科技“神器”助力 在髮絲般孔縫中找到頁巖油

鏡頭拉近、拉近、再拉近……鏡頭前的微觀世界由模糊逐漸變為清晰。操作者王偉慶轉過身來，向科技日報記者介紹道：“在一釐米見方的岩石樣本上選取幾十平方微米的目標，別看只有小拇指尖那麼大，可是經過掃描電鏡數萬倍的放大，就是一個浩瀚的‘宇宙’了。”

這是近日科技日報記者在中國石化勝利油田勘探開發研究院地層古生物實驗室看到的一幕。王偉慶是該實驗室的負責人。他在進行的操作，是將10萬倍的電鏡鏡頭對準這幾十平方微米的岩石樣本，其內部結構便展現得一覽無余。王偉慶説：“白色的是碳酸鹽岩，黑色的是泥岩，中間夾雜有很多孔隙裂縫，細如髮絲，地質人員日思夜想的石油就蘊含在其中。”

發現“髮絲”中的寶藏，這是新技術的魅力。

2021年11月2日，來自中國石化勝利油田的一則重磅消息讓國人振奮——該油田頁巖油勘探開發取得戰略性突破，首批上報預測石油地質儲量4.58億噸，已具備全面勘探開發條件。

記者了解到，上述戰略突破背後，科研人員在基礎研究和戰略裝備上的突破功不可沒。

一根頭髮絲的直徑一般在0.03毫米左右。勝利油田的頁巖油就蘊藏在細如髮絲的孔縫中，這也意味著科研人員需要從這樣的孔隙裏找到頁巖油的“蝸居”之地。

這是一項極富挑戰性的工作。實驗室掃描電鏡工作人員于傑傑告訴記者，在樣品中選取觀測部分，如同在一個足球場內精準定位一個乒乓球。要找到這個“乒乓球”，首先要製作出合格的樣品。

掃描電鏡對岩石樣本要求非常高，頁巖取心難度很大，層多且薄、易碎，手工處理樣品要格外掌握好力度、技巧。首先，他們要將頁巖手工製作成1釐米見方的小塊，再用砂紙反覆打磨，直到普通顯微鏡下看到切面平滑了，再用氬離子拋光儀繼續打磨。上述過程往往要重復幾十次，直到達到鏡面效果了，才能用掃描電鏡進行觀察。而此自主研發的電鏡不一般，可聚焦到奈米級，直觀地反映出頁巖油的儲集空間、成分特徵、礦物架構等。

獲得一張有典型意義的圖片，通常需要從上百甚至上千張圖片中挑選出來。這需要科研人員有的放矢地快速鎖定目標。

記者了解到，上述實驗室科研人員通過關鍵技術攻關，優化試驗參數工序，創新工作流程，聚焦提升電鏡分析品質，突破了含油樣品低真空觀察、氬離子拋光高精度成像、背散射樣品成分精細識別等技術難關，掌握了非常規樣品電鏡分析方法，為油田非常規儲層評價提供了關鍵資訊，助推了油田頁巖油、緻密油勘探的突破。

奈米尺度的電鏡圖像成為打開非常規儲層微觀世界的“金鑰匙”。憑藉過硬的分析技術及分析品質，勝利油田勘探開發研究院制定了頁巖油電鏡分析行業標準，成為行業標桿。

除了頁巖油之外，掃描電鏡分析技術還在如何識別緻密砂岩裏的好儲層、如何避免油氣層傷害和改造低産儲層等領域，扮演了“神器”角色。

據了解，勝利油田勘探開發研究院正在開發精度更高的聚焦離子束掃描電鏡分析技術，模擬和尋找頁巖油的流動和路徑。屆時，足球場上的玻璃彈珠也不再難尋，非常規儲層裏的原油如何從地層中流出來等難題也會有新的答案。