頁(yè)巖氣和煤層氣（主要組分為CH₄）勘探/開(kāi)發(fā)對(duì)于優(yōu)化我國(guó)現(xiàn)行能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、減少能源對(duì)外依存度、緩解因化石能源消費(fèi)引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題具有重要戰(zhàn)略意義。其中，向含氣頁(yè)巖儲(chǔ)層注入富氧燃煤煙氣有望封存其關(guān)鍵組分（CO₂、SO₂和NO_x）并協(xié)同增采頁(yè)巖氣，具有顯著的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。為了初步驗(yàn)證該設(shè)想的技術(shù)可行性，化學(xué)工程學(xué)院非常規(guī)油氣勘探/開(kāi)發(fā)與二氧化碳地質(zhì)封存團(tuán)隊(duì)測(cè)定了頁(yè)巖對(duì)單組分CO₂和SO₂的吸附/解吸性能、采用二元組分CO₂/SO₂模擬富氧燃煤煙氣以驅(qū)替CH₄、開(kāi)展了CO₂/SO₂/NO-H₂O-頁(yè)巖/圍巖作用以明確目標(biāo)儲(chǔ)層對(duì)富氧燃煤煙氣的封存穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明：（1）頁(yè)巖對(duì)SO₂的吸附性能優(yōu)于CO₂，對(duì)二者的解吸性能則反之，表明SO₂于儲(chǔ)層中的封存穩(wěn)定性及其對(duì)CH₄的驅(qū)替效果有望優(yōu)于CO₂；（2）相較于現(xiàn)行CO₂-ESGR技術(shù)，CO₂/SO₂驅(qū)替模式能夠顯著提升頁(yè)巖的CH₄解吸能力和CO₂封存潛力；（3）模擬原位儲(chǔ)層條件下，富氧燃煤煙氣能夠引發(fā)礦化效應(yīng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層流體的穩(wěn)定封存，并增強(qiáng)圍巖封堵性能。

此外，結(jié)合我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，研發(fā)更為清潔、高效和低運(yùn)行成本的煤層氣開(kāi)采工藝，對(duì)于實(shí)施我國(guó)煤層氣“兩步走”發(fā)展戰(zhàn)略以及“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要意義。微波輻照技術(shù)因具有特殊“熱效應(yīng)”和“非熱效應(yīng)”有望同步改造煤層氣儲(chǔ)層并促進(jìn)煤層氣解吸，進(jìn)而提高煤層氣采收率。為此，該團(tuán)隊(duì)測(cè)定了與煤基質(zhì)吸波性能相關(guān)的介電參數(shù)，并于模擬實(shí)際飽水煤層氣儲(chǔ)層條件下探究了微波輻照對(duì)煤基質(zhì)升溫行為、理化性質(zhì)和CH₄吸附/解吸性能的影響。結(jié)果表明：（1）煤基質(zhì)升溫行為主要受控于其介電特性及礦物組成；（2）水分提升了煤基質(zhì)前期升溫速率，降低了最終體相溫度；（3）微波輻照降低了煤基質(zhì)芳香性及含氧官能團(tuán)含量，水分對(duì)此趨勢(shì)有抑制作用；（4）微波輻照前后煤基質(zhì)CH₄吸附/解吸性能主要取決于其孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)微波的響應(yīng)規(guī)律。綜上，微波輻照技術(shù)有望于實(shí)際飽水儲(chǔ)層增采煤層氣。

上述系列研究工作分別發(fā)表于工程技術(shù)領(lǐng)域一區(qū)TOP期刊Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160422）、Separation and Purification Technology（https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125970、https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.131437、https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.130093）、ACS Sustainable Chemistry & Engineering（https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c06095），以及工程技術(shù)領(lǐng)域二區(qū)TOP期刊Gas Science and Engineering（https://doi.org/10.1016/j.jgsce.2024.205359）。論文第一作者分別為博士生徐藝和唐星，論文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。

以上研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（52264001和42272202）、云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃（202201AT070144）、云南省“興滇英才支持計(jì)劃”（YNWRQNBJ-2019-164）和中國(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（33550000-22-ZC0613-0211）的支持。