非常规油气资源高效开采

• 随着全球经济的高速发展，能源消耗及能源需求越来越重，传统的化石能源不可再生，供需矛盾日益凸显。随着勘探的不断深入，常规油气资源增储增产难度越来越大，非常规油气资源的战略地位日趋重要，近年来随着勘探开发技术不断取得突破，页岩油气、致密油气、煤层气等非常规油气资源已成为常规油气资源的有效补充。然而，如何进一步挖掘非常规油气资源潜力，提升技术水平，推进规模效益开发，实现增储上产，仍面临诸多难点和挑战。

  非常规油气资源的储层通常呈现多尺度的流动空间，有纳米级的基质粒内孔隙、纳米-微米级的粒间孔隙、微米-毫米级的微裂缝和厘米级的压裂缝等，具有超低孔、超低渗等特点，这使得油气在储层中的流动性较差，油气资源在开采过程中也存在着吸附/解吸、扩散、渗流等多种传递机制，是一个典型的多尺度多物理场耦合问题。

   1）针对储层纳米级孔隙结构内气体吸附、扩散以及纳米颗粒/表面活性剂与储层壁面、油水界面间相互作用的微观过程，采用基于微观尺度的分子模拟方法，揭示了储层限域空间内气体吸附扩散的微观机理，探明了纳米颗粒/表面活性剂与储层壁面、油水界面间相互作用微观机制及主控因素。

  图1 页岩储层纳米孔隙内CO₂/CH₄气体竞争吸附微观机理

  图2 课题组关于页岩储层内气体与扩散微观机理的研究被Energy & Fuels和I&ECR选为封面论文

           2）针对储层多尺度空间内油气解吸附、扩散、渗流的多尺度多场耦合问题，采用耦合分子模拟与格子Boltzamnn方法，发展了储层结构内油气运移的多尺度多场耦合模型，阐明了气体微观吸附、扩散以及纳米颗粒/表面活性剂在表界面上的微观过程对宏观界面行为、流动特性的影响规律，为强化非常规油气资源开采提供理论支撑。

  图3 页岩储层内气体运移特性的多尺度多场耦合模型及相关模拟结果

  相关成果：

  1）主持国家自然科学基金青年项目、北京市自然科学基金面上项目、中国博士后科学基金面上项目、校级优秀教师基金面上项目、企业委托等项目9项，且相关研究成果已在中石油、中石化等油气开发企业技术转化；

  2）受邀在中国工程热物理学会多相流学术年会及传热传质学术年会做分会场特邀报告2次（非常规油气藏界面调控与输运机理的多尺度多场耦合研究，中国工程热物理学会多相流学术年会，2023.10；多孔介质内热质传递机理及调控的多尺度多物理场耦合模拟研究，中国工程热物理学会传热传质学术年会，2022.07）；

  3）以第一/通讯作者身份在Physical Review E、Physics of Fluids、Energy、Fuel、Colloids and Surfaces A、Industrial & Engineering Chemistry Research等领域权威期刊上发表SCI论文30余篇，其中包括1篇ESI高被引论文、3篇期刊封面论文。