近日，一个国际科学家团队成功创造出一种用于石油采收率研究的多孔岩石类似物，这一成果为石油、天然气和岩石物理领域开展可靠且经济的实验室测试开辟了新路径。相关研究已发表在《工程成果》杂志上。

在石油采收率研究中，开发多孔岩石的合成类似物——岩心，一直是热门课题。天然岩心开采至地面成本高昂，且实验可重复性较低。而合成岩心制造成本低，结构均质且相同，基于它们的实验稳定性高。典型岩石样品的制备对于石油天然气工业、岩土工程等领域的研究至关重要，主要用于实验室测量的质量控制。

“我们工作的主要目标是研发提高石油采收率的技术。建模是实现这一目标的理想方法，但模型需要通过实验验证。我们对真实岩心样品的经验表明，岩心样品可能存在多种影响，例如孔隙被流动的粘土堵塞、无法重现自然边界条件、其他实验误差等，而简单的人工样品则可以分别研究不同的过程。”LFI计算物理中心科学主任Kirill Gerke表示，“为此，我们需要解决创建具有已知属性的人造样本的问题。遗憾的是，打印方法目前还无法解决所有问题，但打印技术正在迅速发展，我们希望在不久的将来，我们不仅能够创建模型，还能打印具有任何物理属性的样本。”

在此次研究中，物理学家利用立体光刻技术，用聚合物树脂打印出合成岩心。随后，在模拟地下条件下，对所得产品进行了润湿性、渗透性和天然岩石驱替效率的重现性测试。

测试结果显示，3D打印岩心对水表现出中性润湿性，对凝析油表现出强润湿性。润湿性表征表面吸引或排斥液体的能力，中性润湿性表示表面疏水性较弱，凝析油(碳氢化合物液体)完全遍布表面则表示强润湿性。

岩心的另一个重要特性是渗透性，即岩石通过液体和气体的能力。在研究过程中，样品中出现了影响液体通过的缺陷，经过处理后，渗透性变得稳定，达到40达西，这对于真实岩石来说仍然很高。对于实验室研究而言，样品性质的稳定性是一个关键特性。

在三次采油中，人们利用氮气或二氧化碳将石油从岩层中驱替出来。科学家们进行了一项用氮气驱替凝析油的实验，结果从合成岩心中提取出了88%的液体。这一数据证实，该岩心模拟的驱替效果接近天然岩心。

进一步研究表明，在与地下储层相同的条件下，产品具有机械和热稳定性。这证明了所开发的岩心是天然岩心的有效类似物，其使用将有可能显著降低选择增产方法的成本。

3D打印合成岩心是石油采收研究中天然样品的一种有前景的替代品。它们具有可重复性、可定制的特性，并且科学家们希望未来能够实现高精度。3D打印技术可以规模化应用，从而经济高效地测试石油采收方法。

参与这项工作的科学家来自莫斯科物理技术学院朗道物理技术学院计算物理中心、伊朗波斯湾大学和俄罗斯科学院施密特地球物理研究所。