作者：安祥燕 胡濤 邵鳳霞

3月15日，在黃土高原腹地的陜西榆林，一項引領能源變革的創新實踐拉開帷幕。在長慶油田采氣二廠榆9集氣站外，炮聲齊鳴，挖掘機進場，開始推平作業帶，標志著長慶油田在役天然氣管道摻氫輸送試驗先導工程正式進入施工階段。作為中國石油首個在役天然氣管道摻氫輸送試驗項目，預計在今年6月底，蘭州石化榆林化工有限公司（簡稱“榆林化工”）生產的氫氣，將與長慶油田生產的天然氣在南一干線實現歷史性“邂逅”，共同開啟在役管道摻氫輸送工藝的技術可行性與經濟性驗證之旅。

在國家“雙碳”目標與能源轉型的背景下，氫能作為一種清潔低碳、安全穩定的能源，對構建多元互補融合的現代能源供應體系具有重要意義，已成為戰略性新興產業和未來產業的重點發展方向。氫能產業涉及制備、儲存、運輸和應用4個關鍵環節。其中，儲存和運輸成本約占“制儲輸用”全產業鏈總成本的30%～40%。研究顯示，我國天然氣管網總里程約為17萬千米。利用已有天然氣管網以摻氫天然氣的形式輸送氫氣具有較好的經濟性，是當前快速突破氫能規模化低成本運輸的關鍵途徑。

2022年，長慶油田正式啟動天然氣摻氫輸送關鍵技術研究。長慶油田在役天然氣管道摻氫輸送試驗項目負責人、長慶油田首席專家王登海介紹：“此次試驗旨在通過輸送適應性試驗，建立高壓力、大流量、全尺寸的摻氫輸送工業化試驗平臺，驗證已有研究成果，形成在役天然氣管道摻氫適用性評價技術。同時，建立天然氣管道摻氫輸送標準體系并逐步示范推廣應用。這將為實現長慶油田氫能全產業鏈布局奠定技術基礎，為中國石油化工項目副產氫氣的利用提供新途徑，為我國在役天然氣管道摻氫研究提供可復制的經驗。”

“利用在役天然氣管道摻氫并不是一件容易的事情，國內外相關文獻報道較少，屬于世界難題。”長慶油田工程設計有限公司天然氣設計部胡濤告訴記者。氫氣化學活性強、密度小。當氫氣摻入天然氣后，由于氫氣分子比天然氣分子小，容易與天然氣分離，并在管道內壁聚集，甚至滲透到管材中，從而導致管材強度、塑性和韌性降低。同時，摻氫天然氣的安全風險也比純天然氣高。在這種情況下，對管材、壓縮機、閥門等關鍵設備，以及焊接、檢驗等工藝提出了更嚴苛的技術要求。除此之外，摻氫比例、管網系統的適應性以及不同管材在摻氫環境下的長期性能變化規律等也是需要考慮的關鍵難題。

圍繞這些關鍵技術難題，長慶工程設計有限公司與中國石油大學（華東）、寶雞鋼管、新疆油田、渤海鉆探等科研院所及中國石油兄弟單位開展聯合攻關。這個項目于2024年7月立項，計劃依托摻氫平臺，開展在役天然氣管道摻氫適應性評價、在役管道摻氫工藝優化及在役管道摻氫運行完整性管理等方面研究。預期建立氫氣摻混過程中平穩、精確控制比例等參數的管輸工藝，形成在役天然氣管道摻氫適用性分析與安全保障技術、在役天然氣場站摻氫承壓設備適應性評價技術、摻氫輸送管道高后果區識別與風險評價技術，在役站場承壓設備基于風險的檢驗技術，助力摻氫管道安全生產。

長慶油田是我國陸上天然氣管網樞紐中心，西氣東輸、陜京線等15條主干線在長慶交會，為天然氣管道摻氫輸送創造了有利條件。為什么選擇榆林氣田南一干線作為試驗段？第二采氣廠在役天然氣管道摻氫輸送先導工程項目建設專班相關負責人告訴記者，這主要是基于兩方面考量。首先，距離氫源近，榆林氣田南區鄰近陜西榆林榆橫工業園區，周邊化工項目較多，獲取氫源更加便利。其次，氣田南區共有集氣干線5條，其中南一干線于2003年建成投產，目前已穩定運行近20年，通過對管線運行壓力、天然氣組分等進行分析后證實該管線具備摻氫試驗的條件。

氫從何來？“雙碳”背景下，作為我國重要能源基地，陜西榆林積極發展氫能產業，其重點打造的榆橫工業園區吸引了眾多化工項目“落戶”，其中就包括榆林化工。長慶油田與榆林化工開展合作，在獲取“氫源”的同時，也可以為榆林化工副產氫氣的經濟高效利用提供新途徑，實現“雙贏”。

按照項目規劃，將新建一條3.4千米的輸氫管道，連接榆林化工和長慶榆林氣田榆9增壓站。同時，擴建榆9增壓站、榆9集氣站、榆林化工、榆林處理廠，建成一套能夠在站內同時進行多摻氫比、高濃度摻氫試驗與站外3%～20%摻氫比輸送的天然氣管道摻氫輸送先導試驗平臺，實現對在役南一干線的精準摻氫。

實現“氫進萬家”，對保障民生用氣、實現“雙碳”目標意義重大。胡濤告訴記者，在天然氣消費量居高不下的情況下，摻氫天然氣可利用氫氣補充部分天然氣消費，按摻氫比10%～20%測算，預計每年可替代100億～200億立方米天然氣，將在一定程度上緩解天然氣的供應緊張問題。

據了解，長慶油田將繼續加快推進摻氫示范工程建設，全力保障工程與科研的深度融合，進一步探索更經濟、更高效的油氣田在役管網大規模氫氣輸送技術路線，努力打造中國石油氫能利用“新名片”。

來源：石油商報