科技日报记者 朱虹 通讯员 周宏
页岩油微观结构复杂、组分分布难以直接观测、关键参数获取周期长，“看不清、判不准、测不快”长期制约着其高效勘探开发。
近日，东北石油大学科研团队历经20余年攻关，成功构建了国际首个页岩油组分微观差异富集可视化观测体系，并打造出国内首个“AI赋能页岩油快速决策系统”。
“这个车载平台内部集成了激光扫描共聚焦显微镜、核磁共振仪等高端设备，相当于一个‘移动实验室’。它不仅能快速‘看清’页岩油，还能通过AI大模型为高效开采提供智能决策方案。”团队负责人孙先达介绍。
让业界“看清”页岩油微观世界、让设备学会“思考”——孙先达带领团队在微观检测和智能决策两大方向实现的突破性进展，推动我国页岩油基础研究与智能化开发迈入全新阶段。近年来，孙先达因在页岩油领域的贡献先后获得省部级科技进步奖二等奖3项、特等奖1项。
从“看不清”到“看得透”的技术破局
1996年的夏天，从哈尔滨工程大学自动控制专业毕业的孙先达，怀着对石油事业的憧憬踏入大庆油田地质实验室。机械与计算机的专业背景让他很快在设备调试与故障诊断中展现出独特优势，但他并不满足于仅仅“修机器”。
“自动控制教会我的不仅是机器原理，更重要的是一种系统思维和追求精确的工程理念。”孙先达回忆道。这种跨界思维很快在实践中结出硕果。1998年，他首次接触激光扫描共聚焦技术，当时这项技术在石油地质领域的应用还是一片空白。他白天在仪器间反复调试，晚上与课题组成员讨论，甚至为此专门跨界到图像处理领域，进入四川大学攻读硕士学位。
突破往往源于对生活的细致观察。一次牙科就诊中，孙先达注意到医生使用紫外线光敏树脂固化牙齿，这个细节激发了他的创新灵感：“能否用同样的方法封装页岩油样本？”传统的液氮冷冻法不仅成本高昂，样本运输更是困难重重。经过反复试验验证，他提出的光敏树脂固化法不仅完美解决了样本保存难题，还能在显微镜下清晰展示油水分布特征。这一突破为后续的微观机理研究打开了全新的窗口。
另一个突破的来源听起来更加神奇。当时，孙先达正为“原油密度分布可视化”的技术难题困扰多时，连续数周的实验均未能取得预期效果。在一个凌晨的梦境中，一个曾被忽略的实验细节突然浮现，他在梦中下意识地调整参数、建立方程。醒来后，他立即赶往实验室，将梦中的灵感付诸实践，困扰已久的难题竟然迎刃而解。“过去听老师讲述门捷列夫在梦中发现元素周期表的故事，我总是将信将疑。直到亲身经历，才真正体会到‘日有所思，夜有所梦’的深刻内涵。”多年后回忆起来，他的语气中仍带着几分感慨。
这些看似偶然的突破背后，是孙先达26年如一日的执着追求。他率领团队将激光扫描技术创新性地应用于页岩油研究，首次实现了页岩油组分和密度微观分布的可视化观测，完成了从“盲人摸象”到“明察秋毫”的革命性跨越。“这项技术让我们首次绘制出页岩油赋存状态的‘活地图’，就如同给岩心做了一次高精度的CT扫描。”孙先达解释道。
随着研究工作的深入，孙先达开启了“绿色战略化”。2017年，他加入东北石油大学，与几位志同道合的合作者共同创立了黑龙江菏沣达能源科技有限公司。他主导研发的“页岩油井场快速检测实验平台”，创新性地将整个实验室“搬”到油田现场，通过集成激光扫描共聚焦、核磁共振、工业CT等先进技术，将原本需要20天的检测流程缩短至2小时。与此同时，他带领团队在热采技术领域取得重大突破，研发的“绿色高温超临界复合气增产技术”及配套装备，通过多元热流体有效改善原油流动性，显著提高采收率，为页岩油的高效低碳开发提供了关键技术支撑。
从实验室到产业应用的成功跨越
孙先达十分重视产学研一体化发展，几年前，在学校支持下，他实现了科研成果从“书架”到“货架”的跨越。如今他的团队中九成是硕士、博士，他们不仅能在实验室开展前沿基础研究，更能深入油田生产一线，跑现场、下井队，将最先进的仪器设备直接带到钻井现场，在机器的轰鸣声中解决实际生产难题。
2020年，孙先达团队与大庆油田专家紧密合作，成功攻克了“页岩含油性井场快速评估技术”，实现了从实验室研究到现场应用的跨越式突破。团队成员带着自主研发的检测设备，冒着严寒长期驻守井场，在零下20多摄氏度的恶劣环境中连续工作，最终建立起一套完整的现场快速评价体系。截至目前，团队的技术服务已覆盖大庆、吉林、辽河等国内多个主力油田，累计服务80余口重点探井，检测岩心样品3万余块，直接创造经济效益约3000万元，为油田客户节约勘探成本超过3亿元。
如今，孙先达正全力推进油田的“决策智能化”。他与杭州之江实验室开展合作，将团队积累的海量地质数据与前沿的GeoGPT大模型技术相结合，打造能源领域的“快速决策智能平台”。这个创新平台不仅能够实现对储层关键参数的智能识别与解释，还能根据实时采集的生产数据动态优化开发方案，推动油田勘探开发从传统的“经验驱动”向“数据与AI驱动”的革命性转变。“我们正在构建的不仅仅是一个技术平台，更是未来油气勘探开发的‘智慧大脑’。它将为我国的能源安全提供强有力的技术支撑。”孙先达说。
孙先达的创新成就获得了多方认可：他被评为大庆市骨干领军型高层次人才，担任“英雁团队”带头人，其研究核心的“激光扫描共聚焦显微技术系列”被认定为黑龙江省高价值发明专利，并荣获中国石油天然气集团公司发明专利金奖。
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