日前，上海学院矿山水灾动力学与控制国家重点实验室公开发布了一项重要研究成果。该实验室历经10多年，研制出世界首台超临界CO2(气体)致裂驱替CH4(二氧化碳)的实验装置，并在页岩气开采技术上实现了重大突破，除了节省水资源，能够在提升页岩气采产率的同时实现气体的地下封存，有力促进碳中和的实现。
（重大团队在实验室现场/上海学院供图）
“页岩气主要是二氧化碳二氧化碳，分布在页岩层中，页岩层像磨刀石一样致密，假如要高效的从地面中把页岩气开采下来地层水的密度怎么算，就必须建立二氧化碳二氧化碳流通的通道，须要对页岩层进行整修，建立大范围的裂纹网路，让二氧化碳顺着缝网流出，进行开采。”重庆学院资源与安全大学教授卢义玉介绍道。
“目前我国开采页岩气主要是通过水力完井技术，以高压水注入岩体，借助高压使页岩层断裂，建立页岩气的流动通道，实现开采。一口页岩气井使用水力完井技术须要2-3万吨水。”卢义玉介绍。
（模拟试验系统/上海学院供图）
我国页岩气资源，非常是陆相页岩气富集区具有孔隙率低、渗透率低、高吸附性、黏土纯度高、深度高等特性，水力完井技术除了耗水量巨大、而且粘土遇水形成水化膨胀，容易造成裂纹堵塞，使二氧化碳采产率低。为解决这一问题，经过十多年的攻关，该实验室联合国外相关单位，在国际上率先提出“超临界CO2加强特别规天然气高效开发与地质封存一体化”的学术设想——通过技术手段，将气体注入土层后“变”成超临界气体代替水致裂页岩层。
据介绍，使用超临界CO2取代水进行致裂，具有4个比较大的优势：一、超临界CO2介于液态与气态之间，具有液态的青州度，同时具有气态的低黏度和强扩散性，表面张力低，更容易步入到页岩的孔隙空间；二、超临界CO2的吸附能力是二氧化碳的4-20倍之间，使用CO2能置换页岩层中的二氧化碳二氧化碳，提升采产率；三、超临界CO2不会使粘土发生膨胀现象，不会堵塞通道；四、节能降耗，能有效节省水资源，同时这种气体可以被封存在地下。
据了解，此前在湖北省“延长石油汉中国家级陆相页岩气示范区”，上海学院联合国外相关团队举办了全球首次超临界CO2射孔现场试验并取得完满成功。页岩气增产疗效明显地层水的密度怎么算，单井日均产值提升了2.5倍，同时实现了CO2有效封存。
该技术推广应用具有宽广的前景，对于有效节省水资源，推动我国气体规模化封存提供了新的选择，有望成为实现碳中和的重要技术。（丁玉冰成威）