美国西得克萨斯二叠纪盆地Salado组氢储存潜力评估及不确定性量化研究

为解决全球能源转型中大规模氢(H2 )储存需求，研究人员针对西得克萨斯二叠纪盆地Salado组层状盐岩开展氢储存潜力评估。通过分析3268口测井数据，建立地质统计工作流量化不确定性，发现该地层储氢潜力中值达3.37 PWh（1.19 Tsm3 ），其中Lea、Gaines和Andrews三县占总量75%以上。该研究首次实现层状盐岩储氢潜力空间分布与风险分级，为氢能价值链基础设施建设提供关键科学依据。

　　

在全球能源结构向低碳转型的背景下，氢能作为清洁能源载体面临储存瓶颈。当前美国若替代10%天然气消费需28 Gsm³
储氢容量，而盐穴因其低渗透性和自修复特性成为最优选择。不同于地理局限的盐丘构造，层状盐岩分布广泛但研究空白，尤其二叠纪盆地Salado组虽曾用于核废料处置，其储氢潜力尚未系统评估。

美国研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究，首次量化Salado组储氢潜力与空间不确定性。团队整合3268口测井数据，通过机器学习电相分类识别岩盐厚度，结合地质统计模拟（包括变差函数分析、普通克里金插值和序贯高斯模拟）生成P10-P90风险情景。关键创新在于建立高潜力低不确定性(HPLU)指标，实现县域级储氢潜力空间优化。

研究方法上，团队首先筛选1450口具GR、DEN/DTC测井的井数据，通过人工神经网络(ANN)划分岩盐、硬石膏电相。采用网格去聚技术消除采样偏差后，构建NW-SE方向球状变差函数模型。通过100次序贯高斯模拟(SGS)生成P10/P50/P90储量分布，结合热力学模型计算工作气体体积（考虑17.5-5.7 MPa/km压力梯度与27°C/km地温梯度）。

研究结果显示：

1. 储氢潜力范围：Salado组工作气体储量0.62-17.53 Tsm³
   （1.75-49.68 PWh），中值3.37 PWh相当于美国3.6%年天然气消费量。
2. 空间分布特征：Lea县（新墨西哥州）潜力最大（1.02-21.11 PWh），与得州Gaines、Andrews县共贡献75%总储量。
3. 不确定性分析：HPLU指标显示三县兼具高储量与低变异系数（CV<0.3），适合优先开发。

讨论指出，该研究突破在于：

1. 首次将地质统计学应用于层状盐岩储氢评估，揭示储量-风险空间耦合规律；
2. 建立可推广的工作流，适用于全球其他层状盐盆（如欧洲Zechstein组）；
3. 为西得克萨斯氢枢纽建设提供选址依据，但需后续开展：
   • 热-流-固耦合(THM)模拟评估盐岩蠕变风险
   • 微地震监测与示踪剂测试防范H₂
     渗漏
   • 基于67M美元单穴CAPEX的经济性分析

结论强调，Salado组3.37 PWh储氢中值可支撑区域氢经济，但需警惕数据缺口地区（如Dawson县）的评估不确定性。该研究为全球层状盐岩储氢开发树立方法论标杆，推动氢能向电网级储能应用迈进。