「金鑰匙」讓納米和油氣聯姻
——記中國石油勘探開發研究院金旭博士
納米技術、信息技術、生物技術被稱為 21 世紀科技創新發展的三大動力。尤其以納米技術為基礎設計、製造的納米材料，因尺度效應具有獨特的光、電、熱、磁性能，已成為學術界和工業界的研究熱點，並逐漸被傳統化石能源和新能源領域重視。面對油氣資源劣質化、油氣勘探開發成本不斷攀升，非常規油氣受限於現有技術，勘探開發效率較低，納米技術持續創新和深化應用將不斷突破傳統油氣勘探開發技術瓶頸，推動我國非常規油氣的高效勘探和效益開發。納米技術是打開非常規油氣微觀世界的一把金鑰匙，誰拿到它，誰就能成為能源科技創新的領航者。金旭便是中國石油勘探開發研究院一直堅守納米油氣領域研究、開啟非常規油氣微觀世界大門的一把「金鑰匙」。
金旭博士現任中國石油勘探開發研究院石油地質實驗研究中心副總地質師兼納米油氣工作室主任、國家能源緻密油氣研發中心綜合管理部和儲層表徵部負責人，是將新興納米科學融入傳統地質科學進行交叉研究的代表人物，也是我國油氣上遊領域青年科研工作者中的佼佼者，成功入選中國石油集團首批青年科技英才培養計劃。他通過深入探究油田現場實際需求，以納米材料與技術在石油地質和工程領域的應用為切入點，針對非常規油氣資源的特殊性，廣開思路，大膽實驗，開展多學科交叉基礎理論研究和技術創新，相關成果已在我國多個油氣盆地取得良好應用實效，有效促進了非常規油氣地質理論的跨越式發展。
「石油門外漢」迅速融入
隨著油氣勘探開發面臨的挑戰日益嚴峻，多學科交叉融合、多專業協同創新成為推動油氣勘探開發技術發展的必然趨勢，也為未來油氣行業的創新發展提供更多可能性。全球各大石油公司招募研發人員時已不再局限於傳統石油專業技術人才，物理、化學、材料等更多的基礎學科畢業生被徵召，從不同角度參與到油氣相關基礎研究中，碰撞思維，激發創新。
中國石油勘探開發研究院作為中國石油集團上遊唯一的綜合性研究機構，是公司勘探開發戰略決策的參謀部，重大及高新技術的研究中心、技術支持服務中心和高層次科技人才的培養中心。近年來勘探院為推動中國石油集團公司科技長遠發展、強化多學科交叉技術創新，也開始注重招募國內外知名院校畢業的非石油專業背景員工，在石油地質基礎研究、石油裝備製造、提高油氣採收率等領域組建多學科交叉研究創新團隊，金旭便是在此背景下「應招入伍」的高端人才。2010年，金旭畢業於加拿大滑鐵盧大學化學專業，進入油氣專業，開啟了採油工程關鍵材料、非常規油氣地質基礎地質學研究工作的創新徵程。
初入油氣行業，他面臨如何發揮自身專業優勢，將多年化學和材料基礎研究與油氣勘探開發科研工作相融合的困惑與壓力。金旭稱當時的自己是「石油門外漢」，儘管在碳納米材料合成及應用領域小有成果，對石油行業面臨重大難題和創新方向還感到融入困難，難以在油氣勘探領域找到非常準確的研究目標。困惑和壓力下的金旭並沒有在「門外」駐足不前，通過積極閱讀文獻和聆聽高端專家講座在短時間內快速捕捉國內外石油行業技術最新動態；科研交流並深入油田現場的結合，挖掘、探究生產現實難題，努力創造、尋找納米材料與技術在石油地質和工程領域應用的切入點。
針對非常規油氣資源主要賦存在非均質微觀儲集空間的特殊性，金旭執著於開發石油地質實驗原創技術，帶領我國石油行業首個納米油氣創新團隊，建立了多尺度數字巖石綜合評價平臺，將巖心表徵解析度從傳統的釐米尺度下探到亞納米尺度，全景多角度探視油氣賦存狀態、油水定量分布、儲層三維結構、礦物元素組成、有機質類型等，理清儲層非均質性、孔隙有效連通性、流體微觀流動規律、剩餘油分布機制。金旭用高漲的熱情和執著創新的決心，迅速完成了角色轉換，成功踏進油氣勘探開發科研領域，成為從納米世界找油氣的創新典範。
納米技術「跨界」油氣勘探
完整的石油工業生命周期將經歷常規油氣、常規油氣與非常規油氣並行、非常規油氣三個階段。當今，全球能源需求持續增長，低碳經濟時代到來，常規油氣向非常規油氣快速跨越已成為必然選擇。統計表明，全球非常規石油資源規模與常規石油資源大致相當，但與常規油氣相比，頁巖油氣、緻密油氣等非常規油氣資源儲層非均質性強、儲集空間小、孔隙結構和滲流特徵參數複雜，如何高效開採是業界公認難題。
針對非常規油氣領域科學問題和技術瓶頸，2012年，金旭率先提出協助組建我國石油行業首個納米油氣研究團隊，將新興納米材料技術與傳統石油地質學科交叉融合，用納米級圖像分析手段逐級掃描巖石樣品，從微納米孔隙結構和微裂縫角度入手分析儲層物性、賦存與分布機理、油氣運移規律，發明多項微觀表徵技術，證實微納孔隙是非常規油氣主要儲集空間，揭示了富有機質頁巖微納孔喉系統的科學意義和工業價值。目前已形成集化學、材料、石油地質學、數學、石油工程等專業13人的學科交叉創新團隊。
為了解決我國頁巖油地質資源量和經濟可採儲量評價難題，金旭首次將自主合成的微納米多孔材料應用於頁巖油充注物模擬和資源量計算中，提出頁巖油充注下限為20納米，可自由進出下限為200納米，突破經典油氣儲層理論孔喉下限。他還帶領團隊逆向思維地成功利用掃描電鏡力圖避免的荷電效應，開發了背散射截面二次成像法，國際上首次獲取10納米級二維/三維頁巖油分布直接成像和定量評價。成果為頁巖油地質儲量和經濟可採儲量準確測算提供重要依據。
近三年來，金旭和他的團隊研發的複雜儲層多尺度數字巖石表徵技術在鄂爾多斯、四川、準噶爾、塔裡木等盆地不同類型儲層成功應用，累計分析達80多井次、超2000多塊巖樣，獲取近5000組數據，有效解決了複雜儲層類型判識、資源賦存空間描述、流體微觀流動特徵等研究領域的技術難題，降低了勘探風險，為我國油氣勘探的持續突破提供了重要技術支撐。
拓展能源關鍵新材料
近年來，我國油氣資源劣質化趨勢明顯，亟需開發石油工程新材料突破工程技術瓶頸實現降本增效。金旭的獨特眼光和思路使他在石油工程新材料設計與開發中展現出極強創新能力，充分利用在材料物理化學方面紮實基礎知識和前沿仿生工程開放思路，短時間內研製出多孔泡沫金屬控水材料、仿貝殼超雙疏防腐塗層、磁性高效吸油微球和微納人造巖心等新材料，為井下防砂控水、提高油氣採收率、油氣儲運等關鍵環節提供關鍵材料與技術選擇，是特殊浸潤性仿生界面材料成功實現工程應用的典範案例。上述成果被2016年國際石油技術大會邀請作為年度最佳論文宣講，在國際舞臺上展現了中國石油青年工程師的科研水平和創新風採。
中國石油在能源轉型大勢的背景下，正積極探索向低碳環保能源轉型的生產模式和發展理念。作為公司戰略決策參謀部和技術研發基地，勘探院鼓勵科研人員突破傳統，在新能源領域開展基礎研究與前沿技術儲備。2017年金旭提出組建能源關鍵材料創客小組，聚焦清潔能源和新能源前沿技術研究和關鍵材料開發，為中國石油搭建首個新能源材料製備與性能評價綜合表徵平臺，目前已帶領團隊開發出儲能電池、太陽能制氫和光催化脫硫等高性能催化劑材料，發表多篇影響因子超過10的高水平優秀論文，成功佔上新能源材料製備與性能評價綜合表徵平臺這一創高點，為未來戰略轉型成為國際化綜合性能源公司超前儲備關鍵技術、人才隊伍和評價平臺。
十年磨一劍，這是一把科技創新利劍。金旭近年來主持各類研發課題20餘項，先後獲得教育部自然科學一等獎等部級科技獎勵3項，榮獲孫越崎青年科技獎、優秀青年能源科技工作者、《科學中國人》年度人物獎、國際石油工程師協會傑出青年貢獻獎等多項榮譽，發表 SCI 論文 48 篇。
從科技創新到油氣勘探，石油工業以及能源科技革命的未來，需要每一位科研工作者貢獻自己的力量。作為其中的一分子，金旭深知 這條路任重而道遠。態度決定命運，行動決定未來，自進入油氣行業以來，他始終保持對科研創新工作的渴望和熱情，堅守激情和夢想，讓這把「金鑰匙」持續發出青春之光、創新之光、科技之光。