本報記者 王福全 通訊員 黎永娟

“3D打印的模型，能夠直觀展示地質(zhì)構(gòu)造和儲層結(jié)構(gòu)。這塊是順北4號帶斷裂結(jié)構(gòu)模型，綠色、深綠色代表不同尺度的斷裂，橙紅色的不規(guī)則體代表地層8000米以下油氣儲藏的空間……”5月12日，在中國石化縫洞型油藏提高采收率重點實驗室，實驗技術(shù)崗主任師陳蒲禮拿著新制作的3D物理模型，向前來學(xué)習交流的人員介紹。

中國石化縫洞型油藏提高采收率重點實驗室位于西北油田科研生產(chǎn)園區(qū)，由西北油田負責運行，是國內(nèi)最早將工業(yè)級3D打印機用于油氣勘探開發(fā)研究的實驗室之一。近幾年，實驗室通過推動技術(shù)迭代升級，實現(xiàn)了地質(zhì)構(gòu)造、儲層結(jié)構(gòu)、流體分布情況、工程地質(zhì)等油氣科研領(lǐng)域各種類型結(jié)構(gòu)3D物理模型的精準打印，為塔里木盆地深層油氣藏研究提質(zhì)增效提供了重要支撐。

重點實驗室里來了“新員工”

“2018年12月，TP203X井組模型?！碑斢浾邌柕綄嶒炇沂裁磿r候成功制作出第一個3D物理模型時，陳蒲禮脫口而出。這個時間節(jié)點對于他來說，記憶深刻。

實驗室率先引進工業(yè)級3D打印機，希望新技術(shù)賦能塔里木盆地地質(zhì)研究。地質(zhì)模型是地質(zhì)研究的核心部分，可以幫助研究人員直觀地觀察和分析地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)、資源分布等情況。通常，地球物理技術(shù)人員對三維地震數(shù)據(jù)進行技術(shù)處理，將復(fù)雜的地下地質(zhì)信息轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字模型。模型中包含了儲層空間形態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)、油氣分布特征等關(guān)鍵參數(shù)。

有了新設(shè)備，更要用得巧。3D物理模型的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計和支撐材料去除，成為實驗室初期應(yīng)用新設(shè)備遇到的主要難題?！暗刭|(zhì)儲層模型結(jié)構(gòu)特殊，支撐材料往往位于狹小的孔隙結(jié)構(gòu)或復(fù)雜的內(nèi)部通道，傳統(tǒng)的去除方法會導(dǎo)致模型損壞，影響完整性和精度?！标惼讯Y說。

國內(nèi)可借鑒的經(jīng)驗不多。他們先后嘗試采用水溶材料制作支撐結(jié)構(gòu)、通過高壓注氣或注水擠壓去除支撐材料等方式解決難題，效果均不理想。后來，他們受積木結(jié)構(gòu)啟發(fā)，將模型拆分成多個模塊，在設(shè)計時將每個模塊的支撐材料盡量暴露在表面。制作完成后，先拆除支撐材料，再進行模塊組合，就能保證模型的完整性。

經(jīng)過一年多的設(shè)計優(yōu)化、實驗、評估，再優(yōu)化、再實驗、再評估，他們終于制作出第一個符合科研課題需求的3D儲層物理模型，實驗室里的“新員工”正式上崗。

培養(yǎng)服務(wù)科研提質(zhì)提效“優(yōu)等生”

塔里木盆地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣，順北油氣田深部的裂縫與大尺度溶洞并存，油氣流動機理更為復(fù)雜，常規(guī)物理模型無法滿足科研需求。

“用一種模型精準呈現(xiàn)地下8000米以深的地質(zhì)構(gòu)造，就已經(jīng)困難重重。不同的地質(zhì)研究方向需要不同的物理模型支撐，要能力不偏科，精通各種模型的設(shè)計和制作，更難?！狈止軐嶒炇夷Ｐ椭谱鞴ぷ鞯奈鞅庇吞飳嶒灆z測技術(shù)中心副經(jīng)理賈星亮介紹。經(jīng)過近幾年工藝技術(shù)升級，實驗室的3D物理模型制作能力基本實現(xiàn)了地質(zhì)結(jié)構(gòu)、儲層結(jié)構(gòu)、流體分布特征等各種類型結(jié)構(gòu)的全覆蓋，為深層地質(zhì)研究特別是“深地一號”油氣資源探索提供了重要保障。

在順北勘探開發(fā)初期，實驗室制作了6個順北1號斷裂帶的物理模型，高度還原了順北1號斷裂帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、儲層特性和流體分布特征。

研究人員在實驗室可以基于模型開展一系列注采驅(qū)替實驗。通過改變注采參數(shù)、井網(wǎng)布局等條件，他們模擬不同開采方案下的驅(qū)替油氣效果，獲得了大量關(guān)于順北斷裂帶油氣采出規(guī)律、提高采收率等方面的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。他們根據(jù)模型實驗?zāi)M和結(jié)果評價，持續(xù)優(yōu)化開發(fā)方案，為井網(wǎng)結(jié)構(gòu)化部署提供了重要支撐。

3D物理模型改變了研究人員的工作方式。他們不需要完全依靠實地勘探和現(xiàn)場實驗，在實驗室中就能快速開展相關(guān)研究。應(yīng)用模型模擬現(xiàn)場條件，能夠提前發(fā)現(xiàn)方案中的潛在問題，為勘探開發(fā)、工程建設(shè)等領(lǐng)域提供可靠的技術(shù)支持，降低了科研成果的轉(zhuǎn)化成本。

目前，實驗室正在根據(jù)油藏提高采收率、相態(tài)實驗等研究項目的需要，設(shè)計新的3D物理模型。同時，開展模型制作材料科研攻關(guān)，探索制作可視化耐高溫高壓的新型3D物理模型，為開展高溫高壓環(huán)境下的各類科研實驗創(chuàng)造條件。

全工時在崗模型制作“拉滿弦”

春季上產(chǎn)，實驗室里也格外繁忙。近期，陳蒲禮忙著制作一塊紅磚大小的3D物理模型，從設(shè)計到完成，通常需要半個月的時間。

“科研攻關(guān)就是與時間賽跑。我們和設(shè)備時刻處于良好狀態(tài)，才能更好地服務(wù)生產(chǎn)，尤其是在上產(chǎn)關(guān)鍵時期。”陳蒲禮說。前幾天，3D打印機運行異常，他和同事連夜排查、維修，很快便讓設(shè)備恢復(fù)了正常。

工業(yè)級3D打印機屬于精密設(shè)備，打印分辨率通常在28微米左右，相當于成年人頭發(fā)絲直徑的四分之一。一顆小螺絲松動，都會導(dǎo)致模型制作失敗。

以前，廠家工程師負責設(shè)備的運行維護、故障處置。他們從工廠所在地到烏魯木齊，路途遙遠，時常遠水解不了近渴。

近兩年，實驗室加大與廠家合作力度，組織人員多次參加培訓(xùn)，學(xué)習維護維修技術(shù)。當設(shè)備出現(xiàn)異常時，實驗室人員全程參與現(xiàn)場維修，學(xué)習故障診斷思路和維修技巧。目前，以陳蒲禮、張曉宇為代表的技術(shù)人員已實現(xiàn)從單純的設(shè)備操作員向復(fù)合型技術(shù)人才的蛻變，多次獨立完成墨泵工作異常、限位器失靈等問題的診斷和排除。

“今年，我們與廠家工程師合作，改進了設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，將打印模式從進尺打印優(yōu)化為進退雙向打印，將模型制作時間縮短近一半，為科研提質(zhì)增效又拓展出了新空間?！辟Z星亮說。