頁巖氣開采與碳封存

一、超臨界二氧化碳開采頁巖氣技術

目前國際上頁巖氣開采主要采用水力壓裂技術，單口頁巖氣井耗水量1.5萬噸以上。但我國的陸相頁巖氣大多處于重點缺水地區，水資源缺乏制約頁巖氣的工業化開采。此外，我國頁巖氣儲層黏土含量較高，黏土遇水會產生膨脹，導致儲層改造效果差、采收率低。

針對這些問題，我國科研人員基于超臨界二氧化碳兼具氣體的低黏度、高擴散性和液體的高密度等特性展開科研攻關，提出了一項利用超臨界二氧化碳開采頁巖氣的技術，在提高頁巖氣采收率的同時完成二氧化碳氣體的地下封存，有助于實現開采過程中的碳中和。

該技術的原理是利用超臨界二氧化碳的低界面張力和高密度特性，作為壓裂液進行儲層改造，利用二氧化碳吸附能置換煤層氣、頁巖氣，提高采收率，同時實現二氧化碳的地下封存。這種集壓裂、置換、封存于一體的超臨界二氧化碳復合壓裂關鍵技術，為頁巖氣開采及二氧化碳封存開辟了新的技術路徑。

二、超臨界二氧化碳驅替技術

將二氧化碳（C0₂）作為油藏提高采收率的驅油劑已研究多年，在油田開發后期，注入二氧化碳（C0₂）,能使原油膨脹，降低原油粘度，減少殘余油飽和度，從而提高原油采收率，增加原油產量。

由于超臨界二氧化碳（C0₂）具有保護環境、節約水資源、提高油氣產量、封存二氧化碳（C0₂）的優點，在非常規油氣資源開發中具有廣闊的應用前景。但超臨界二氧化碳（C0₂）驅替技術作為新興的驅替技術，許多相關技術和理論仍不完善，學者對其驅替過程中的滲流機理和裂縫擴展形式意見不統一，需深入研究超臨界二氧化碳（C0₂）驅替的原理。

低場核磁共振技術作為不斷開發的前沿技術手段，基于對氫質子信號的優秀捕捉能力以及配套的可以真實模擬二氧化碳（C0₂）的超臨界環境的附件，對超臨界二氧化碳（C0₂）驅替機理的研究，有建設性的幫助。

核磁共振測試(NMR)可以直觀地探究油相在孔隙中的分布和流動狀態。配合多場耦合配件，實現壓力、溫度對二氧化碳的相態有明顯的控制作用。當壞境處于臨界溫度及臨界壓力時，二氧化碳（C0₂）會以超臨界態的形式存在，他既有氣態性質，又有液態性質，能夠快速溶解孔隙的有機物，而核磁無法檢測到不含H的超臨界二氧化碳（C0₂）氣體，有效評價儲層采收率的提高效果，定量研究油氣開采過程。

低場核磁技術研究超臨界C0₂驅替提高采收率應用案例：

圖中可知，在長時間的持續驅替實驗過程中，超臨界CO₂可以對小孔中的介質有一個很好的驅替效果，意味著在實際的生產活動中，超臨界C0₂對非常規油氣藏尤其致密儲層的油氣藏能有一個很好的增產效果，低場核磁共振技術為理論研究提供技術支持