“3D打印的模型，能够直观展示地质构造和储层结构。这块是顺北4号带断裂结构模型，绿色、深绿色代表不同尺度的断裂，橙红色的不规则体代表地层8000米以下油气储藏的空间……”5月12日，在中国石化缝洞型油藏提高采收率重点实验室，实验技术岗主任师陈蒲礼拿着新制作的3D物理模型，向前来学习交流的人员介绍。

    中国石化缝洞型油藏提高采收率重点实验室位于西北油田科研生产园区，由西北油田负责运行，是国内最早将工业级3D打印机用于油气勘探开发研究的实验室之一。近几年，实验室通过推动技术迭代升级，实现了地质构造、储层结构、流体分布情况、工程地质等油气科研领域各种类型结构3D物理模型的精准打印，为塔里木盆地深层油气藏研究提质增效提供了重要支撑。

    重点实验室里来了“新员工”

    “2018年12月，TP203X井组模型。”当记者问到实验室什么时候成功制作出第一个3D物理模型时，陈蒲礼脱口而出。这个时间节点对于他来说，记忆深刻。

    实验室率先引进工业级3D打印机，希望新技术赋能塔里木盆地地质研究。地质模型是地质研究的核心部分，可以帮助研究人员直观地观察和分析地下地质结构、资源分布等情况。通常，地球物理技术人员对三维地震数据进行技术处理，将复杂的地下地质信息转化为三维数字模型。模型中包含了储层空间形态、孔隙结构、油气分布特征等关键参数。

    有了新设备，更要用得巧。3D物理模型的支撑结构设计和支撑材料去除，成为实验室初期应用新设备遇到的主要难题。“地质储层模型结构特殊，支撑材料往往位于狭小的孔隙结构或复杂的内部通道，传统的去除方法会导致模型损坏，影响完整性和精度。”陈蒲礼说。

    国内可借鉴的经验不多。他们先后尝试采用水溶材料制作支撑结构、通过高压注气或注水挤压去除支撑材料等方式解决难题，效果均不理想。后来，他们受积木结构启发，将模型拆分成多个模块，在设计时将每个模块的支撑材料尽量暴露在表面。制作完成后，先拆除支撑材料，再进行模块组合，就能保证模型的完整性。

    经过一年多的设计优化、实验、评估，再优化、再实验、再评估，他们终于制作出第一个符合科研课题需求的3D储层物理模型，实验室里的“新员工”正式上岗。

    培养服务科研提质提效“优等生”

    塔里木盆地地质构造复杂多样，顺北油气田深部的裂缝与大尺度溶洞并存，油气流动机理更为复杂，常规物理模型无法满足科研需求。

    “用一种模型精准呈现地下8000米以深的地质构造，就已经困难重重。不同的地质研究方向需要不同的物理模型支撑，要能力不偏科，精通各种模型的设计和制作，更难。”分管实验室模型制作工作的西北油田实验检测技术中心副经理贾星亮介绍。经过近几年工艺技术升级，实验室的3D物理模型制作能力基本实现了地质结构、储层结构、流体分布特征等各种类型结构的全覆盖，为深层地质研究特别是“深地一号”油气资源探索提供了重要保障。

    在顺北勘探开发初期，实验室制作了6个顺北1号断裂带的物理模型，高度还原了顺北1号断裂带的地质结构、储层特性和流体分布特征。

    研究人员在实验室可以基于模型开展一系列注采驱替实验。通过改变注采参数、井网布局等条件，他们模拟不同开采方案下的驱替油气效果，获得了大量关于顺北断裂带油气采出规律、提高采收率等方面的关键数据。他们根据模型实验模拟和结果评价，持续优化开发方案，为井网结构化部署提供了重要支撑。

    3D物理模型改变了研究人员的工作方式。他们不需要完全依靠实地勘探和现场实验，在实验室中就能快速开展相关研究。应用模型模拟现场条件，能够提前发现方案中的潜在问题，为勘探开发、工程建设等领域提供可靠的技术支持，降低了科研成果的转化成本。

    目前，实验室正在根据油藏提高采收率、相态实验等研究项目的需要，设计新的3D物理模型。同时，开展模型制作材料科研攻关，探索制作可视化耐高温高压的新型3D物理模型，为开展高温高压环境下的各类科研实验创造条件。

    全工时在岗模型制作“拉满弦”

    春季上产，实验室里也格外繁忙。近期，陈蒲礼忙着制作一块红砖大小的3D物理模型，从设计到完成，通常需要半个月的时间。

    “科研攻关就是与时间赛跑。我们和设备时刻处于良好状态，才能更好地服务生产，尤其是在上产关键时期。”陈蒲礼说。前几天，3D打印机运行异常，他和同事连夜排查、维修，很快便让设备恢复了正常。

    工业级3D打印机属于精密设备，打印分辨率通常在28微米左右，相当于成年人头发丝直径的四分之一。一颗小螺丝松动，都会导致模型制作失败。

    以前，厂家工程师负责设备的运行维护、故障处置。他们从工厂所在地到乌鲁木齐，路途遥远，时常远水解不了近渴。

    近两年，实验室加大与厂家合作力度，组织人员多次参加培训，学习维护维修技术。当设备出现异常时，实验室人员全程参与现场维修，学习故障诊断思路和维修技巧。目前，以陈蒲礼、张晓宇为代表的技术人员已实现从单纯的设备操作员向复合型技术人才的蜕变，多次独立完成墨泵工作异常、限位器失灵等问题的诊断和排除。

    “今年，我们与厂家工程师合作，改进了设备的机械结构和控制系统，将打印模式从进尺打印优化为进退双向打印，将模型制作时间缩短近一半，为科研提质增效又拓展出了新空间。”贾星亮说。（王福全 黎永娟）