鼓舞绿色低碳转型的遑急战术礼聘白丝足交。

动力，被誉为工业的食粮与国民经济的命根子。在巨匠页岩气时间可采资源量中，中国页岩气可采资源量约占巨匠20%，排行第一。关联词，面对经济的高速增长与宏大的东谈主口基数，我国油气资源的对外依存度仍居高不下，动力安全防地正面对着巨大的挑战。在此配景下，积极探索并豪恣发展页岩油气等相等规清洁动力，成为我国完毕动力安全保险、鼓舞绿色低碳转型的遑急战术礼聘。

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一直以来，在中国复杂的地舆环境中，若何让这一页岩中的“矿藏动力”高效安全地使用？成为困扰勘测者们的一大瓶颈。同济大学土木匠程学院张丰充训练团队坚捏钻研十多年，最终凭借“流体注入下深层页岩的闹翻与失稳特点”在上海市科技奖励大会上荣获2023年度自然科学一等奖。现在，这一科研服从已得胜功绩于我国四川盆地海相页岩等20余个页岩油气区块的高效开发与安全甩手，绝顶是在长宁页岩气田的一体化开发时间愚弄方面，名目服从显耀普及了井均产能，增幅高达30%。

【瓶颈：储备丰富却勘测不毛】

‌‌页岩气是指蕴藏于宽裕机质泥页岩过甚夹层中，以吸救助游离气象为主要存在神志的相等规自然气资源‌。页岩气的因素以甲烷为主，是一种清洁、高效的动力资源和化工原料，主要用于住户燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工分娩等，具有较高的工业经济价值。

全国页岩气资源量为457万亿立方米，同惯例自然气资源量非常，其中页岩气时间可采资源量为187万亿立方米。巨匠页岩气时间可采资源量排行中，中国以36万亿立方米的可采量排行第一，约占巨匠的20%。 2012年，中国页岩气开发参加气藏勘测和初步开采试点阶段。人所共知，水力压裂是页岩气的开发要道时间，其主要机制在于通过向地下大限度注入高压流体的神志，酿成油气输运的高渗通谈。自然该项时间促成了好意思国的“页岩立异”，然则在我国的实践历程中却遇到了诸多挑战。

领先，页岩看成一种稀奇的岩石，其里面有机组分与有机孔共存，力学和闹翻步履受热老到度影响大。其次，与好意思国同类储层比较，中国的页岩储层埋深更大、地质非均质性强，这使得中国的页岩油气开发面对更为复杂的地质条目，无疑加多了水力压裂的难度，裁减了开发服从。此外，中国西部地区地质构造通顺常常，断层和破绽发育逼近，工程行动极易诱发地质灾害，进一步加重了页岩油气开发的难度。

张丰充训练（左）在引导学生作念讨论。

2016年，张丰充训练完毕了在好意思国的讨论职责，加入母校同济大学的土木匠程学院，担任岩石力学学科的特聘训练。归国之前，张丰充训练已运行对四川盆地真切探索，讨论与地质学范围密切磋议的清洁动力，也运行念念考页岩气高效开发的最好有缠绵。

针对上述挑战，同济大学土木匠程学院张丰充训练团队聚焦“压裂位置考取”、“开展高效压裂”和“确保压裂安全”三大工程难题，真切揭示有机质页岩的物理和力学反应机制、流体注入下页岩破绽的起裂与膨胀端正，以及压裂流体注入诱发页岩断层失稳的机理等三约莫道科知识题，为高效而安全的页岩油气开发提供了时间复古。

【精确量度，高效辘集】

若何精确礼聘注入液体的点位，这是讨论的中枢议题。

为此，科研团队险些每年齐去四川盆地等页岩油气储备丰富的地区进行郊外地质结构勘测。时刻最长的一次，十多个东谈主待了两周，进行样品辘集；这么的郊外勘测，团队每年齐会去3-4次，并和开发企业进行洽商，真切了解现在产业的履行需求。

在讨论历程中，科研团队不雅测到页岩里面有机质弹性模量随其老到度普及而呈现出指数级增长的趋势，并初次揭示了不同老到度条目下有机-无机组分间力学互相作用的内在端正。这一发现为深层页岩储层的力学参数评估及可压裂性评价提供了坚实的物理表面基础。在此基础上，科研团队创新性地提议了地球化学敛迹框架下的有机质页岩弹性与力学参数表征表面，酿成了岩心、测井和地震尊府一体化的页岩三维可压裂性评价技艺，为深层页岩资源开采的精确选址提供了遑急的科学复古。

流体注入下深层页岩的闹翻与失稳特点（名目时间路子图）。

若何高效开采？“这其实触及好多方面，除了笃定注入点位，完毕多远注水、注水压力大小，注水速率、注入多大黏性的液体等齐有认真。”张丰充训练默契，而这就触及对压裂花式的量度，绝顶是水力破绽起裂与膨胀步履的复杂描述问题。为此，科研团队开展了“多模范复杂水力破绽起裂与膨胀机制”的真切探索，构建了破绽起裂的精确量度模子，有用量化了岩石里面非均质性对破绽起裂历程的具体影响。

这一讨论初次系统性推崇了井筒周围破绽群间的互相作用机制，并揭示了多破绽竞争性起裂的力学实质，显耀裁减了我国深层高应力环境下页岩水力破绽的起裂压力。基于断裂能与黏性隐藏间的竞争机制，张丰充训练率先提议了水力破绽与自然破绽互相作用的全新表面框架，明确了水力破绽穿越自然破绽的三种主要模式，并真切揭示了页岩压破绽网膨胀的动态演化机理，从而完毕了对页岩水力压裂历程中复杂缝网花式的精确量度。

【产能增幅达30%】

我国页岩气多存在于四川盆地，四川是世外桃源，东谈主口最大的省份，开发的区域亦然东谈主员居住比较密集的区域。因此，一方面要把油气高效地抽出来，另一方面要驻扎因为工程激发的环境问题。比如，对地下水的浑浊；由于注入高压水，使不相识的深部岩石断层变得动起来，从而诱发地震等地质灾害。“开采页岩气，就概况用‘矛’打穿地质；而崇尚地壳相识，又概况‘盾’保捏地质的相识构造。”张丰充默契。

流体注入下深层页岩的闹翻与失稳特点（名目引导页岩开发全历程）。

针对压裂安全与相识甩手这一要道问题，科研团队围绕流体注入诱发深地灾害的防控难题，真切开展了“深地断层滑移表面及相识性甩手时间”的讨论。科研团队初次在原位条目下奉行了高温高压断层剪切实验，揭示了复杂应力传递诱发地震的新机制，并构建了深地复杂多场耦合条目下页岩断层剪切特点的笼统表面体系。基于模范上推旨趣与断层愈合机制，科研团队创新性地开采了断层宏不雅本构模子，并据此构建了方位模范的断层滑移多场耦合模子，完毕了流体注入条目下断层相识性的有用甩手。这一系列讨论服从为基于断层相识性甩手表面的深层页岩安全压裂实践提供了坚实的表面基础与时间复古。

现在，这别称目服从已得胜功绩于我国四川盆地海相页岩等20余个页岩油气区块的高效开发与安全甩手。绝顶是在长宁页岩气田的一体化开发时间愚弄方面，名目服从显耀普及了井均产能，增幅高达30%。此外，名目团队还得胜相连并圆满完成了两期由法国谈达尔石油公司寄予的国外息争名目，地震表征准确率显耀普及28%，为社会经济发展带来了显耀的正面效应。自2013年起，团队成员便雅致息争，深耕流体注入下页岩储层的闹翻与失稳讨论。凭借团队在深地岩石力学范围的孝顺，获批了腾讯首届“碳寻筹划”名目，从300多个团队中脱颖而出，获终选TOP名目资助奖励。

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