近日，我校无党派人士、石油工程学院油气渗流研究中心钟俊杰教授在微纳尺度流体相行为研究领域取得系列进展。相关成果先后发表在Energy & Environmental Science、Energy和SPE Journal等国际顶级期刊，中国石油大学（华东）均为第一通讯单位。该系列工作得到国家自然科学基金重大项目、国家级青年人才项目、国家自然科学基金面上项目和山东省青年人才项目等资助。
微纳尺度流体的相行为是致密油气、页岩油气及深层油气开发的关键科学问题。这些非常规储层的大量孔隙尺寸常分布在微纳米尺度，在受限条件下，地层流体的相行为与传统体相PVT测试结果和理论预测存在显著差异。然而，目前尚缺乏精确表征纳米尺度流体相行为的可靠实验手段，同时需要发展全新的相态理论模型和计算方法。针对这一难题，钟俊杰教授基于微纳流控芯片的纳米级工艺优势和可视化检测能力，研发了微纳尺度CO2混相压检测芯片、油气相态检测芯片等系列检测技术，提出了针对纳米尺度流体相行为的新认识，为非常规油气资源开发提供了重要的理论基础支持。
论文“Unveiling nanoscale fluid miscible behaviors with nanofluidic slim-tube”（《纳米细管技术：揭示纳米尺度流体混相行为》）发表在能源领域国际顶级学术期刊《Energy & Environmental Science》。论文第一作者为石油工程学院2022级博士生王曾定，指导教师为钟俊杰教授。该研究聚焦于致密/页岩油藏注CO2开发中亟需解决的最小混相压精确检测技术难题，创新性地结合微纳流控芯片技术与传统油气行业细管实验方法，提出了一种同时具备驱替效果和相界面可视化检测能力的纳米细管技术。该技术首次实现了对微纳跨尺度孔隙介质中混相压和混相过程的精确测量。研究发现，尽管纳米尺度下CO2与油相的最小混相压低于体相值，但在微纳跨尺度条件下，最小混相压却显著高于体相值。这一重要认识为致密/页岩油藏注CO2开发提供了新的理论认识。
论文“Adsorption effects on CO2-oil minimum miscibility pressure in tight reservoirs”（《壁面吸附效应对致密储层CO2最小混相压的影响》）发表在能源领域国际知名期刊《Energy》。论文第一作者为石油工程学院2022级博士生王曾定，指导教师为钟俊杰教授。该研究揭示了纳米孔隙中壁面对油相重组分的选择性吸附效应对CO2最小混相压存在显著影响。通过构建新的理论计算方法，研究详细分析了壁面吸附效应在不同孔隙尺度下对混相压的影响程度差异，并进一步为构建油藏尺度最小混相压预测模型奠定了重要的理论基础。
论文“Phase Behaviors of Gas Condensate at Pore Scale: Direct Visualization via Microfluidics and In-Situ CT Scanning”（《基于微流控与在线CT的孔隙尺度凝析气相行为研究》）发表在油气领域国际顶级期刊 《SPE Journal》。论文第一作者为石油工程学院2019级博士生景文龙，指导教师为李爱芬教授和钟俊杰教授。该研究聚焦凝析气藏开发过程中常见的反常凝析现象及露点压力检测问题，创新性地提出了微纳尺度油气相态检测芯片技术。该研究首次通过实验发现，在储层微纳米级孔隙空间中，凝析气的上露点压力显著高于体相值，且随着受限空间尺度的减小，上露点压力呈现升高趋势，指出了现有受限相态理论在预测凝析气露点方面存在的局限，对优化凝析气藏开发策略具有指导意义。
近年来，钟俊杰教授致力于油气微纳流控技术的研究，在油气藏开发、储碳、储氢等实际问题中的微观机理研究方面取得了一系列进展。研究成果发表在Energy & Environmental Science、Energy、Lab on a Chip、Journal of Computational Physics、SPE Journal、Geoenergy Science and Engineering、Physics of Fluids等国际权威期刊，相关技术已成功应用于国内外地下能源开发中，形成了具有国际影响力的高温高压微纳流控实验技术。
论文链接：
1. https://doi.org/10.1039/D4EE02292K
2. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129815
3. https://doi.org/10.2118/218421-PA