不同相态CO2对煤岩破裂特征与裂缝延伸机制的实验研究

主持人：张然

项目类别：国家自然科学基金青年科学基金项目

立项时间：2021年1月

二氧化碳对煤层中的甲烷具有竞争吸附优势，本课题提出煤层CO₂压裂-封存技术，即将大量CO₂通过压裂手段注入至煤层中，一方面CO₂置换CH₄，促进CH₄产出，提高煤层气产量；另一方面将CO₂封存在煤层中，可实现CO₂减排和煤层气高效开采“一箭双雕”，对中国的绿色经济发展具有重要意义。但由于缺乏对煤岩在不同相态 CO₂作用下形成复杂缝网能力的认识，影响了其在煤层气开采中的发展和应用。本项目围绕CO₂对煤岩的致裂机制及其形成复杂缝网能力的科学问题开展研究：揭示了不同相态CO₂流体对煤岩的致裂与损伤演化的宏观特征、微观机制及其响应关系，阐明了不同工程参数对裂缝形态、复杂程度的影响规律；基于煤岩破裂过程中的变形特征、强度特征、能量特征和破裂特征，结合CO₂作用下天然裂缝和地应力影响，形成了一套不同层位煤岩CO₂形成复杂裂缝能力的评价方法。该项目研究成果旨在为煤层CO₂压裂、封存理论技术体系的建立提供重要支撑，为相关施工设备参数设计和工程参数调控提供理论依据。本课题研究成果在国内外期刊和会议上发表相关论文5篇，其中SCI收录3篇，EI收录2篇，获省部级科技进步奖一等奖1项。