鏡頭拉近、拉近、再拉近……鏡頭前的微觀世界由模糊逐漸變?yōu)榍逦?。操作者王偉慶轉(zhuǎn)過身來，向科技日報(bào)記者介紹道：“在一厘米見方的巖石樣本上選取幾十平方微米的目標(biāo)，別看只有小拇指尖那么大，可是經(jīng)過掃描電鏡數(shù)萬倍的放大，就是一個(gè)浩瀚的‘宇宙’了?！?/p>

(資料圖片)

這是近日科技日報(bào)記者在中國石化勝利油田勘探開發(fā)研究院地層古生物實(shí)驗(yàn)室看到的一幕。王偉慶是該實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人。他在進(jìn)行的操作，是將10萬倍的電鏡鏡頭對準(zhǔn)這幾十平方微米的巖石樣本，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)便展現(xiàn)得一覽無余。王偉慶說：“白色的是碳酸鹽巖，黑色的是泥巖，中間夾雜有很多孔隙裂縫，細(xì)如發(fā)絲，地質(zhì)人員日思夜想的石油就蘊(yùn)含在其中。”

發(fā)現(xiàn)“發(fā)絲”中的寶藏，這是新技術(shù)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(fā)取得戰(zhàn)略性突破，首批上報(bào)預(yù)測石油地質(zhì)儲(chǔ)量4.58億噸，已具備全面勘探開發(fā)條件。

記者了解到，上述戰(zhàn)略突破背后，科研人員在基礎(chǔ)研究和戰(zhàn)略裝備上的突破功不可沒。

一根頭發(fā)絲的直徑一般在0.03毫米左右。勝利油田的頁巖油就蘊(yùn)藏在細(xì)如發(fā)絲的孔縫中，這也意味著科研人員需要從這樣的孔隙里找到頁巖油的“蝸居”之地。

這是一項(xiàng)極富挑戰(zhàn)性的工作。實(shí)驗(yàn)室掃描電鏡工作人員于杰杰告訴記者，在樣品中選取觀測部分，如同在一個(gè)足球場內(nèi)精準(zhǔn)定位一個(gè)乒乓球。要找到這個(gè)“乒乓球”，首先要制作出合格的樣品。

掃描電鏡對巖石樣本要求非常高，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，他們要將頁巖手工制作成1厘米見方的小塊，再用砂紙反復(fù)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(xù)打磨。上述過程往往要重復(fù)幾十次，直到達(dá)到鏡面效果了，才能用掃描電鏡進(jìn)行觀察。而此自主研發(fā)的電鏡不一般，可聚焦到納米級，直觀地反映出頁巖油的儲(chǔ)集空間、成分特征、礦物架構(gòu)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(biāo)。

記者了解到，上述實(shí)驗(yàn)室科研人員通過關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)工序，創(chuàng)新工作流程，聚焦提升電鏡分析質(zhì)量，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(xì)識(shí)別等技術(shù)難關(guān)，掌握了非常規(guī)樣品電鏡分析方法，為油田非常規(guī)儲(chǔ)層評價(jià)提供了關(guān)鍵信息，助推了油田頁巖油、致密油勘探的突破。

納米尺度的電鏡圖像成為打開非常規(guī)儲(chǔ)層微觀世界的“金鑰匙”。憑借過硬的分析技術(shù)及分析質(zhì)量，勝利油田勘探開發(fā)研究院制定了頁巖油電鏡分析行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成為行業(yè)標(biāo)桿。

除了頁巖油之外，掃描電鏡分析技術(shù)還在如何識(shí)別致密砂巖里的好儲(chǔ)層、如何避免油氣層傷害和改造低產(chǎn)儲(chǔ)層等領(lǐng)域，扮演了“神器”角色。

據(jù)了解，勝利油田勘探開發(fā)研究院正在開發(fā)精度更高的聚焦離子束掃描電鏡分析技術(shù)，模擬和尋找頁巖油的流動(dòng)和路徑。屆時(shí)，足球場上的玻璃彈珠也不再難尋，非常規(guī)儲(chǔ)層里的原油如何從地層中流出來等難題也會(huì)有新的答案。

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