分享缩略图

分享到:
链接已复制
首页

岩心解码探能源脉络 数字创新绘油藏新篇

2025-12-03 14:59

来源:中国网高校中国

分享到:
链接已复制
字体:

——记临沂大学资源环境学院林伟教授

在地球深处,隐藏着人类工业文明的血脉——石油和天然气。我国作为能源消费大国,油气资源的需求随经济腾飞而日益增长,经过数十年大规模开采,常规油气资源储量逐年递减,非常规油气资源已成为我国能源安全的重要保障。页岩油气、致密砂岩气等非常规油气资源,如同沉睡在岩石世界的“宝藏”,它们赋存于纳米级的孔隙中,开采难度犹如“螺蛳壳里做道场”。这其中,多孔介质中流体渗流规律的研究,即微观渗流机理,被誉为打开非常规油气宝藏大门的“金钥匙”。

微观渗流研究依赖于对多相流体在复杂孔隙介质中运动规律的理解,这不仅涉及达西定律的扩展应用,还涵盖非牛顿流体力学、界面动力学、毛细管效应等多个前沿领域,因此一直是石油行业的“重中之重、难中之难”。近年来,数字岩心技术的兴起,正悄然改变着人们对油藏的认知方式。这项技术通过高精度成像和数值模拟,使研究人员能够“看见”岩石内部的微观结构,“聆听”流体在其中的流动声音,从而破解非常规油气开采的密码。

在这场破解“流动密码”的攻坚战中,临沂大学资源环境学院林伟教授,便是一位执着的“解码者”与“创新者”。为了“破岩寻藏”,他长期深耕非常规油气开发基础理论、实验方法和应用研究,并通过数字岩心技术与渗流理论的创新,取得了一系列科研成果,为我国非常规油气资源高效开发开辟了全新的路径。

image.png

青春立志逐梦油藏

宋朝文学大家苏轼说过:“古之立大志者,不惟有超世之才,亦必有坚韧不拔之志。”作为四川人,林伟亲历了汶川地震的创伤,深知能源自主对于国家安全的分量。高考那年,国际油价剧烈波动,地缘政治风起云涌,这一切都深深触动着他年轻的心。

“我希望能像四川著名地质学家常隆庆那样,跨越生命平仄,丈量西南经纬。”林伟如是说,正是这份榜样的力量,他毅然立志走进石油行业,并引领他踏入了中国地质大学(北京)的校门。

中国地质大学(北京)的四年时光,为林伟的石油生涯奠定了坚实基础。在这里,“先有常隆庆,后有攀枝花”的故事始终激励着奋学笃行的他。大学期间的创新创业项目与毕业设计,是他初次真正接触科研的起点。他参与了一个关于“清洁压裂液”研发的项目,跟随导师由庆教授,第一次体验到了“严谨务实、苦干实干”的研学风格。

随后,林伟前往中国科学院大学深造,开启了更为忙碌的科研生活。上课、实验、开组会成为他生活的常态。他的硕士、博士生导师李熙喆教授和杨正明教授都是治学极其严谨的人,每周雷打不动的组会,做实验经常忘记时间,这些经历塑造了林伟严谨的科研态度和执着精神。

博士期间,林伟迎来了参与“十三五”国家科技重大专项的机遇。接手之前,据说这是一个不折不扣的“烫手山芋”,因为当时数字岩心的概念尚处于起步阶段,可参考的文献与前人经验并不多,研究难度很大。然而面对如此挑战,林伟毫不退缩,而是选择接受迎难而上的挑战。最终,一篇高水平SCI论文见证了他的执着与成功,也为他在这一领域持续深耕十年奠定了坚实基础。

创新突破攻坚破局

十年磨一剑,那些在书桌前静默的时光,那些在实验室里反复验证的日夜,最终淬炼出璀璨的科研成果,铸就了林伟在非常规油气领域的突出贡献。博士毕业后,林伟加入长江大学,在听闻学校历史悠久的石油学科建设轨迹之后,他毅然加入其中,并作出许多贡献。

在长江大学期间,林伟组建了米-厘米-毫米-微米-纳米五级非常规储层精细表征分析技术,实现了二维—三维多尺度储集特征精细刻画分析,全面有效表征了非常规储层储集空间结构发育特征。他构建了相应的计算机语义程序,实现了孔隙自动分类提取及定量刻画,快速准确获取岩心不同类型孔隙和裂缝的参数,使测量精度由85%提高到93%。

尤为值得一提的是,他建立了超小角中子散射与小角中子散射拼接全尺度表征总孔隙度的技术,精确获取页岩样品1纳米~20微米总孔隙分布特征,发现总孔隙度平均为8%左右,远大于常规方法测试的孔隙度。这一突破为准确评估非常规储层含油气性提供了关键技术支持。

2020年,林伟与临沂大学开启了一场“双向奔赴”,他被临沂大学“明义、锐思、弘毅、致远”的校风所吸引。到任两年多时间,林伟作为学术带头人联合社会资源成立了临沂大学数字地质与能源研究院,组建了一支实力雄厚的科研团队,主要进行油气、地热等方面的研究工作。

立足新的平台,林伟的创新步伐愈发加快。在科研层面,林伟积极主持推动建设多尺寸多功能地质模型室内仿真重构系统,实现“孔洞缝定量搭配、气水分布、储层压力、润湿性”等属性参数室内仿真重构。他发展了致密储层多尺度数字岩心重构及微观渗流模拟方法,促进油气物理实验与数值模拟朝着更加数字化、智能化和可视化方向发展。

林伟及团队还首创了非常规微观储层纹层侧向显影技术,构建了页岩储层微观伪三维可视化图像,刻画了纹层宽度、空间分布、裂缝展布、显微构造叠置等特征。这一技术明确了页岩中水平、波状纹层形成的水动力成因环境,揭示了“五古”环境与纹层发育特征的耦合机制,为储层可压性改造提供科学理论支撑及指导。

image.png

数字赋能成果转化

林伟的科研工作始终紧扣国家能源战略需求和产业发展方向,他致力于将基础理论研究与现场应用相结合,使科研成果真正服务于非常规油气高效开发。

数字岩心技术是林伟研究的核心之一,通过岩石内部完整的孔隙结构图谱,利用格子玻尔兹曼方法(LBM)、有限元分析(FEA)等先进算法,他能够在虚拟环境中模拟多种流体在其中的流动行为,无异于让岩石“开口说话”。这一技术为非常规储层(如页岩、致密砂岩)研究打开了崭新窗口,使得研究人员能够进一步探索那些原本无法触及的边界问题,例如不同润湿性条件下油水分布的变化、二氧化碳驱替过程中界面不稳定性的演化等。这些问题的答案,正是提高采收率、实现碳封存等技术的关键所在。

针对非常规油气储层,尤其是深层页岩油气储层超致密、孔喉结构复杂的特点,林伟开展了多尺度、多维度、动静结合的非常规储层矿物成分、物性和微观孔喉结构三维可视化表征技术研究。基于储层表征技术,他研究了非常规油气储层流体赋存状态与矿物成分和微观孔喉结构的关系,建立了完善的非常规油气储层流体流动性评价方法体系。

在储层改造方面,林伟的研究团队基于三轴压缩实验定量表征了纹层造缝能力,揭示了波状纹层多发育斜向剪切缝及水平剪切缝,缝网结构复杂,明确了波状纹层密度对非常规储层可压性的影响机制。这些研究成果为非常规储层压裂方案的优选提供了科学依据,直接指导了现场开采实践。

林伟还主持研发了小岩心在线CT驱替实验装置,基于X-CT在线成像表征技术,建立了致密砂岩气-水两相流动在线物理模拟方法,揭示了在裂缝-基质中气水两相流体置换微观机理,明确了不同因素对气-水两相运移的影响机制。这一创新为非常规油气开采过程中的流体行为预测提供了重要手段。

从沂蒙之滨到长江之畔,变的是工作地点,不变的是那份对科研的赤诚和对国家能源事业的责任。迄今为止,林伟已先后主持及参与国家科技重大专项子课题、湖北省“楚天学者计划”项目、中石油创新基金项目等30余项课题,他的每一项研究,都紧密围绕着油气勘探开发的实际需求,都在为“把能源的饭碗牢牢端在自己手里”贡献着智慧与力量。

能源报国,矢志不渝。这些年来,林伟在非常规油气开发领域默默耕耘,科研始终与国家能源战略同频共振,推动油气开发实验室和实验技术发展、深化油气渗流与开发理论认识、促进成果转化应用与推广……现在,随着非常规油气资源开发技术的不断突破,林伟和他的团队正以坚实的步伐,为我国能源事业的未来攒底气、添光彩。

当越来越多的科研人以青春赴使命、以创新破难题,我国的能源之路必将越走越宽,他们的每一次探索,都将在时间的积淀中,绽放出更加耀眼的光芒,迸发出守护国家能源安全的磅礴力量。

【责任编辑:闫景真】
返回顶部