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“非常规天然气高效开发与利用”教育部创新团队

作者:发布日期:2018-03-13点击量:

1)团队介绍

重庆大学“非常规天然气高效开发与利用”创新团队于201312月由教育部批准成立,于2017年以“优秀”通过教育部验收,并获得滚动支持,主要从事煤层气、页岩气吸附/解吸动力学,多场耦合作用下煤层气、页岩气渗流力学以及非常规天然气储层改造3个方向的研究。

团队依托单位重庆大学“煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室”,2011年获科技部批准建设,2013年通过科技部验收与评估。实验室通过购置与自主研发了一批高精尖、可视化、智能化、成套化的仪器设备,并与实验室现有设备优化配置,满足实验室在煤矿动力灾害与控制、非常规天然气高效开发与利用领域开展基础和应用基础研究,在煤层瓦斯吸附/解吸、富集、运移及水射流致裂增透理论,煤层气、页岩气储层改造等方面形成了具有优势和特色的研究体系,已成为我国煤矿灾害动力学与控制,煤层气、页岩气等非常规能源高效开发领域高层次人才培养及应用基础研究的重要基地。

经过10多年的长期合作研究积累,目前创新团队由18名固定研究人员组成(其中,教授10人,副教授7人,讲师1人),以卢义玉教授作为学术带头人,以鲜学福院士和李晓红院士为学术顾问,姜德义、辜敏、曾忠等17人为主要研究骨干,另有16名博士生、硕士生参与研究。创新团队有:国家杰出青年基金获得者1人,教育部长江学者1人,国家“万人计划”领军人才1人,科技部中青年科技创新领军人才1名,新世纪百千万人才工程国家级人选1人,中国青年科技奖获得者1人,教育部新世纪人才2人,重庆市两江学者1人,重庆市巴渝学者1人,年龄结构以中青年为主。已形成以非常规天然气(煤层气、页岩气)高效开发与利用为研究优势和特色、以众多研究项目为支撑、以国家重点实验室为研究平台、年龄结构合理、多学科交叉融合、自然形成的长期稳定创新团队。

 

2)团队负责人简介

卢义玉:男,博士,长江学者特聘教授,国家杰出青年科学基金获得者,博士生导师,重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室主任,重庆大学资源及环境科学学院副院长。2003年至2004年由国家公派至澳大利亚昆士兰大学做访问学者。入选国家“万人计划”领军人才、国家百千万人才工程、中青年科技创新领军人才、教育部创新团队学术带头人,国家有突出贡献的中青年专家,中国青年科技奖获得者,教育部新世纪优秀人才,重庆市采矿学科学术带头人,享受国务院政府津贴。现任中国煤炭学会理事,国家安全生产专家组成员,中国水射流学会副主任委员,美国水射流协会会员,全国专业标准化技术委员会委员,重庆市科学技术协会会员、《重庆大学学报(自然科学版)》编委,《土木建筑与环境工程》编委等职。

长期从事高压水射流理论及在非常规天然气开采应用方面的研究,针对低透气性煤层瓦斯抽采的技术难题,提出了水利化网格破碎煤层增透的学术思路,开展了高压振荡射流碎裂煤岩动力学、网格化造缝卸压及复合压裂增透机理等方面的研究,建立了水力化网格破裂煤层增透理论,开发出高压振荡射流造缝及复合压裂增透关键技术及装备。先后承担973课题、教育部创新团队、国家重大专项子课题、国家自然科学基金等纵向、横向课题40多项,获国家科技进步二等奖2项、三等奖1项、省部级一等奖4项,授权发明专利23项,出版著作6部。发表学术论文131篇,被SCIEI收录108篇。

 

3)科技创新与研究成果

2015年,我国天然气产量1350亿立方米,进口量614亿立方米,对外依存度达31.2%,据预测,2020年对外依存度将超过45%,严重威胁我国能源安全。我国煤层气、页岩气、天然气水合物等非常规天然气储量非常丰富,可作为常规油气资源最现实的接替资源。国务院《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》提出:重点突破煤层气、页岩气开发。国家《煤层气勘探开发行动计划》提出:到2020年,煤层气抽采量力争达到400亿立方米,其中地面开发200亿立方米,煤矿瓦斯抽采200亿立方米。国家页岩气十三五发展目标为2020年力争页岩气产量达到300亿方。作为我国页岩气开发的主战场,重庆市已将页岩气产业作为十大新兴产业予以重点扶持。《重庆市页岩气产业发展规划(20152020年)》提出:到2017年,建成产能150亿立方米/年,产量100亿立方米/年,到2020年,实现页岩气产能300亿方,产量200亿方,将重庆建成全国页岩气勘探开发、综合利用、装备制造和生态环境保护综合示范区。

创新团队长期以来一直致力于非常规天然气(煤层气、页岩气)高效开发与利用理论基础及应用的研究,在该领域承担国家973项目、国家重大科技转化项目、国家油气重大专项、863计划、国家自然科学基金项目等研究课题40余项,取得了一系列在国内外具有重大影响的创新性研究成果,产生了重大的经济和社会效益。获国家科技进步二等奖3项、三等奖2项,省部级一等奖9项、二等奖9项,申请与授权专利30余项。出版著作5本,发表论文300余篇。同时,通过项目合作研究,与美国科罗拉多矿业大学、澳大利亚联邦科学研究院、中石化、淮南矿业集团、中国平煤神马集团、中国矿业大学、中国石油大学等相关企业和科研院所形成了紧密的产学研合作关系,为下一步联合承担国家重点研发任务奠定了坚实的基础。

 ² 团队近5年来承担的代表性国家级项目

项目名称

项目

负责人

项目类别

立项时间

经费(万元)

水力化网格碎裂煤层增透理论与实践

卢义玉

国家杰出青年基金

2016

400

超临界二氧化碳强化页岩气高效开发基础研究

卢义玉

国家重点基础研究计划(973 计划)

2014

482

二氧化碳与页岩气竞争吸附动力学

辜敏

国家重点基础研究计划(973 计划)

2014

376

小曲率自进式拐弯钻孔增渗技术及装置

葛兆龙

国家科技重大专项

2015

100

盐间页岩油储层超临界CO2压裂基础研究

汤积仁

国家科技重大专项

2017

80

采动稳定区储层裂隙结构分区表征及储气体积计算

姜德义

国家科技重大专项

2016

99

深部复杂煤层射流造缝导向压裂裂缝起裂及扩展机理

卢义玉

国家自然科学基金

2014

80

声场作用下煤结构演化机制及煤层气渗流特性的研究

姜永东

国家自然科学基金

2015

74.7

吸附-水合耦合作用下低浓度煤层气的提纯特性及气体分子传输机理研究

钟栋梁

国家自然科学基金

2016

82

页岩气储层超临界二氧化碳压裂页岩体损伤机理

汤积仁

国家自然科学基金

2015

25

结合支撑剂变形嵌入的致密气水力压裂多场耦合模拟研究

周雷

国家自然科学基金

2015

25

松软煤层井下造缝导向压裂瓦斯运移机理及富集规律

葛兆龙

国家自然科学基金

2015

25

页岩气主采区土壤中生物表面活性剂功能基因对石油烃污染的响应

王翔

国家自然科学基金

2016

25

盐穴石油储库应力-化学作用下围岩层理非协调变形及损伤渗透性

陈结

国家自然科学基金

2017

58

层状盐岩损伤自愈合及愈合区及渗透率特征研究

陈结

国家自然科学基金 

2014

25

薄盐层双井水平对接水溶造腔机理及调控基础研究

姜德义

国家自然科学基金

2016

74

深部煤层地质环境对下保护层开采作用机理研究

姜德义

教育部高等学校博士学科点科研基金项目

2014

40

页岩气开采业污染防治技术政策

卢培利

国家环保部

2015

52

T-H-M-C耦合作用下页岩-CO2相互作用机理

鲜学福

重庆市院士基金

2015

60

基于地面钻孔分区水力压裂坚硬顶板致裂卸压技术研究

夏彬伟

横向

2015

327

自进式水力喷射“树状”钻孔增加煤层透气性技术及装备研究

葛兆龙

横向

2014

276

卧龙湖煤矿震荡射流提高低透气性煤层瓦斯抽采率研究

汤积仁

横向

2014

70

低透气性煤层造缝增透技术研究

葛兆龙

横向

2017

95

重庆市页岩气开发工程生态环境影响与监管对策研究

卢培利

重庆市环保局

2014

95

 

 ² 团队近5年发表的代表性论文

[1] Yongdong Jiang*, Yahuang Luo, Yiyu Lu,Chao Qin, Hui Liu. Effects of supercritical CO2 treatment time, pressure, and temperature on microstructure of shale [J]. Energy, 2016, 97:173-181.SCI一区)

[2] Zhong Dong-Liang*, Wang Jia-Le, Lu Yi-Yu, Li Zheng, Yan Jin. Precombustion CO2 Capture Using a Hybrid Process of Adsorption and Gas Hydrate Formation. Energy, 2016, 102, 621-629. (SCI一区)

[3] Zhong Dong-Liang, Ding Kun, Lu Yi-Yu, Yan Jin, Zhao Wei-Long. Methane recovery from coal mine gas using hydrate formation in water-in-oil emulsions. Applied Energy, 2016, 162, 1619-1626 (SCI一区)

[4] Zhong Dong-Liang*, Li Zheng, Lu Yi-Yu, Wang Jia-Le, Yan Jin. Evaluation of CO2 removal from a CO2 + CH4 gas mixture using gas hydrate formation in liquid water and THF solutions. Applied Energy, 2015, 158, 133-141. (SCI一区)

[5] Lu Yiyu, Yang Feng, Ge Zhaolong, Wang Qin, Wang Shuqi. Influence of viscoelastic surfactant fracturing fluid on permeability of coal seams. Fuel.2017,194:1-6.SCI二区)

[6] Hong Yin, Junping Zhou*, Yongdong Jiang, Xuefu Xian, Qili Liu. Physical and structural changes in shale associated with supercritical CO2 exposure [J]. Fuel, 2016,184: 289-303. (SCI二区)

[7] Zhang, Xinwei; Lu, Yiyu; Tang, Jiren; Zhou, Zhe; Liao, Yin. Experimental study on fracture initiation and propagation in shale using supercritical carbon dioxide fracturing [J]. Fuel.  2016, 190: 370-378. (SCI二区)

[8] Haiyang Wang, Binwei Xia, Yiyu Lu, Zhaolong Ge, Jiren Tang.Experimental study on sonic vibrating effects of cavitation water jets and its promotion effects on coalbed methane desorption[J]. Fuel.185, 2016, 468-477 (SCI二区)

[9] Zhong Dong-Liang*, Li Zheng, Lu Yi-Yu, Wang Jia-Le, Yan Jin, Qing Sheng-Lan. Investigation of CO2 Capture from a CO2 + CH4 Gas Mixture by Gas Hydrate Formation in the Fixed Bed of a Molecular Sieve. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2016, 55, 7973-7980. (SCI二区)

[10] Chao Qin, Yongdong Jiang*, Yahuang Luo, Xuefu Xian, Hui Liu, Ye Li. The Effect of Supercritical CO2 Treatment Time, Pressure, and Temperature on Shale Water Wettability[J].Energy & Fuels, 2017, 31 (1): 493–503. (SCI二区)

[11] Shuo Duan*, Min Gu, Xidong Du, Xuefu Xian. Adsorption Equilibrium of CO2 and CH4 and Their Mixture on Sichuan Basin Shale [J]. Energy & Fuels, 2016, 30:2248-2256. (SCI二区)

[12] Ding Kun, Zhong Dong-Liang*Lu Yi-Yu, Wang Jia-Le. Enhanced precombustion capture of carbon dioxide by gas hydrate formation in water-in-oil emulsions. Energy & Fuels, 2015, 29 (5), 2971-2978. (SCI二区)

[13] Yiyu Lu, Xiang Ao, Jiren Tang, Yunzhong Jia, Xinwei Zhang, Yuting Chen. Swelling of shale in supercritical carbon dioxide [J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016, 30:268-275. 2016-02.SCI三区)

[14] Junping Zhou*, Guojun Liu, Yongdong Jiang, Xuefu Xian, Qili Liu, Daochuan Zhang. Super-critical carbon dioxide fracturing in shale and the coupled effects on the permeability of fractured shale: an experiment study [J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2016,36: 369-377. (SCI三区)

[15] Lu, Yiyu; Wang, Haiyang; Xia, Binwei; Li, Xiaohong; Ge, Zhaolong; Tang, JiRen. Development of a Multi-functional Physical Model Testing System for Deep Coal Petrography Engineering [J]. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016, 50(2): 269-283.(SCI三区

[16] Yiyu Lu, Feng Yang, Zhaolong Ge*, Shuqi Wang, Qin Wang. The influence of viscoelastic surfactant fracturing fluids on gas desorption in soft seams[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2015, 27:1-8.SCI三区)

[17] Yiyu Lu, Songqiang Xiao, Zhaolong Ge, Zhe Zhou, Kai Deng. Rock-Breaking Properties of Multi-Nozzle Bits for Tree-Type Drilling in Underground Coal Mines [J]. Energies. 2016, 9:1-17. 2016-03.SCI三区)

[18] Yiyu Lu, Fei Huang*, Xiaochuan Liu, Xiang Ao. On the failure pattern of sandstone impacted by high-velocity water jet[J]. International journal of impact engineering, 2015, 76(2):67-74. 2015-02.SCI三区)

[19] Yiyu Lu, Chenpeng Song, Yunzhong Jia, Binwei Xia. Analysis and Numerical Simulation of Hydro-fracture Crack Propagation in Coal-Rock Bed [J]. CMES -computer modeling in engineering & sciences. 2015, 105(1): 69-86. SCI三区)

[20] Yiyu Lu, Liang Cheng*, Zhaolong Ge*, Binwei Xia, Qian Li, and Jiufu Chen. Analysis on the initial cracking parameters of cross-measure hydraulic fracture in underground coal mines[J]. Energies, 2015, 8:6977-6994. SCI三区)

 

 ² 团队近5年来出版的专著

[1] 卢义玉,夏彬伟,葛兆龙,汤积仁,水力化煤层增透理论及技术,北京:科学出版社,2016年

[2] 姜永东,鲜晓东等.声震法强化煤层气高效抽采的机理,北京:科学出版社,2014

[3] 辜敏,鲜学福. 煤层气变压吸附分离理论与技术,北京:科学出版社,2015

 

 ² 团队近5年来获权的发明专利

[1] 葛兆龙,卢义玉,梅绪东,等,一种煤矿井下高压水力压裂封孔材料及封孔工艺,201210578643.5,2014.11.12

[2] 卢义玉,葛兆龙,张欣玮,等,一种煤矿井下自吸式磨料射流钻头及钻孔方法,201310568516.12015.12.30

[3] 葛兆龙,卢义玉,周哲,等,一种煤矿井下水力割缝自吸式磨料射流发生装置及方法,201310287216.62015.10.14

[4] 夏彬伟,付宏伟,卢义玉,等,一种定向水压爆破提高煤层透气性的方法,201310107622.X2015.08.19

[5] 卢义玉,汤积仁,林晓东,等,一种磨料自动供给装置及使用方法,201310076496.62015.03.04 

[6] 葛兆龙,卢义玉,周哲,等,一种射流压力脉动特性的测试方法及装置,201310066270.82015.03.11

[7] 葛兆龙,卢义玉,夏彬伟,等,一种淹没射流测试箱及测试方法,201210231175.42015.04.22

[8] 夏彬伟,卢义玉,杜鹏,等,高压水密封双动力螺旋钻杆,201210298077.22015.07.08

[9] 卢义玉,汤积仁,张欣玮,等,一种煤矿井下瓦斯抽采孔清孔钻头、清孔装置及清孔方法,201410194429.92016.01.20

[10] 汤积仁,卢义玉,贾云中等,一种岩石模拟钻进与测试装置及使用方法,201310722034.72016.03.09

[11] 卢义玉,葛兆龙,程玉刚,等,一种水力喷射自进式钻孔增加煤层透气性方法及装置,201410189992.72016.03.23

[12] 夏彬伟,宋晨鹏,卢义玉,等,一种岩石围压加载实验装置及实验方法,201410080149.52016.08.17

[13] 周军平,姜永东,辜敏,鲜学福等.超临界CO致裂增加页岩气储层渗透率的实验装置,201210276714.62014.08.13

 

 ² 相关图片

 

1 在实验室工作的卢义玉教授

 

 

2 在现场调研的卢义玉教授

 

 

3 卢义玉教授带队考察页岩气开发功勋井

 

                        

4 团队承担全国青少年高校科学营科普