张登峰教授课题组报道非常规天然气清洁高效增采技术

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为了研发清洁、高效和低运行成本的非常规天然气（如煤层气、页岩气，其主要组分为CH4）开采新工艺，该研究利用具有特殊“热效应”和“非热效应”的微波能辐照技术同步实现非常规储层的基质升温、基质演化和缝网改造，进而增采煤层气和页岩气。研究结果表明：（1）可控源微波场中，煤和页岩基质升温迅速，且吸波升温能力主要受控于基质中具有较高介电常数和导热系数的黄铁矿和白铁矿。（2）可控源微波场辐照显著改变了煤和页岩表面的主要含氧官能团，即高共轭C=O、共轭C=O和COOH，进而影响其对CH4的吸附和解吸性能。此外，可控源微波场辐照显著减少了煤和页岩基质中孔直径小于7.00 nm的CH4吸附孔数量，进而削弱煤和页岩对CH4的吸附能力并强化吸附态CH4的解吸。（3）可控源微波场辐照显著增加了煤和页岩基质中裂隙数目，有效改造储层缝网结构并提高储层渗透率，有利于储层中CH4的运移和开采。

        该研究证实了利用可控源微波场辐照增采非常规天然气的可行性，有助于完善和弥补现有水力压裂开采非常规天然气技术的不足，为非常规天然气开采提供了新的研发思路和科技参考。
        相关成果分别以“Influences of controlled microwave field irradiation on physicochemical property and methane adsorption and desorption capability of coals: Implications for coalbed methane (CBM) production”和“Influences of controlled microwave field radiation on pore structure, surface chemistry and adsorption capability of gas-bearing shales”为题发表于能源化工领域国际权威学术期刊《Fuel》（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121022）和地球科学领域国际权威学术期刊《Marine and Petroleum Geology》（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2021.105134）。上述论文第一作者均为昆明理工大学2020级博士生付学祥，通讯作者为张登峰教授，通讯单位为昆明理工大学化学工程学院。研究工作获得国家自然科学基金（41762013、U19B6003），中国石化页岩油气勘探开发重点实验室开放基金（G5800-20-ZSKFZY008、G5800-19-ZSKFZY001）以及云南省“万人计划”青年拔尖人才项目（YNWR-QNBJ-2019-164）支持。


        文章来源：昆明理工大学
        张登峰，昆明理工大学教授，研究领域为二氧化碳地质封存与非常规天然气开采，2012年1月毕业于中国科学院过程工程研究所，获工学博士学位。国家自然科学基金通讯评议人;教育部学位论文通讯评议人;Fuel、Energy & Fuels和Environmental Science & Technology等学术期刊审稿人。