页岩气开采与碳封存

一、超临界二氧化碳开采页岩气技术

目前国际上页岩气开采主要采用水力压裂技术，单口页岩气井耗水量1.5万吨以上。但我国的陆相页岩气大多处于重点缺水地区，水资源缺乏制约页岩气的工业化开采。此外，我国页岩气储层黏土含量较高，黏土遇水会产生膨胀，导致储层改造效果差、采收率低。

针对这些问题，我国科研人员基于超临界二氧化碳兼具气体的低黏度、高扩散性和液体的高密度等特性展开科研攻关，提出了一项利用超临界二氧化碳开采页岩气的技术，在提高页岩气采收率的同时完成二氧化碳气体的地下封存，有助于实现开采过程中的碳中和。

该技术的原理是利用超临界二氧化碳的低界面张力和高密度特性，作为压裂液进行储层改造，利用二氧化碳吸附能置换煤层气、页岩气，提高采收率，同时实现二氧化碳的地下封存。这种集压裂、置换、封存于一体的超临界二氧化碳复合压裂关键技术，为页岩气开采及二氧化碳封存开辟了新的技术路径。

二、超临界二氧化碳驱替技术

将二氧化碳（C02）作为油藏提高采收率的驱油剂已研究多年，在油田开发后期，注入二氧化碳（C02）,能使原油膨胀，降低原油粘度，减少残余油饱和度，从而提高原油采收率，增加原油产量。

由于超临界二氧化碳（C02）具有保护环境、节约水资源、提高油气产量、封存二氧化碳（C02）的优点，在非常规油气资源开发中具有广阔的应用前景。但超临界二氧化碳（C02）驱替技术作为新兴的驱替技术，许多相关技术和理论仍不完善，学者对其驱替过程中的渗流机理和裂缝扩展形式意见不统一，需深入研究超临界二氧化碳（C02）驱替的原理。

低场核磁共振技术作为不断开发的前沿技术手段，基于对氢质子信号的优秀捕捉能力以及配套的可以真实模拟二氧化碳（C02）的超临界环境的附件，对超临界二氧化碳（C02）驱替机理的研究，有建设性的帮助。

核磁共振测试(NMR)可以直观地探究油相在孔隙中的分布和流动状态。配合多场耦合配件，实现压力、温度对二氧化碳的相态有明显的控制作用。当坏境处于临界温度及临界压力时，二氧化碳（C02）会以超临界态的形式存在，他既有气态性质，又有液态性质，能够快速溶解孔隙的有机物，而核磁无法检测到不含H的超临界二氧化碳（C02）气体，有效评价储层采收率的提高效果，定量研究油气开采过程。

低场核磁技术研究超临界C02驱替提高采收率应用案例：

图中可知，在长时间的持续驱替实验过程中，超临界CO2可以对小孔中的介质有一个很好的驱替效果，意味着在实际的生产活动中，超临界C02对非常规油气藏尤其致密储层的油气藏能有一个很好的增产效果，低场核磁共振技术为理论研究提供技术支持