破解世界級(jí)難題，為祖國(guó)石油勘探貢獻(xiàn)“中國(guó)芯”。多類型復(fù)雜油氣識(shí)別是世界級(jí)難題，面對(duì)重大技術(shù)難題，科研人員迎難而上，充分發(fā)揮先鋒作用和科研生力軍作用，歷時(shí)十年艱苦攻關(guān)，研發(fā)了具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件23套，三項(xiàng)原創(chuàng)核心關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，為油氣識(shí)別貢獻(xiàn)了“中國(guó)芯”，研究成果獲“國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”。

　　相信很多人都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，在收到中石油“今晚油價(jià)下調(diào)”的短信時(shí)，還能看到一段溫馨提示，大意是：芯片中數(shù)據(jù)與加油卡服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)是分開(kāi)的。加油前，先要去加油站圈存，把服務(wù)器上的金額同步到加油卡芯片上。

　　一塊帶著芯片的加油卡，正是芯片技術(shù)在油氣行業(yè)最常見(jiàn)的應(yīng)用。因?yàn)橛辛诉@塊芯片，加油卡好比一個(gè)“小電腦”，它集成了微處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和其他外圍電路。此外，這塊芯片中還裝有操作系統(tǒng)COS，它可以幫助后臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)油卡金額等數(shù)據(jù)的計(jì)算和管理。

　　除了加油卡，家用燃?xì)獗硪舶惭b了芯片——安全芯片。安全芯片可以與物聯(lián)網(wǎng)安全管理平臺(tái)配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息的安全管理，優(yōu)化用氣管理，是用戶安全用氣的重要保障。

　　加油站地下的油庫(kù)，則配備了基于RFID芯片的無(wú)線傳感器，它可以把采集到的數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，經(jīng)監(jiān)控中心處理分析后加以顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)油庫(kù)運(yùn)行的監(jiān)控，保證安全。

　　無(wú)論是油卡、燃?xì)獗磉€是加油站，都是芯片在油氣行業(yè)下游應(yīng)用的場(chǎng)景。當(dāng)下，芯片技術(shù)已經(jīng)覆蓋包括上中下游在內(nèi)的油氣行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈。無(wú)論是勘探、開(kāi)采、運(yùn)輸還是加工，芯片技術(shù)都在發(fā)揮重要作用。當(dāng)下，芯片技術(shù)在油氣勘探和開(kāi)采的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。其中，微流控芯片(Micro-fluidics)技術(shù)備受關(guān)注。

　　在油氣田勘探中，油藏實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮著重要作用。作業(yè)者利用實(shí)驗(yàn)室對(duì)地下油藏取出的巖心進(jìn)行各種特性參數(shù)實(shí)驗(yàn)，獲取關(guān)于地下油藏參數(shù)信息，如溫度、壓力、飽和度、孔隙度、滲透率等，以確認(rèn)如何勘探。

　　但近幾年，由于全球油價(jià)處于低位，再加上勘探難度不斷增加，常規(guī)油藏實(shí)驗(yàn)已經(jīng)難以滿足需求。于是，微流控芯片技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這項(xiàng)技術(shù)將油藏實(shí)驗(yàn)室“微縮”到一個(gè)手掌大小的集成裝置中，僅憑少量原油或氣體，就可以對(duì)來(lái)自油氣田地層的樣品進(jìn)行各種測(cè)試，獲取包括溫度、壓力、飽和度、滲透率等各種物理參數(shù)。今天，這種芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際勘測(cè)。

　　在實(shí)驗(yàn)室里，外力驅(qū)動(dòng)液體從芯片右上角進(jìn)入，通過(guò)作為模擬儲(chǔ)層的巖石芯片，最后從芯片左下角排出。通過(guò)顯微鏡就能清楚獲得液體通過(guò)芯片時(shí)所流經(jīng)的面積比率，以判斷該液體在儲(chǔ)層的驅(qū)油效率。

　　在油氣實(shí)地勘測(cè)中，微流控芯片則安裝在地層儲(chǔ)層附近，發(fā)揮傳感器的作用，準(zhǔn)確采集地下石油資源的蘊(yùn)含量，并且能夠探明石油的質(zhì)量。

　　當(dāng)下，隨著微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，具有復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的微流控芯片或?qū)⒊霈F(xiàn)。加上高精度的3D打印技術(shù)，可以很大程度地提高實(shí)驗(yàn)效率，并有望繼續(xù)降低高難度油氣開(kāi)采的成本。除了判斷油藏品質(zhì)，芯片技術(shù)還有望應(yīng)用于甲烷檢測(cè)。

　　甲烷是一種公認(rèn)的溫室氣體，其儲(chǔ)熱能力大于二氧化碳，因此在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的當(dāng)下，減少甲烷氣體排放成為多方關(guān)注的話題。甲烷的重要來(lái)源之一，就是天然氣的生產(chǎn)和運(yùn)輸。

　　在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，天然氣經(jīng)過(guò)井口節(jié)流閥，最終放空或外輸銷售，油罐和水罐中都存在甲烷泄漏。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，輸氣站場(chǎng)的接頭、溫度計(jì)下面的連接器等部位，都可能出現(xiàn)甲烷泄漏，這與輸氣站場(chǎng)的生產(chǎn)規(guī)模和輸氣能力相關(guān)。

　　近些年，隨著輸氣管線的增多、管線距離的增長(zhǎng)，由于腐蝕或材質(zhì)的缺陷以及人為破壞等因素，甲烷泄漏的概率大大增加。

　　一直以來(lái)，油氣行業(yè)通過(guò)人工手持紅外攝像機(jī)來(lái)檢測(cè)甲烷泄漏，但這種方法效率不高。如果要對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行氣體泄漏檢測(cè)，需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間。不僅如此，紅外攝像機(jī)僅對(duì)大的泄漏源敏感，容易遺漏小的甲烷泄漏點(diǎn)，留下安全隱患。

　　IBM與哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)研究人員合作，設(shè)計(jì)了一個(gè)邊長(zhǎng)5毫米的微型傳感器芯片。傳感器包含激光和玻璃纜線通道，激光從光纜向空氣中發(fā)射，當(dāng)甲烷分子飄過(guò)傳感器上方時(shí)，會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的光線，芯片將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再通過(guò)繪制光吸收?qǐng)D譜來(lái)測(cè)算甲烷泄漏量。如果把這些傳感器嵌入井壁或壓縮機(jī)站周圍，光吸收中非常微小的變化數(shù)據(jù)便可自動(dòng)發(fā)送到計(jì)算機(jī)，結(jié)合風(fēng)力、湍流、適度、溫度等復(fù)雜動(dòng)力模型，幫助后臺(tái)判斷甲烷泄漏源。

　　我國(guó)也研制出新一代半導(dǎo)體激光氣體傳感器國(guó)產(chǎn)芯片，并在當(dāng)年具備量產(chǎn)條件。如果實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并用于甲烷檢測(cè)，將提升油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全和環(huán)保水平。