非常规油气超临界二氧化碳压裂技术进展及挑战

doi:10.12388/j.issn.1673-2677.2026.02.013

新疆石油天然气 ›› 2026, Vol. 22 ›› Issue (2): 125-142.DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2026.02.013

• 新能源 • 上一篇

非常规油气超临界二氧化碳压裂技术进展及挑战

黄亮¹，汪道兵²^，³，汪杰¹，续化蕾¹，江厚顺¹

1.长江大学石油工程学院，湖北武汉 430100；
2.北京石油化工学院机械工程学院，北京大兴 102617；

3.北京市安全生产工程技术研究院，北京大兴 102617。

收稿日期:2026-03-01 修回日期:2026-05-15 接受日期:2026-05-20 出版日期:2026-06-09 发布日期:2026-06-09
通讯作者: 汪道兵（1985—），2017年毕业于中国石油大学（北京）油气井工程专业，博士，教授，博士生导师，主要从事地热能、氢能、核能等清洁能源以及非常规油气资源高效开发方面的应用基础研究。（E-mail）upcwdb@bipt.edu.cn
作者简介:黄亮（2001—），长江大学石油工程学院石油与天然气工程专业，在读硕士，目前从事水力压裂方面的研究。（E-mail）1350251114@qq.com
基金资助:
1、国家自然科学基金面上项目“纳米增黏流体与超临界CO₂复合压裂页岩油层人工裂网形成与调控机制”（52474001）；

2、国家自然科学基金面上项目“基于注液增能和暂堵转向协同作用的干热岩人工缝网形成与调控机制”（52274002）。

Supercritical CO2 Fracturing for Unconventional Oil and Gas：Progress and Challenges

HUANG Liang¹，WANG Daobing²^，³，WANG Jie¹，XU Hualei¹，JIANG Houshun¹

1. School of Petroleum Engineering，Yangtze University，Wuhan 430100，Hubei，China；
2. School of Mechanical Engineering，Beijing Institute of Petrochemical Technology，Daxing 102617，Beijing，China；
3. Beijing Academy of Safety Engineering and Technology，Daxing 102617，Beijing，China

Received:2026-03-01 Revised:2026-05-15 Accepted:2026-05-20 Online:2026-06-09 Published:2026-06-09

摘要/Abstract

摘要：

针对非常规油气储层水力压裂面临的水资源消耗、水敏伤害及环境污染难题，系统论述了超临界二氧化碳（SC-CO₂）压裂技术的致裂机理、应用现状与工程挑战。与水基压裂液相比，SC-CO₂具有低黏度、高扩散性和近零界面张力的特性，更易形成复杂裂缝网络，其“改性-增渗”作用机制为SC-CO₂通过矿物溶蚀和有机质萃取重构储层孔缝系统，同时削弱岩石强度并提高脆性，从而协同促进裂缝起裂与扩展。同时，总结了含氟/硅基增稠剂、非氟增稠体系以及SC-CO₂射流压裂和复合压裂等技术的最新进展。尽管SC-CO₂压裂在支撑剂输送、装备适配性、成本控制以及封存效率与泄漏风险量化等方面仍面临挑战，但在非常规油气“压裂-增产-封存”一体化开发路径中展现出良好的应用潜力。

关键词:

超临界二氧化碳, 水力压裂, 裂缝扩展, 岩石力学, 携砂性能

Abstract:

To address the challenges of hydraulic fracturing in unconventional oil and gas reservoirs in terms of water resource consumption，formation damage of water sensitivity，and environmental pollution，this study systematically investigates the fracturing mechanism，application status，and engineering challenges of the supercritical carbon dioxide （SC-CO₂） fracturing technology. Compared with water-based fracturing fluids，SC-CO₂ is more likely to generate complex fracture networks because of its low viscosity，high diffusivity and near-zero interfacial tension. The mechanism of “modification-permeability enhancement” is clarified：SC-CO₂ reconstructs pore-fracture systems through mineral dissolution and organic matter extraction，while also degrading rock strength and increasing brittleness，which jointly facilitates fracture initiation and propagation. Recent advances in fluorine-/silicon-based thickeners，non-fluorinated thickening systems，and SC-CO₂ jet and compound fracturing technologies are summarized. Although challenges remain in proppant transport，equipment compatibility，cost control，and quantification of storage efficiency and leakage risks，SC-CO₂ fracturing shows strong potential for the integrated development pathway of fracturing，enhanced recovery and carbon sequestration in unconventional reservoirs.

Key words:

supercritical carbon dioxide, hydraulic fracturing, fracture propagation, rock mechanics, proppant carrying capacity

中图分类号:

TE357 ','1');return false;" target="_blank">
TE357

黄亮, 汪道兵, 汪杰, 续化蕾, 江厚顺.

非常规油气超临界二氧化碳压裂技术进展及挑战

[J]. 新疆石油天然气, 2026, 22(2): 125-142.

HUANG Liang , WANG Daobing, , WANG Jie , XU Hualei , JIANG Houshun.

Supercritical CO2 Fracturing for Unconventional Oil and Gas：Progress and Challenges

[J]. Xinjiang Oil & Gas, 2026, 22(2): 125-142.

[1]	赵万春, 蒲平凡, 吕渊源, 何文林, 曾栩洋, 王婷婷. 基于CFD-DEM粗糙缝内支撑剂流动数值模拟研究[J]. 新疆石油天然气, 2026, 22(2): 19-27.
[2]	邹雨时, 李典谕, 王明星, 李建民, 解增光. 玛北页岩油储层压裂地质特征及裂缝扩展规律研究——以C2~C4层为例 [J]. 新疆石油天然气, 2026, 22(2): 28-40.
[3]	王博, 张恩雨, 马景龙, 尚子琛, 谭林, 侯要要. 压裂全过程分析方法研究进展 [J]. 新疆石油天然气, 2026, 22(2): 78-95.
[4]	王博, 李欢, 颜廷巍, 周麟泰, 盛少鹏, 周福建. 体积压裂中射孔孔眼冲蚀的主控因素及冲蚀规律[J]. 新疆石油天然气, 2026, 22(1): 78-87.
[5]	王博, 盛少鹏, 廖顺利, 颜廷巍, 周麟泰. 支撑剂缝内运移铺置特征研究方法及主控因素 [J]. 新疆石油天然气, 2025, 21(4): 34-46.
[6]	盛茂, 邓超, 李杰, 顾明哲, 王天宇, 田守嶒, . 非均匀射孔控制多簇裂缝均衡扩展机制及参数优化[J]. 新疆石油天然气, 2024, 20(3): 54-63.
[7]	王博, 王乾任, 周航, 张荔, 解子祺. 层理影响下裂缝三维垂向扩展模式数值模拟 [J]. 新疆石油天然气, 2024, 20(1): 77-87.
[8]	彭磊, 罗江伟, 赵宏波, 乐露, 边婧, 董京楠. 长庆油田米绥新区易漏地层漏失机理 [J]. 新疆石油天然气, 2023, 19(4): 10-19.
[9]	潘丽燕, 郝丽华, 刘凯新, 孙锡泽, 朱振龙, 赵彦昕, . 玛湖风城组高含盐储层水力压裂裂缝扩展规律 [J]. 新疆石油天然气, 2023, 19(4): 20-28.
[10]	王涛, 程垒明, 项远铠, 承宁, 王博, 周航. 砾石影响下裂缝扩展规律数值模拟[J]. 新疆石油天然气, 2023, 19(1): 42-48.
[11]	罗垚, 孔辉, 徐克山, 吐尔逊江·马木提, 郑恒. 砂泥岩储层水力裂缝穿层规律数值模拟 [J]. 新疆石油天然气, 2023, 19(1): 49-56.
[12]	张羽鹏, 盛茂, 王波, 李杰, 田守嶒, 张志超, 李根生. 径向分支井控制加密井裂缝扩展数值模拟[J]. 新疆石油天然气, 2022, 18(3): 31-37.
[13]	李军, 吴继伟, 谢士远, 陈亮, 连威. 吉木萨尔页岩油井筒完整性失效特点与控制方法[J]. 新疆石油天然气, 2021, 17(3): 37-43.
[14]	王雷, 文恒, 张士诚, 马新仿, 牟建业. 有效闭合应力对支撑剂回流影响实验研究[J]. 新疆石油天然气, 2020, 16(4): 54-58.
[15]	王言, 郑强, 马崇尧, 李淑凤, 孙超. tNavigator油藏数模软件在低渗油藏压裂优化中的应用[J]. 新疆石油天然气, 2016, 12(3): 29-31.

非常规油气超临界二氧化碳压裂技术进展及挑战

Supercritical CO2 Fracturing for Unconventional Oil and Gas：Progress and Challenges

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics