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指尖上的浩瀚“宇宙”扫描电镜分析技术助力胜利油田页岩油勘探开发2022年03月31日 来源:
中国石化报 作者:
王维东 贾玉涛 代俭科
本报记者 王维东 通讯员 贾玉涛 代俭科 镜头拉近——拉近——再拉近,镜头前的物体逐渐清晰。这不是某位导演在拍大片,而是地质科研人员的一幅“大片”。10万倍的电镜镜头下,原本平整一体的岩石样本,内部结构一览无余,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——地质人员跋山涉水寻觅的石油就在这里。 从设备中拿出1厘米见方的样品,胜利油田勘探开发研究院地层古生物实验室经理王伟庆开始揭秘:“别看只有小拇指尖那么大,经过扫描电镜数万倍的放大,就是一个浩瀚的‘宇宙’了。”刚刚看到的图像,只是这块样品上几十平方微米的面积。 胜利油田页岩油勘探开发取得战略性突破,2021年首批上报预测石油地质储量4.58亿吨,首先得益于地质科研人员在基础研究上的突破。一根头发丝的直径是30微米左右,而胜利油田页岩油就蕴藏在比头发丝还细小的孔缝中,科研人员就是从微孔隙里寻找页岩油的“蜗居”之地。 地层古生物实验室扫描电镜工作人员于杰杰介绍,样品中看到的这个部分,就如同在一个足球场内寻找一个乒乓球。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,页岩取芯难度很大,层多且薄又易碎,手工处理样品要格外掌握好力度、技巧。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。这个过程可能要重复几十次,直到达到镜面效果了,才能用扫描电镜进行观察。 扫描电镜可以聚焦到纳米级,非常直观地反映出页岩油的储集空间、成分特征、矿物架构等。一张典型意义的图片,犹如毛细血管图,展现出页岩油孔隙,通常需要从上百甚至上千张图片中挑选出来。这就更需要科研人员有的放矢快速锁定目标。 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”。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、致密油勘探突破。 除了页岩油,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,扮演了研究工作“利器”的角色。 据悉,下一步,胜利油田将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。
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