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天南地北石油人:纳米世界找油气

来源:     责编:     发布时间:2017-08-15

  金旭通过聚焦离子束扫描电镜观察岩石样品。 禹航 摄

  岗位素描

  油气储层和石油工程材料基础实验研究从纳米尺度到岩芯尺度对岩石进行分析,通过纳米技术实现对复杂油气储层进行精细表征,探寻油气资源潜力。

  纳米空间只有一根头发丝直径的千分之一。金旭的工作就是用纳米级分析手段扫描岩石样品,从微纳米孔隙结构和微裂缝等因素入手分析储层物性,从而探寻油气资源潜力,探索油气运移规律,对油气田开发提出参考和建议。

  金旭是勘探开发研究院纳米油气工作室主任。在他的眼里,岩石好比一栋大楼,众多孔隙是一间间屋子,里面储存着油气。“每间屋子的门是怎样连通的,如何通过驱油剂或压裂改造,使油气从这些相互连通的孔隙和裂缝中更顺畅地跑出来?我们就是从事这项研究的。”8月2日,金旭对记者这样说。

  切割—钻柱—研磨—抛光—喷碳,这是制备一块岩石样品的基本工序,而完成一块纳米CT样品分析至少需要两天。

  当低孔、低渗、致密等成为人们描述油气储层特征的热词时,金旭和他的团队研发的技术显得更重要。复杂储层多尺度数字岩石评价技术,弥补了传统分析方法的不足,利用多尺度表征手段获取岩石内部结构图形等数字化信息,并进行定量化描述。

  “我们有三件宝,CT、电镜和能谱。”金旭称团队都是给岩石拍CT的人,“通过对岩石从厘米、毫米、微米到纳米尺度进行高分辨率的结构扫描,建立高精度数字骨架三维模型,立体展现孔隙、裂缝的空间展布,矿物类型的定量分布,油气的运移通道等信息。”

  窥一斑而见全豹,说起来容易做起来难。如何从微观样品的分析得出正确的宏观结论,考验着科研人员的智慧。

  为解决这个难题,金旭和团队采用maps大面积连续扫描技术,利用高分辨率扫描电镜对岩石样品进行上千次微观扫描,一个样品的数据点就达到近20亿个,将海量的数据拼接成图,像谷歌地图一样,从微观到宏观,既能看到纳米级别的孔隙和微裂缝分布,又可展现岩石的整体信息。“我们也在不断地进行技术升级改造,希望能够弥补新技术的缺陷,实现更大范围的技术应用。”金旭说。

  纳米油气工作室还研究微纳米材料在油气田开发工程中的应用。“我们正在开发高效吸油材料、超双疏防腐涂层和轻质高强新材料。另外,我们还在评价新能源电池材料对石油行业的冲击和影响。”

  纳米油气工作室成立近4年,获得了2项国际发明专利及10项国家发明专利授权。数字岩石技术团队平均年龄只有32岁,融合了材料学、岩石力学、高分子化学、石油工程等多学科人才。“我最老。”35岁的金旭笑言。

  “我们的目标是建立一座数字岩石图库。基于数字岩石表征技术,搭建信息共享和大数据分析平台,以减少重复的实验工作,提高研究效率,助力油气勘探开发。”金旭说。

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