1mpa等于多少公斤力（1兆帕是多少公斤压力）

4月28日，重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室教授周俊平正在为全球最大的深部岩土工程多功能物理模拟试验系统的启动做准备。可以服务于国家深层能源发展的重要需求，探索前沿科学问题。特约摄影师钟/视觉重庆

4月28日，重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室技术人员龙海洋(右)在与学生进行高压水射流实验，采集不同压力下的科学数据。特约摄影师钟/视觉重庆

4月28日，重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室技术员龙海洋展示用高压“水刀”制作的精美金属蝴蝶。特约摄影师钟/视觉重庆

人们常说水很嫩很嫩，赋予了水温柔的形象。然而，在重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，水却成了异常锋利的“刀子”，可以切割岩石、钢板、航空空材料，可以把铁变成泥。

在这里，有一群从事“地下工作”的科研人员，常年与灾害打交道，有时甚至“挖地三尺”一探究竟，只为把灾害扼杀在摇篮里，为我国煤炭和非常规天然气的安全、高效、绿色开采提供理论和技术支持。

这是什么实验室？4月28日，重庆日报记者走访了重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室。

高压水射流抛光

一只漂亮的蝴蝶居然是用水剪出来的。

煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室位于重庆大学A区，是一座上世纪七八十年代的老建筑。从一楼大厅向左，记者首先进入高压水射流整理实验室。

这个实验室的“主角”是一台高压水射流切割机。旁边的工作台上，也摆放着各种形状的金属件，一只美丽的蝴蝶引人注目。

不可思议的是，这样一只蝴蝶竟然是用水剪出来的。

“高压水射流切割，又称‘水刀’，是以水为介质，通过高压发生设备加压获得巨大能量，通过一定形状的喷嘴喷出的高速水流。”实验室工程师龙海洋说，人们常说水滴穿石头，水滴的力量很小。需要很长时间才能达到石透。但是如何在有限的时间内实现石头穿透呢？这就需要增加水的能量。高压水射流技术就是利用这个原理，实现以柔制刚，化铁为泥。

他介绍，根据压力不同，“水射流”可分为高压型和低压型。记者看到的这种高压水射流切割机的压力可以达到200MPa以上。

这个压力有多大？\" 1兆帕(兆帕)的压力相当于10公斤的力作用在一个指甲大小的物体上。\"他解释道。

如何通过加压供水增加能量？他说，这就像平时打针用的注射器。反复推拉后，注入人体的药物强度增加。水刀用柱塞泵达到类似的效果。

要让“水刀”足够锋利，在短时间内实现“水滴石穿”，甚至穿透钢板，除了增加压力，“刀头”也很重要。

通过龙海洋对“刀头”显示屏的拆解，记者看到“刀头”中间有一个微小的孔，也就是所谓的“喷嘴”。

“这个宝石喷嘴直径只有0.35毫米，孔径小但功能大。”他说，好的“刀头”会形成一束汇聚的高压水，力量更大；反之，不好的“刀头”会使高压水散开，导致“水刀”被切割的锋利。

在他的操作下，“水刀”运转。一束汇聚的高压水从喷嘴中迅速喷出，自上而下垂直撞击水面，顿时激起巨大水花。

龙海洋介绍，目前，高压水射流技术在煤炭、石油、新材料等领域的应用越来越广泛。比如在煤田，利用“水刀”人工造缝，大大提高了煤层气开采效率，降低了煤矿瓦斯灾害风险。

深部岩土工程多功能物理模拟试验系统

将真实试验场地的地层环境“搬到”实验室。

在一楼的另一个实验室里，有这个国家重点实验室最值钱的科研仪器设备——深部岩土工程多功能物理模拟试验系统。记者一走进实验室，这个“怪物”立刻出现在眼前。

“这是我们自主研发的设备，价值约2000万元，也是目前世界上最大的深部岩土工程多功能物理模拟试验系统。”重庆大学周俊平教授说。

该系统的核心部分是一个巨大的圆柱形装置，大约有两三个人高。特别的是，它其实是一个外圆内侧的结构，内部是一个1.2m× 1.2m× 2.06m的正方形空。

“之所以这样设计，是因为它能更真实地反映地层环境，相当于把真实试验场地的地层环境‘搬到’实验室里进行复制还原。在试验现场难以观察和收集的参数在实验室更容易做到。”周俊平介绍。

但这种设计也使得设备的研制难度加大，其中气密性是最大的难点。设备必须连接紧密，任何地方都不能漏。从2011年立项，到2016年竣工验收，历经方案设计、施工组装、反复调试，历时5年研发完成。

中国的资源开采正在深入地球，但越深入，地层环境就会越复杂。有了这个测试系统，我们可以在实验室中更好地还原深部地层资源的开采环境，从而更有效地开展研究。

自主研发了世界首台超临界CO2压裂驱替CH4实验装置。

用二氧化碳代替水开采页岩气

在一楼一个不起眼的实验室里，记者看到了该实验室自主研发的世界首台超临界CO2(二氧化碳)压裂驱替CH4(甲烷)的实验装置。

“这种装置不仅节约了水资源，还可以在提高页岩气采收率的同时，实现二氧化碳的地下储存。”实验室主任卢说，我国页岩气产区多在重点缺水地区，开采主要采用水力压裂技术，耗水量巨大。此外，我国页岩气储层粘土含量高，粘土遇水会发生水化膨胀，容易损害储层，导致储层改造效果差，页岩气采收率低。

为解决这一问题，他带领联合国内相关单位团队，在国际上提出了“超临界二氧化碳强化非常规天然气高效开发与地质封存一体化”的学术构想，研制了超临界二氧化碳压裂驱替CH4的实验装置。

“简单来说，就是捕集燃煤电厂等工业源排放的二氧化碳，将一种形态转化为超临界二氧化碳，然后替代水压裂页岩气藏，从而实现页岩气开采。”他解释道。

与页岩气相比，页岩对二氧化碳的吸附能力更强，即页岩对二氧化碳的“亲和力”更好。用超临界二氧化碳取代水后，页岩可以牢固地吸附更多的二氧化碳，让二氧化碳“挤出”页岩气的储存空“取代”页岩气。这不仅提高了页岩气的采收率，还将二氧化碳封存在地下。

2017年，延长石油公司延安国家陆相页岩气示范区进行了首次超临界二氧化碳压裂现场试验。页岩气产量显著增加，单井平均日产量提高2.5倍，同时实现了二氧化碳的有效封存。

“我们的研究发现，在一定条件下，页岩中封存的二氧化碳量可以抵消甚至超过页岩气开采利用全过程中产生的二氧化碳量，相当于负排放。”卢表示，未来，它将为中国的碳中和起到积极的推动作用。