為了研發(fā)清潔、高效和低運(yùn)行成本的非常規(guī)天然氣（如煤層氣、頁(yè)巖氣，其主要組分為CH₄）開(kāi)采新工藝，該研究利用具有特殊“熱效應(yīng)”和“非熱效應(yīng)”的微波能輻照技術(shù)同步實(shí)現(xiàn)非常規(guī)儲(chǔ)層的基質(zhì)升溫、基質(zhì)演化和縫網(wǎng)改造，進(jìn)而增采煤層氣和頁(yè)巖氣。研究結(jié)果表明：（1）可控源微波場(chǎng)中，煤和頁(yè)巖基質(zhì)升溫迅速，且吸波升溫能力主要受控于基質(zhì)中具有較高介電常數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的黃鐵礦和白鐵礦。（2）可控源微波場(chǎng)輻照顯著改變了煤和頁(yè)巖表面的主要含氧官能團(tuán)，即高共軛C=O、共軛C=O和COOH，進(jìn)而影響其對(duì)CH₄的吸附和解吸性能。此外，可控源微波場(chǎng)輻照顯著減少了煤和頁(yè)巖基質(zhì)中孔直徑小于7.00 nm的CH₄吸附孔數(shù)量，進(jìn)而削弱煤和頁(yè)巖對(duì)CH₄的吸附能力并強(qiáng)化吸附態(tài)CH₄的解吸。（3）可控源微波場(chǎng)輻照顯著增加了煤和頁(yè)巖基質(zhì)中裂隙數(shù)目，有效改造儲(chǔ)層縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)并提高儲(chǔ)層滲透率，有利于儲(chǔ)層中CH₄的運(yùn)移和開(kāi)采。

該研究證實(shí)了利用可控源微波場(chǎng)輻照增采非常規(guī)天然氣的可行性，有助于完善和彌補(bǔ)現(xiàn)有水力壓裂開(kāi)采非常規(guī)天然氣技術(shù)的不足，為非常規(guī)天然氣開(kāi)采提供了新的研發(fā)思路和科技參考。

相關(guān)成果分別以“Influences of controlled microwave field irradiation on physicochemical property and methane adsorption and desorption capability of coals: Implications for coalbed methane (CBM) production”和“Influences of controlled microwave field radiation on pore structure, surface chemistry and adsorption capability of gas-bearing shales”為題發(fā)表于能源化工領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Fuel》（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121022）和地球科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Marine and Petroleum Geology》（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2021.105134）。上述論文第一作者均為昆明理工大學(xué)2020級(jí)博士生付學(xué)祥，通訊作者為張登峰教授，通訊單位為昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院。研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金（41762013、U19B6003），中國(guó)石化頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（G5800-20-ZSKFZY008、G5800-19-ZSKFZY001）以及云南省“興滇英才支持計(jì)劃”人才項(xiàng)目（YNWR-QNBJ-2019-164）支持。