美国联邦能源信息署数据显示，过去十年美国页岩油藏石油产量创新高，但开采效率低致高达90%石油被浪费。在此背景下，宾夕法尼亚州立大学研究小组取得重要突破，开发出一种新的石油开采工作流程，为绿色制造领域带来新希望。

该工作流程核心在于改进循环二氧化碳注入技术，已成功在德克萨斯州鹰福特页岩实施，可提升采收率15%，还能为二氧化碳排放提供长期储存。研究人员称，此技术可扩展至其他页岩油藏，研究成果发表于《燃料》杂志。

循环二氧化碳注入技术即“二氧化碳吞吐法”，已有数十年历史，能增强从含纳米孔(聚集大量碳氢化合物)的天然岩层中提取石油的能力。研究人员将地下页岩环境比作海绵，纳米孔类似海绵微小开口，可有效吸收保留碳氢化合物。

在注入过程中，二氧化碳通过油井注入油藏，关闭油井使其浸泡，气体与石油混合改变性质，提高石油流动性和开采率。通过不同压力注入，可迫使碳氢化合物从纳米孔隙逸出到地表。不过，该方法有效性受操作条件、深度和油类类型影响大，优化注入面临石油特性、页岩环境构成等变量挑战。

研究小组与行业伙伴合作，因美国最大页岩油藏蕴含石油量巨大，即便产量小幅增加，也能大幅提升总产量。鹰福特页岩占地约2万平方英里，是美国五大主要页岩油气储量地之一，目前开采方式(包括水力压裂)采收率不到10%。研究小组通过加强碳氢化合物与二氧化碳接触修改注入方法，优化工作流程后，用二氧化碳覆盖更多表面积，调整循环次数、压力、注入量和持续时间，预计可使鹰福特地区多提取约15%石油碳氢化合物。

此外，该研究小组强调了将页岩井重新利用为二氧化碳长期封存中心的潜力。其他行业可将二氧化碳作为副产品供应，能源公司封存二氧化碳可减少大气污染。若以长期封存二氧化碳为目标，可调整注入周期，将气体推入地下更深地层优化封存效果。

论文合著者马明开发了内部数值模型并编写模拟代码，他认为将页岩油井重新用于二氧化碳封存是控制温室气体排放的经济有效方法。相关工作还包括将新模拟方法应用于更多现场数据，全面评估油气开采前景。

宾夕法尼亚州立大学地下能源回收与封存联合产业伙伴关系(SERS JIP)负责人埃马米 - 梅博迪表示，随着页岩油井发展，美国面临“成熟”页岩气田数量激增、产量下降局面，成熟和废弃页岩井是二氧化碳封存的光明前景。油井关闭会损失金钱，但封存二氧化碳可创造收益，且二氧化碳在页岩油井中泄漏隐患小于常规油井。

更多信息： Ming Ma 等，基于代理的页岩储层循环二氧化碳注入筛选与优化工作流程，Fuel ( 2025)。