深地科学新突破：新型深部原位保真取芯技术获取地球深部“活体”样品可能成为现实 ┃ Petroleum Science
随着地球浅部矿物资源（煤炭、矿石、石油和天然气等）逐渐枯竭，深部矿产资源开采已然趋于常态。然而目前适用于深部勘探的变革性技术相当有限。由于传统取芯技术获得的岩芯的原位孔隙压力、温度、湿度、光通量及气液固成分等关键信息的失真，基于非保真岩芯研究获得的深部岩石力学特征、深部物理学特征、深部化学特征、深部微生物学等特征与原位不相关，并不具备真实性。缺乏原位信息的岩芯样品测试数据正在阻碍深部能源的开发效率。为了实现安全、高效、经济的开采，研究人员正在积极寻找解决方案。然而，地下深部环境的复杂性（目前的项目140MPa+150℃）给这一过程设置了重重考验。
在期刊《Petroleum Science》上发表的研究成果中，谢和平院士和他的团队描述了一项具有突破性的研究，该研究有可能从地表深处获取到可供测试评估的保持原位环境的“活体”样本。谢院士解释说：“我们开发的 ICP-Coring 取芯系统可获取原位岩石样本，将它们转移到测试系统，然后在重构的深部原位环境中对其进行分析。这将比测量普通岩芯所获得的参数更为精确。”
配图：原位条件取芯和测试系统示意图
来源：Shenzhen University
这套系统由压力控制器、保温模块和密封膜等组成。其保压极限耐压强度目前为100MPa；保温能力目前为150℃，并可实现0.97%的保温精度。
尤其是研发的密封膜对于 CH4 和 CO 的渗透率分别低至 3.85 和 0.33 ppm/min，实现了气液固三相的原位保持。其次，在移位和存储系统中重构了原位环境，压力和稳态温度实现了高达1%和±0.2的控制精度。
原位环境重构的保真测试系统包括试件制备、非接触测试和三轴加载测试三大模块。值得一提的是，由低密度聚合物制成的非接触式环形传感器不仅满足了深部原位高温高压的测试能力，同时测试误差比接触式小6%。
谢和平院士补充说：“这套新的原位保真取芯和测试系统将在理论、技术和装备三个方面填补深部原位岩石力学的空白，这项研究同样可以推动深地、深海和深空取芯探矿技术的进一步发展。”
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文章标题：
Research on in-situ condition preserved coring and testing systems
创作团队：
He-Ping Xie，Tao Liu，Ming-Zhong Gao，Ling Chen，Hong-Wei Zhou，Yang Ju，Feng Gao，Xiao-Bo Peng，Xiong-Jun Li，Rui-Dong Peng，Ya-Nan Gao，Cong Li，Zhi-Qiang He，Ming-Qing Yang，Zhi-Yu Zhao
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Petroleum Science《石油科学》（英文版）是教育部主管、中国石油大学（北京）主办、科爱合作出版的石油综合学术期刊。《石油科学》（英文版）作为国家领军期刊，服务国家利益，构筑石油科学探索新生态，瞄准石油科学前沿热点领域，充分发挥编委、青年编委及全体编辑团队和国际化审稿专家的同行评议作用，及时发现并快速优先发表高水平的原创论文和综述论文，引领世界石油科学研究，服务洁净能源科技发展。
🔸2019年进入中科院期刊分区表工程技术大类2区
🔸入选“中国科技期刊卓越行动计划”领军期刊项目
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🔸2020年SCI影响因子为4.09
🔸在SCI收录的全球20种石油工程类期刊中排名第二。
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主编：肖立志 教授
清华经管未来科技EMBA2019级教授
中国石油大学（北京）人工智能学院院长
中国石油大学地球物理与信息工程学院创始院长，现任人工智能学院院长
其他职务及荣誉：
兼任教育部非常规油气国际合作联合实验室主任
哈佛大学SEAS-CUPB联合实验室主任
中国地球物理学会常务理事
国家领军期刊石油科学英文版主编
国务院政府特殊津贴专家
教育部长江学者
哈佛大学工程与应用科学学院杰出兼职教授
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