日前，上海學(xué)院礦山水災(zāi)動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室公開(kāi)發(fā)布了一項(xiàng)重要研究成果。該實(shí)驗(yàn)室歷經(jīng)10多年，研制出世界首臺(tái)超臨界CO2(氣體)致裂驅(qū)替CH4(二氧化碳)的實(shí)驗(yàn)裝置，并在頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破，除了節(jié)省水資源，能夠在提升頁(yè)巖氣采產(chǎn)率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)氣體的地下封存，有力促進(jìn)碳中和的實(shí)現(xiàn)。
（重大團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)/上海學(xué)院供圖）
“頁(yè)巖氣主要是二氧化碳二氧化碳，分布在頁(yè)巖層中，頁(yè)巖層像磨刀石一樣致密，假如要高效的從地面中把頁(yè)巖氣開(kāi)采下來(lái)地層水的密度怎么算，就必須建立二氧化碳二氧化碳流通的通道，須要對(duì)頁(yè)巖層進(jìn)行整修，建立大范圍的裂紋網(wǎng)路，讓二氧化碳順著縫網(wǎng)流出，進(jìn)行開(kāi)采。”重慶學(xué)院資源與安全大學(xué)教授盧義玉介紹道。
“目前我國(guó)開(kāi)采頁(yè)巖氣主要是通過(guò)水力完井技術(shù)，以高壓水注入巖體，借助高壓使頁(yè)巖層斷裂，建立頁(yè)巖氣的流動(dòng)通道，實(shí)現(xiàn)開(kāi)采。一口頁(yè)巖氣井使用水力完井技術(shù)須要2-3萬(wàn)噸水。”盧義玉介紹。
（模擬試驗(yàn)系統(tǒng)/上海學(xué)院供圖）
我國(guó)頁(yè)巖氣資源，非常是陸相頁(yè)巖氣富集區(qū)具有孔隙率低、滲透率低、高吸附性、黏土純度高、深度高等特性，水力完井技術(shù)除了耗水量巨大、而且粘土遇水形成水化膨脹，容易造成裂紋堵塞，使二氧化碳采產(chǎn)率低。為解決這一問(wèn)題，經(jīng)過(guò)十多年的攻關(guān)，該實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合國(guó)外相關(guān)單位，在國(guó)際上率先提出“超臨界CO2加強(qiáng)特別規(guī)天然氣高效開(kāi)發(fā)與地質(zhì)封存一體化”的學(xué)術(shù)設(shè)想——通過(guò)技術(shù)手段，將氣體注入土層后“變”成超臨界氣體代替水致裂頁(yè)巖層。
據(jù)介紹，使用超臨界CO2取代水進(jìn)行致裂，具有4個(gè)比較大的優(yōu)勢(shì)：一、超臨界CO2介于液態(tài)與氣態(tài)之間，具有液態(tài)的青州度，同時(shí)具有氣態(tài)的低黏度和強(qiáng)擴(kuò)散性，表面張力低，更容易步入到頁(yè)巖的孔隙空間；二、超臨界CO2的吸附能力是二氧化碳的4-20倍之間，使用CO2能置換頁(yè)巖層中的二氧化碳二氧化碳，提升采產(chǎn)率；三、超臨界CO2不會(huì)使粘土發(fā)生膨脹現(xiàn)象，不會(huì)堵塞通道；四、節(jié)能降耗，能有效節(jié)省水資源，同時(shí)這種氣體可以被封存在地下。
據(jù)了解，此前在湖北省“延長(zhǎng)石油漢中國(guó)家級(jí)陸相頁(yè)巖氣示范區(qū)”，上海學(xué)院聯(lián)合國(guó)外相關(guān)團(tuán)隊(duì)舉辦了全球首次超臨界CO2射孔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并取得完滿成功。頁(yè)巖氣增產(chǎn)療效明顯地層水的密度怎么算，單井日均產(chǎn)值提升了2.5倍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了CO2有效封存。
該技術(shù)推廣應(yīng)用具有寬廣的前景，對(duì)于有效節(jié)省水資源，推動(dòng)我國(guó)氣體規(guī)模化封存提供了新的選擇，有望成為實(shí)現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)。（丁玉冰成威）