近年来，非常规油气开发备受关注。国民经济和社会发展“十二五”规划明确要求，“推动页岩气等非常规油气资源开发利用”，页岩气开发的科技攻关在《页岩气发展规划（2011—2015年）》中，被提到重要位置。业内人士认为，大力推动页岩气勘探开发，增加页岩气资源供应，将对缓解我国天然气供需矛盾、调整能源结构、促进节能减排起到重要作用。日前，中国工程院院士、中国石油大学（北京）教授沈忠厚及其团队在2012中国国际石油产业高峰论坛上，发表了关于利用超临界CO2开发非常规油气藏可行性的报告，这为非常规油气藏，特别是页岩气的开发提供了一个新的思路。
“超临界CO2”技术
已被列为国家自然基金重点项目
超临界CO2流体，不同于气体、固体和液体，是将CO2气体加温加压至临界点以上（Tc＞31.1℃，Pc＞7.38Mpa）时所出现的状态。超临界CO2具有独特的物理化学性质：它具有近似于液体的密度，同时其粘度与气体接近，扩散系数比液体大，具有良好的传质性能。另外，超临界CO2的表面张力接近于零度，因此可以进入到任何大于超临界CO2分子的空间。在临界温度以下，CO2气体的不断压缩会有液相出现，然而，压缩超临界CO2仅仅导致其密度的增加，不会形成液相。
沈忠厚对于超临界流体的关注，源自于2003年中石油“12.23”井喷事故。事故处理完之后，时任专家组组长的沈忠厚对井下的硫化氢喷发速度如此之快感到不解。经过研究，沈忠厚发现，硫化氢在井下高温高压状态下，处于超临界状态，其性质相当特殊。而查阅文献后，沈忠厚发现美国在2000年对超临界CO2破岩已有研究。
随后，沈忠厚团队将其拓展，对超临界CO2流体在非常规气藏钻井、压裂、开采等环节的应用，开展研究并进行了大量的理论分析和实验。
沈忠厚介绍，利用超临界CO2流体，一是，更易于破碎坚硬及难钻的页岩，可较大幅提高钻井速度。利用水力辅助机械联合破岩方式对曼柯斯页岩进行实验 ，结果表明利用超临界CO2是用水的钻进速度的3.3倍；二是，在低渗及特低渗油气层开发中，可以有效保护油气层；三是，易钻各种复杂结构井，提高单井产量。另外，还可有效提高油气采收率。
目前，沈忠厚团队研究的利用超临界CO2流体进行压裂的技术已被列为国家自然基金重点项目，但这一技术目前并未完全公开。
低渗透和非常规油气资源
是未来利用重点
沈忠厚表示：我国低渗透油气储量占剩余储量的50%左右，新增探明储量中70%-80%为低渗透油气藏，低渗油气藏将成为我国油气增长的主力。另外，我国页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气资源非常丰富。所以，非常规油气资源也将成为我国新的油气增长点。也就是说，低渗透和非常规油气资源将成为我国未来油气开发的重点。
但我国开发非常规及低渗油气藏却面临着艰巨的任务。沈忠厚表示：首先，由于岩石坚硬等原因，非常规及低渗透气藏的钻井难度很大，需要花费大量的资金和时间。在开发中80%的资金要花在钻井上。其次，由于油层储层孔隙度极低，仅有5%左右，所以极容易受到伤害，而且不可逆转。另外，这样的气藏不但丰度、单井产量和采收率很低，开采周期也很长。就算是美国，非常规气田的采收率到底是多少也没有量化概念。
沈忠厚的学生、中国石油大学（北京）博士后王海柱告诉中国能源报记者：“目前，油藏中有利用CO2驱油，提高采收率的三次采油技术，也有利用纯液态CO2对油藏进行压裂改造的技术。但生产实践中，还没有利用超临界CO2技术进行压裂的。”王海柱介绍说，关于超临界CO2研究的国际文献，2005年之后就查不到了。“但是，没有文献考证，并不代表这一技术就此搁置。
采访中，美国贝克休斯公司北亚区销售总经理胡泊告诉记者：“在生产实践中，国际上多用泥浆作为介质钻井，泥浆的成本是比较高的。也有利用相对便宜的氮气和空气，但是这对地层和技术要求很高，一旦遇到水层又要全部换回来。压裂的介质一般采用水资源。美国水资源非常丰富，而且在所有介质中最便宜。但是这不适用于中国，尤其是中国页岩气将来要在西北地区开发，水资源就更加宝贵了。因此我们现在在研发其他的介质，二氧化碳是其中的一个。”
利用超临界CO2
开采页岩气的优势显著
从技术层面上讲，利用超临界CO2开采页岩气，具有相当诱人的优势：一是，超临界CO2破岩门限压力低、破岩速度快，对于典型的难钻页岩层来说，能够大大缩短建井周期，降低钻井费用； 二是，超临界CO2流体既不含固相也不含水，对储层无任何损害和污染，非常适合于粘土含量较高的页岩气藏开发；三是，超临界CO2流体黏度低、表面张力为零、易流动，容易进入毛细孔隙中，驱替及置换甲烷，同时超临界CO2容易钻水平井、超短半径水平井等复杂结构井，可大大提高单井产量和采收率；四是，超临界CO2开发页岩气是集钻井、完井、增产、采气及CO2埋存为一体的系统配套技术；五是，利用超临界CO2流体进行压裂，可防止储层伤害，提高采收率，降低成本。
从环保理念上讲，利用超临界CO2流体作为介质，从某种程度上可替代大量的水资源，适于我国国情。另外也可有效利用CO2，降低温室气体排放量。
然而，当谈到阻碍超临界CO2技术应用的最大问题时，王海柱坦言，配套设备的完善是关键。王海柱表示：就设备防腐以及如何控制CO2保持超临界状态的问题，现有技术是可以达到的。但是超临界CO2具有很强的穿透力，如何防止其对橡胶的腐蚀，目前还在研究阶段。
不过，对于超临界CO2开采页岩气这一技术，沈忠厚很有信心：“我们团队经过4到5年的初步探索和一系列试验之后，觉得这很有可能是一条可走的捷径，而且近期内就可能转化为生产力。”
