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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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上海高研院二氧化碳壓裂研究取得進(jìn)展

2019-06-03 上海高等研究院

【字體：大中小】

語音播報

近日，中國科學(xué)院上海高等研究院低碳轉(zhuǎn)化科學(xué)與工程重點實驗室在多尺度二氧化碳壓裂驅(qū)采非常規(guī)油氣資源機制研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)結(jié)果于5月30日在線發(fā)表在《焦耳》 (Joule 2019, doi: 10.1016/j.joule.2019.05.004)。

水力壓裂技術(shù)是北美頁巖氣取得巨大成功的關(guān)鍵技術(shù)之一，但該技術(shù)水耗巨大，環(huán)境足跡顯著。我國頁巖氣多分布在缺水干旱地區(qū)，環(huán)境脆弱，對無水壓裂技術(shù)的需求較為顯著。在眾多無水壓裂技術(shù)中，二氧化碳壓裂尤受關(guān)注，極具應(yīng)用前景。該技術(shù)在節(jié)約用水、降低破裂壓力、避免儲層傷害、增加油氣采收率的同時，進(jìn)行部分二氧化碳的地質(zhì)封存，實現(xiàn)非常規(guī)油氣資源的綠色、低碳開發(fā)。但是，二氧化碳獨特的物理化學(xué)性能對壓裂行為的影響缺乏深度認(rèn)識，這是影響技術(shù)推廣應(yīng)用的重要障礙之一。

　　研究員魏偉和副研究員孫楠楠團(tuán)隊在近五年的時間里研制了深部條件模擬-泵注壓裂-原位聲發(fā)射信號采集一體化的高溫高壓壓裂實驗平臺，并聯(lián)合中科院武漢巖土力學(xué)研究所、中科院地質(zhì)與地球物理研究所、中國石油大學(xué)（北京）等團(tuán)隊，開展了一系列二氧化碳壓裂和水力壓裂頁巖實驗。利用壓裂過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射數(shù)據(jù)重現(xiàn)壓裂液注入引起的裂縫演化過程，并通過聲發(fā)射事件的矩張量理論分析，實現(xiàn)了評價壓裂機制的量化分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氧化碳壓裂過程中，裂縫形成的機制明顯有別于水力壓裂，其低粘度和高擴散性特征促使儲層發(fā)生以剪切型破壞為主的裂縫擴展并不斷累積，從而降低破裂壓力，并形成復(fù)雜縫網(wǎng)。通過壓裂后的破裂面數(shù)字化重構(gòu)，發(fā)現(xiàn)二氧化碳壓裂的破裂面面積是水力壓裂的近兩倍，說明二氧化碳能夠有效溝通更多的天然裂縫，從而增大有效改造體積。合作團(tuán)隊的現(xiàn)場實驗結(jié)果表明，二氧化碳壓裂后的產(chǎn)量是改造前的4-20倍。此項研究覆蓋了從微觀機制到宏觀應(yīng)用的多尺度研究范圍，獲得了具有價值的實驗結(jié)果，對二氧化碳壓裂和強化驅(qū)采非常規(guī)油氣過程的設(shè)計有顯著的實用意義。

　　該研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、中科院裝備研制項目、國家自然科學(xué)基金委、上海高研院交叉學(xué)科青年創(chuàng)新基金等的資助。

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上海高研院二氧化碳壓裂研究取得進(jìn)展

    近日，中國科學(xué)院上海高等研究院低碳轉(zhuǎn)化科學(xué)與工程重點實驗室在多尺度二氧化碳壓裂驅(qū)采非常規(guī)油氣資源機制研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)結(jié)果于5月30日在線發(fā)表在《焦耳》 (Joule 2019, doi: 10.1016/j.joule.2019.05.004)。
    水力壓裂技術(shù)是北美頁巖氣取得巨大成功的關(guān)鍵技術(shù)之一，但該技術(shù)水耗巨大，環(huán)境足跡顯著。我國頁巖氣多分布在缺水干旱地區(qū)，環(huán)境脆弱，對無水壓裂技術(shù)的需求較為顯著。在眾多無水壓裂技術(shù)中，二氧化碳壓裂尤受關(guān)注，極具應(yīng)用前景。該技術(shù)在節(jié)約用水、降低破裂壓力、避免儲層傷害、增加油氣采收率的同時，進(jìn)行部分二氧化碳的地質(zhì)封存，實現(xiàn)非常規(guī)油氣資源的綠色、低碳開發(fā)。但是，二氧化碳獨特的物理化學(xué)性能對壓裂行為的影響缺乏深度認(rèn)識，這是影響技術(shù)推廣應(yīng)用的重要障礙之一。
　　研究員魏偉和副研究員孫楠楠團(tuán)隊在近五年的時間里研制了深部條件模擬-泵注壓裂-原位聲發(fā)射信號采集一體化的高溫高壓壓裂實驗平臺，并聯(lián)合中科院武漢巖土力學(xué)研究所、中科院地質(zhì)與地球物理研究所、中國石油大學(xué)（北京）等團(tuán)隊，開展了一系列二氧化碳壓裂和水力壓裂頁巖實驗。利用壓裂過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射數(shù)據(jù)重現(xiàn)壓裂液注入引起的裂縫演化過程，并通過聲發(fā)射事件的矩張量理論分析，實現(xiàn)了評價壓裂機制的量化分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氧化碳壓裂過程中，裂縫形成的機制明顯有別于水力壓裂，其低粘度和高擴散性特征促使儲層發(fā)生以剪切型破壞為主的裂縫擴展并不斷累積，從而降低破裂壓力，并形成復(fù)雜縫網(wǎng)。通過壓裂后的破裂面數(shù)字化重構(gòu)，發(fā)現(xiàn)二氧化碳壓裂的破裂面面積是水力壓裂的近兩倍，說明二氧化碳能夠有效溝通更多的天然裂縫，從而增大有效改造體積。合作團(tuán)隊的現(xiàn)場實驗結(jié)果表明，二氧化碳壓裂后的產(chǎn)量是改造前的4-20倍。此項研究覆蓋了從微觀機制到宏觀應(yīng)用的多尺度研究范圍，獲得了具有價值的實驗結(jié)果，對二氧化碳壓裂和強化驅(qū)采非常規(guī)油氣過程的設(shè)計有顯著的實用意義。
　　該研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、中科院裝備研制項目、國家自然科學(xué)基金委、上海高研院交叉學(xué)科青年創(chuàng)新基金等的資助。
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上海高研院二氧化碳壓裂研究取得進(jìn)展

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