二氧化碳在新能源中的作用
2023-05-06
1. CO2开采页岩油气
常规水力压裂面临储层伤害大、开发成本高等行业壁垒，极大限制了页岩油气的发展进度。超临界CO2因具备独特的气液两相特性，钻井速度快，增储效果好，开发效率高，有效解决了水力压裂的难题。CO2驱代替水驱开发页岩油气的优势表现在：①CO2易与页岩油气中的碳氢化合物混溶，大幅缓解孔道中的渗流阻塞；②CO2会与页岩储层中的吸附态CH4发生优势吸附，以“打台球”的形式驱替CH4；③利用CO2的等焓膨胀性，可形成更广泛、更复杂的裂缝网络；④CO2表面张力为零，可渗入大部分微裂缝和小孔隙中，实现低渗驱替。
2. CO2驱替煤层气
CO2驱替煤层气与CO2-ESGR相似，CO2引入煤层后不仅能够溶解煤基质中的有机质，改善储层孔渗性，同时可降低CH4的分压，加速解吸附，增大CBM产量。当前CO2开发煤层气已在我国沁水、鄂尔多斯等煤层气田进行了现场试验，并取得了一定成效。近年来，一些学者在CO2-ECBM的基础上，提出了N2置换煤层气，经室内驱替实验得出，N2驱替煤层气的采收率比CO2还要高，但从经济、减碳等层面综合来看，CO2更符合现阶段的开发宗旨。
3. CO2置换可燃冰
对于可燃冰（NGH），CO2具有同样优势。可燃冰是一种清洁高效的新型能源，常规的热解-降压法由于易造成结构变化，诱发地质灾害等风险，开发效果差。早在1992年，Ota等便提出了利用CO2置换开采NGH的主张，有效弥补了常规开发技术面临的难题。Yezdimer等在前人基础上针对CO2-NGH置换反应进行了研究，结果表明，在3.6 MPa、273 K的实验环境下，反应自行释放的热量便可供反应自发进行，置换过程自给自足。CO2-NGH虽颇具诱惑力，但目前仍处于理论研究阶段，仍需进一步探索和实践。
