近日，重庆大学煤矿灾害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，研发出世界首台超临界CO2(二氧化碳)致裂驱替CH4(甲烷)的实验装置，并在页岩气开采技术上实现了重大突破，不仅节约水资源，还能在提高页岩气采收率的同时实现二氧化碳的地下封存，有力推动碳中和的实现。

（重大团队在实验室现场/重庆大学供图）

　　“页岩气主要是甲烷气体，分布在页岩层中，页岩层像磨刀石一样致密，如果要高效的从地面中把页岩气开采出来，就必须构建甲烷气体流通的通道，需要对页岩层进行改造，构建大范围的裂缝网络，让气体沿着缝网流出，进行开采。”重庆大学资源与安全学院院长卢义玉介绍道。

　　“目前我国开采页岩气主要是通过水力压裂技术，以高压水注入地层，利用高压使页岩层破裂，构建页岩气的流动通道，实现开采。一口页岩气井使用水力压裂技术需要2-3万吨水。”卢义玉介绍。

（模拟试验系统/重庆大学供图）

　　我国页岩气资源，特别是陆相页岩气富集区具有孔隙率低、渗透率低、高吸附性、黏土含量高、深度高等特点，水力压裂技术不仅耗水量巨大、而且黏土遇水产生水化膨胀，容易导致裂缝堵塞，使气体采收率低。为解决这一问题，经过十多年的攻关，该实验室联合国内相关单位，在国际上率先提出“超临界CO2强化非常规天然气高效开发与地质封存一体化”的学术构想——通过技术手段，将二氧化碳注入地层后“变”成超临界二氧化碳替代水致裂页岩层。

　　据介绍，使用超临界CO2代替水进行致裂，具有4个比较大的优势：一、超临界CO2介于液态与气态之间，具有液态的高密度，同时具有气态的低粘度和强扩散性，表面张力低，更容易进入到页岩的孔隙空间；二、超临界CO2的吸附能力是甲烷的4-20倍之间，使用CO2能置换页岩层中的甲烷气体，提高采收率；三、超临界CO2不会使黏土发生膨胀现象，不会堵塞通道；四、节能减排，能有效节约水资源，同时这些二氧化碳可以被封存在地下。

　　据了解，此前在陕西省“延长石油延安国家级陆相页岩气示范区”，重庆大学联合国内相关团队开展了全球首次超临界CO2压裂现场试验并取得圆满成功。页岩气增产效果显著，单井日均产量提高了2.5倍，同时实现了CO2有效封存。

　　该技术推广应用具有广阔的前景，对于有效节约水资源，促进我国二氧化碳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）