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指尖上的浩瀚“宇宙”

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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,是地质科研人员拍的一幅“大片”。10万倍的电镜镜头下,原本平整一体的岩石样本,内部结构一览无余地展现出来,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在这里。

从设备中拿出1厘米见方的样品,勘探开发研究院地层古生物实验室经理王伟庆开始了揭秘:“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。”

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,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。

一根头发丝的直径一般在0.03毫米左右。胜利油田的页岩油就蕴藏在这头发丝般甚至还细小的孔缝中。科研人员就是从比头发丝还细的孔隙里找到了页岩油的“蜗居”之地。

说起来轻松,做起来却着实不易。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,页岩取心难度很大,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。

一张有典型意义的图片,犹如毛细血管图似的,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地快速锁定目标。

勘探开发研究院地层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,勘探开发研究院制定了页岩油电镜分析行业标准,成为行业标杆及排头兵。

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,扮演了研究工作“利器”的角色。

据悉,勘探开发研究院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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