秘密实验室

封面新闻记者 朱珠

天然气，这个深埋在地下多孔隙岩层中的自然馈赠，通过亿万年的孕育不断幻化成人间烟火。几十年来，科研人员集智慧与努力寻找更多天然气，并通过数字技术试图看清岩石内部纳米级结构，开启与微观世界的“对话”。

4月8日，我国首次在距今5.4亿年的寒武系页岩地层中，钻获了具有商业开发价值的高产工业气流。此次重大突破背后，“数字岩心”技术立了大功，科研人员通过获取岩心数据，分析地质结构进行页岩储层评价，为该井的成功勘探提供了重要基础资料。

随着页岩气为代表的非常规气成为天然气生产的主力军，岩心数字化分析工作越来越在勘探领域发挥重要的支撑作用，这正是油气行业新型工业化发展的生动缩影。4月17日，封面新闻记者走进中石油西南油气田页岩气研究院“数字岩心”实验室，揭开页岩气勘探开发“秘密武器”的神秘面纱。

西南油气田页岩气研究院“数字岩心”实验室

给岩心做纳米级扫描

深入页岩微观孔隙发现油气富藏

在成都府南河边，“数字岩心”实验室就“藏在”西南油气田页岩气研究院内，虽然实验室面积不大，但里面的设备可以说是行业中的“高精尖”。 记者穿上鞋套走进实验室，科技感十足的各种设备呈现在眼前，穿着白衣大褂的一名科研人员把1平方厘米的岩心样品放置于氩离子抛光设备中，调整参数按下启动键，机器便开始自动运作。

“经过设备氩离子抛光后，岩心表面高低起伏差只有纳米级别了”，不久后，科研人员便开始通过实验室最先进的高分辨率场发射扫描电镜，给已抛光的岩心样本进行高精度扫描。

神奇的事情发生了，这块只有指甲盖大小的岩心肉眼所见一片漆黑，但在镜头之下呈现出来的是“一片汪洋”，“微观世界下全是我们想象不到的形貌构造，你看这块岩心遍布着蜂窝状孔隙，这些孔隙大小只有几埃米至几百纳米，相当于头发丝直径的1/10000，天然气就藏在这些孔隙之中”，实验室相关负责人罗超博士对记者说道。

罗超博士和90后科研人员进行科研交流

数字技术的扫描，能清楚地识别出矿物、有机质和孔隙等图像信息，科研人员再结合一定的算法处理，提取相应的微观孔缝网络特征，并重构形成三维模型进行后期数值模拟等，罗超博士向记者介绍，以往的“电子显微镜”只能看单视域扫描，视域大小与分辨率无法兼顾，现在这个设备实现了大视域条件下还能有高分辨率的效果。

科研人员正在观察岩心抛光情况

“特别是油气风险勘探中，因为资料不足，可靠性比较弱，所以岩心样品分析对于一口井的评价有着至关重要的作用，也对区域的勘探开发提供了基础指导”，罗超博士说。

打通地质工程一体化

支撑页岩地层中钻获高产气藏

2022年初，“数字岩心”实验室启动运行，罗超博士带领90后储层攻关团队完成了技术攻关，并形成完善样品前处理、扫描、数据处理和分析的工作流程。一年多的时间，实验室已经支撑了四川盆地多口页岩气探井和评价井的论证、跟踪和效果分析。

不久前，我国页岩气勘探又有新的突破。西南油气田部署在四川盆地的资201井在测试过程中，稳定日产气量达到了73.88万立方米，创造全球寒武系页岩气井测试产量新高，这也是全球首次在寒武系的页岩储层测试获高产工业气流。初步估算，单井可采储量超过1.7亿立方米，可满足100多万户家庭1年的用气需求。

扫描设备可以看到纳米级岩石孔隙

如果说页岩气藏在数不尽的纳米级的孔隙中，如何才能有效获取这些天然气？

在资201井的勘探过程中，罗超博士带领储层攻关团队首先做了地质上的分析，“通过岩心的数字化分析，我们可以判断这口井储层品质最好的位置在哪里，根据这些参数，再做地质工程一体化设计，在实施过程中也可以根据我们提供的参数，针对性地做调整”。

罗超博士告诉记者，页岩气勘探开发是国际难题，特别是深层页岩气钻井温度超过140度，压力超过80个兆帕，“但是我们做了岩心地质分析后得出了很好的结论，发现它储层品质优，具备高产能力，最终在资201井上也得到了验证”。

从宏观到数字化微观

让非常规技术应用成为常规做法

页岩气属于天然气的一种，通常滞留在页岩纳米孔隙中，因此开采难度大，并被称为非常规气。数据显示，四川盆地天然气产量位居全国第一，未来非常规气对推动川渝地区国家天然气（页岩气）千亿立方米级产能基地建设，拉动区域经济社会发展，保障能源安全具有战略性意义。

从页岩气井取回的岩心样品

“我们最初研究页岩气以来，数字科研几乎不曾想象，以往都是通过宏观标准或者经验判断，设备及数据处理也都只是半自动化，并且许多研究需要依靠外界的力量”，2015年，罗超博士开始深深地感受到，必须要用微观扫描技术，非常规的手段来做非常规的事情，并形成一套自己的方法。

经过几年的筹备，如今该实验室已成功运行，并有效支撑了页岩气井位部署、井位论证、跟踪评价、储量提交和开发方案编制等生产任务，极大程度缓解了对外技术依存度。

数字岩心技术也不止于实验室的物理范围内，因为数据是可以永久保存、重复利用的，罗超博士表示，他们正在建立一个可以共享的数字化平台，针对勘探面临的难点、痛点、堵点，也会联合国内同行实验室做对比研究，支撑四川盆地页岩气勘探开发，引领行业发展。

“为什么勘探成功率高，这跟我们这个技术是必不可分的！”未来3—5年，罗超博士希望这套看起来非常规的方法也能变成一套常规模式，不断地应用到非常规油气勘探开发的大场面中。

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