全球化石燃料消耗和环境挑战日益严峻，促使人们寻求替代能源。氢能因其高能量密度和零碳排放的特性，被视为化石燃料的有希望替代品。全球氢气需求不断增长，预计到2030年将翻一番，达到1.8亿吨。目前，氢气主要通过人为方式生产，生产成本高昂。天然氢在地质环境中广泛分布，储量巨大。与现有的氢气生产方法相比，开采天然氢可能是一种更经济可行的替代方案。
虽然天然氢井与天然气井有一些相似之处，但在天然氢井的钻井、完井和生产方面仍然面临很多技术挑战。例如，由于氢的低密度和低粘度，氢气可能快速向上流动，破坏水泥的密封性，导致井喷。氢的化学和生物反应可能产生酸性副产物（H2S和CO2），腐蚀井筒，导致套管/油管损坏、水泥/密封剂失效和环空压力过大。天然氢井面临的主要安全风险包括氢脆、微生物腐蚀、氢气与水泥的反应以及氢气与橡胶的降解等。文章探讨了减轻这些问题的潜在解决方案，例如金属涂层、橡胶填料和水泥添加剂，并强调需要进一步研究以验证这些解决方案在实际条件下的有效性，最终目标是确保天然氢的安全高效开采，以满足日益增长的清洁能源需求。
研究指出，未来应该关注多因素协同作用下的金属氢腐蚀机制、水泥失效机制与水泥改性策略、非金属密封材料的失效机制与改性措施、分子尺度的氢气扩散和运移机理、人工智能技术的应用、环空压力过大等问题。为了保证天然氢的安全开发利用，需要制定天然氢开采法规和标准，解决氢气从井口泄露的可能性。相关研究成果发表于《Nature Communications》[1]。
[1] Review on Natural Hydrogen Wells Safety
