電場的另一種相對的電極；所述第一電極柱模塊和第二電極柱模塊分別帶有等量異號電荷，位于距注采井相同距離的兩側，在儲層中形成了非均勻電場。
4、進一步地，所述注采井從地面井場深入儲層內部，處于整個電場強化地下儲氫系統的中間位置。
5、所述第一電極柱模塊位于注采井的一側，其高度等于地下儲氫結構的儲層厚度。
6、所述第二電極柱模塊位于與第一電極柱模塊相對的注采井的另一側，其高度等于地下儲氫結構的儲層厚度。
7、本專利技術的另一個目的在于提供一種電場強化地下儲氫方法，采用以上實施例所述的電場強化地下儲氫系統；氫氣通過注采井注入地下儲氫結構的儲層中，在注入過程中，氫氣在由第一電極柱模塊和第二電極柱模塊形成的非均勻電場中發生極化，氫氣的正負電荷中心不再重合，產生誘導偶極；氫氣分子形成等量異號的誘導電荷；兩種誘導電荷受到非均勻電場的靜電吸引力和靜電排斥力的大小不同且方向相反，使氫氣形成了朝向第一電極柱模塊或第二電極柱模塊運動的定向加速度。
8、氫氣通過注采井采出到地面，在采出過程中，按照設定頻率變換非均勻電場的正負兩極，使氫氣形成朝向注采井運動的定向加速度。
9、進一步地，所述變換非均勻電場的正負兩極表示將第一電極柱模塊和第二電極柱模塊的電荷性質進行正負變換。
10、進一步地，氫氣在注入過程中，氫氣會通過注采井分別進入第一電極柱模塊控制的儲層半區和第二電極柱模塊控制的儲層半區，此時第一電極柱模塊顯示正電，第二電極柱模塊顯示負電。
11、氫氣在由第一電極柱模塊和第二電極柱模塊形成的非均勻電場中發生極化，氫氣的正負電荷中心不再重合，產生誘導偶極；氫氣分子形成等量異號的誘導電荷，沿著電場線方向產生正電荷，沿著電場線的反方向產生負電荷。
12、在第一電極柱模塊控制的儲層半區，氫氣分子的負電荷所處位置的電場密度更大，而正電荷所處位置的電場密度較小，因此，氫氣分子的負電荷受到的靜電吸引力大于正電荷受到的靜電排斥力，氫氣分子所受合力不為零，合力方向朝向第一電極柱模塊方向，氫氣因此產生朝向第一電極柱模塊的加速度，氫氣的流動速度增加。
13、在第二電極柱模塊控制的儲層半區，氫氣分子的正電荷所處位置的電場密度更大，而負電荷所處位置的電場密度較小，因此，氫氣分子的正電荷受到的靜電吸引力大于負電荷受到的靜電排斥力，氫氣分子所受合力不為零，合力方向朝向第二電極柱模塊方向，氫氣因此產生朝向第二電極柱模塊的加速度，氫氣的流動速度增加。
14、因此，氫氣在注入過程中，第一電極柱模塊控制的儲層半區中的氫氣會加速流向第一電極柱模塊，第二電極柱模塊控制的儲層半區中氫氣會加速流向第二電極柱模塊。
15、進一步地，氫氣在采出過程中，氫氣會分別從第一電極柱模塊控制的儲層半區和第二電極柱模塊控制的儲層半區進入注采井，然后回收到地面井場。
16、變換非均勻電場的正負兩極，使第一電極柱模塊顯示負電，第二電極柱模塊顯示正電，此時氫氣仍處于電場變換之前的極化狀態。
17、在第一電極柱模塊控制的儲層半區，氫氣分子的負電荷所處位置的電場密度更大，而正電荷所處位置的電場密度較小，因此，氫氣分子的負電荷受到的靜電排斥力大于正電荷受到的靜電吸引力，氫氣分子所受合力不為零，合力方向朝向注采井方向，氫氣因此產生朝向注采井的加速度，氫氣的流動速度增加。
18、在第二電極柱模塊控制的儲層半區，氫氣分子的正電荷所處位置的電場密度更大，而負電荷所處位置的電場密度較小，因此，氫氣分子的正電荷受到的靜電排斥力大于負電荷受到的靜電吸引力，氫氣分子所受合力不為零，合力方向朝向注采井方向，氫氣因此產生朝向注采井的加速度，氫氣的流動速度增加。
19、因此，在變換非均勻電場的正負兩極的短時間內，第一電極柱模塊控制的儲層半區中氫氣會加速流向注采井，第二電極柱模塊控制的儲層半區中氫氣也會加速流向注采井；所述短時間表示不超過10-12秒。
20、進一步地，在變換非均勻電場的正負兩極的長時間后，氫氣會根據當前電場分布再次發生極化，沿著電場線方向產生正電荷，沿著電場線的反方向產生負電荷，此時，氫氣受力狀態類似于氫氣在注入過程的受力狀態，氫氣具有流向第一電極柱模塊和第二電極柱模塊的趨勢；所述長時間表示大于10-12秒；在氫氣采出過程中，為了避免氫氣流向第一電極柱模塊和第二電極柱模塊，則需要再次變換非均勻電場的正負兩極，使氫氣始終加速流向注采井。
21、因此，氫氣在采出過程中，需要以1012hz的頻率變換非均勻電場的正負兩極，避免氫氣流向第一電極柱模塊和第二電極柱模塊，保持氫氣加速流向注采井。
22、與現有技術相比，本專利技術的有益技術效果是：
23、本專利技術通過在注采井兩側對稱設置帶有等量異號電荷的第一電極柱模塊和第二電極柱模塊，施加額外電場，使氫氣分子發生極化，產生誘導偶極。進而在電場作用下，提高氫氣流動速度本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電場強化地下儲氫系統，其特征在于，包括注采井、第一電極柱模塊和第二電極柱模塊；
2.根據權利要求1所述的電場強化地下儲氫系統，其特征在于，所述注采井從地面井場深入儲層內部，處于整個電場強化地下儲氫系統的中間位置；
3.一種電場強化地下儲氫方法，其特征在于，采用權利要求1-2中任一項所述的電場強化地下儲氫系統；
4.根據權利要求3所述的電場強化地下儲氫方法，其特征在于，所述變換非均勻電場的正負兩極表示將第一電極柱模塊和第二電極柱模塊的電荷性質進行正負變換。
5.根據權利要求4所述的電場強化地下儲氫方法，其特征在于，氫氣在注入過程中，氫氣會通過注采井分別進入第一電極柱模塊控制的儲層半區和第二電極柱模塊控制的儲層半區，此時第一電極柱模塊顯示正電，第二電極柱模塊顯示負電；
6.根據權利要求5所述的電場強化地下儲氫方法，其特征在于，氫氣在采出過程中，氫氣分別從第一電極柱模塊控制的儲層半區和第二電極柱模塊控制的儲層半區進入注采井，然后回收到地面井場；
7.根據權利要求6所述的電場強化地下儲氫方法，其特征在于，在變換非均勻電場的正負兩極的長時間后，氫氣會根據當前電場分布再次發生極化，沿著電場線方向產生正電荷，沿著電場線的反方向產生負電荷；所述長時間表示大于10-12秒；
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【技術特征摘要】
1.一種電場強化地下儲氫系統，其特征在于，包括注采井、第一電極柱模塊和第二電極柱模塊；
2.根據權利要求1所述的電場強化地下儲氫系統，其特征在于，所述注采井從地面井場深入儲層內部，處于整個電場強化地下儲氫系統的中間位置；
3.一種電場強化地下儲氫方法，其特征在于，采用權利要求1-2中任一項所述的電場強化地下儲氫系統；
4.根據權利要求3所述的電場強化地下儲氫方法，其特征在于，所述變換非均勻電場的正負兩極表示將第一電極柱模塊和第二電極柱模塊的電荷性質進行正負變換。
5.根據權利要求4所述的電場強化地下儲氫方法，其特征在于，氫...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊永飛，尚振驍，李豪云，董浩然，張磊，鐘俊杰，孫海，張凱，姚軍，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：
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