科技“神器”助力在发丝般孔缝中找到页岩油

  [中国石油新闻中心2022-06-17]
  镜头拉近、拉近、再拉近……镜头前的微观世界由模糊逐渐变为清晰。操作者王伟庆转过身来，向科技日报记者介绍道：“在一厘米见方的岩石样本上选取几十平方微米的目标，别看只有小拇指尖那么大，可是经过扫描电镜数万倍的放大，就是一个浩瀚的‘宇宙’了。”
  这是近日科技日报记者在中国石化胜利油田勘探开发研究院地层古生物实验室看到的一幕。王伟庆是该实验室的负责人。他在进行的操作，是将10万倍的电镜镜头对准这几十平方微米的岩石样本，其内部结构便展现得一览无余。王伟庆说：“白色的是碳酸盐岩，黑色的是泥岩，中间夹杂有很多孔隙裂缝，细如发丝，地质人员日思夜想的石油就蕴含在其中。”
  发现“发丝”中的宝藏，这是新技术的魅力。
  2021年11月2日，来自中国石化胜利油田的一则重磅消息让国人振奋——该油田页岩油勘探开发取得战略性突破，首批上报预测石油地质储量4.58亿吨，已具备全面勘探开发条件。
  记者了解到，上述战略突破背后，科研人员在基础研究和战略装备上的突破功不可没。
  一根头发丝的直径一般在0.03毫米左右。胜利油田的页岩油就蕴藏在细如发丝的孔缝中，这也意味着科研人员需要从这样的孔隙里找到页岩油的“蜗居”之地。
  这是一项极富挑战性的工作。实验室扫描电镜工作人员于杰杰告诉记者，在样品中选取观测部分，如同在一个足球场内精准定位一个乒乓球。要找到这个“乒乓球”，首先要制作出合格的样品。
  扫描电镜对岩石样本要求非常高，页岩取心难度很大，层多且薄、易碎，手工处理样品要格外掌握好力度、技巧。首先，他们要将页岩手工制作成1厘米见方的小块，再用砂纸反复打磨，直到普通显微镜下看到切面平滑了，再用氩离子抛光仪继续打磨。上述过程往往要重复几十次，直到达到镜面效果了，才能用扫描电镜进行观察。而此自主研发的电镜不一般，可聚焦到纳米级，直观地反映出页岩油的储集空间、成分特征、矿物架构等。
  获得一张有典型意义的图片，通常需要从上百甚至上千张图片中挑选出来。这需要科研人员有的放矢地快速锁定目标。
  记者了解到，上述实验室科研人员通过关键技术攻关，优化试验参数工序，创新工作流程，聚焦提升电镜分析质量，突破了含油样品低真空观察、氩离子抛光高精度成像、背散射样品成分精细识别等技术难关，掌握了非常规样品电镜分析方法，为油田非常规储层评价提供了关键信息，助推了油田页岩油、致密油勘探的突破。
  纳米尺度的电镜图像成为打开非常规储层微观世界的“金钥匙”。凭借过硬的分析技术及分析质量，胜利油田勘探开发研究院制定了页岩油电镜分析行业标准，成为行业标杆。
  除了页岩油之外，扫描电镜分析技术还在如何识别致密砂岩里的好储层、如何避免油气层伤害和改造低产储层等领域，扮演了“神器”角色。
  据了解，胜利油田勘探开发研究院正在开发精度更高的聚焦离子束扫描电镜分析技术，模拟和寻找页岩油的流动和路径。届时，足球场上的玻璃弹珠也不再难寻，非常规储层里的原油如何从地层中流出来等难题也会有新的答案。