1 二氧化碳地质封存
1.1 高温高压微观物理模拟装置
我们设计制作具有页岩油气藏储层特征的微纳米芯片模型（孔隙深度小于100 nm，宽度小于5μm），利用高温（120-150°C）高压（30-50MPa）微观物理模拟装置（图1），主要模拟致密页岩油储层裂缝-多孔介质（图2）中超临界二氧化碳与油水流动特征，以及二氧化碳在微纳米孔中埋存机理等问题的可视化研究。同时，我们还开展在高温高压下微纳米孔隙中水驱油、气驱、化学驱等的机理研究。
1.2 二氧化碳盐水层封存
二氧化碳地质封存是将二氧化碳注入天然多孔介质—地层中，以期能够实现二氧化碳永久埋存的一种技术方法。根据主要作用机制的不同，碳封存可分为构造封存、毛细封存、溶解封存和矿物封存。在诸多作用机制中，影响二氧化碳在多孔介质中运移效率的关键问题之一，便是二氧化碳与地下流体的相互作用。以二氧化碳咸水层封存为例，由于二氧化碳的酸性特质，在传质过程中会发生诸多化学反应，如与多孔介质的反应、与地下流体中的金属离子的反应等。化学反应的发生会对二氧化碳在多孔介质中的传质起到重要的影响。
我们采用高温高压可视化装置（图1），研究多孔介质中二氧化碳的传质过程（图2），分析不同地层条件，如不同温度压力、不同反应物与化学反应速率、存在其他非润湿相（油、气等）等，对二氧化碳埋存效率的影响。
1.3 二氧化碳吞吐开发页岩油气的分子动力学研究
页岩储层中多组分流体在纳米孔隙内的相互作用自页岩气开发起一直作为热点问题产生了许多讨论，储层原生水、二氧化碳等物质作为页岩储层内的流体组分受到了广泛的研究，发现了其降低页岩气吸附，限制页岩气流动性等影响。研究如何通过调整储层流体组分、流体压力等物理方法提高页岩气的采收率，对于商业化开采页岩气有重要意义。
使用分子模拟方法重点攻关页岩纳米孔隙内多组分流体对页岩气储存性质的影响（图1），致力于阐明页岩气储层中多组分流体的赋存规律与页岩气可动性（图2）。进而，可为提高页岩储层动用程度、实现页岩气藏定量化开发与管理、提高页岩气藏采收率提供有力支撑。