多年來，石油和天然氣行業已經改進了他們在壓裂過程中使用的支撐劑和分流器，以提高頁巖油藏的石油采收率。但這些努力都是基于猜測，因為支撐劑和分流器的行為不可能被觀察到，因為它完全發生在井下的視線之外。

德克薩斯A&M大學的研究人員利用3D打印技術，以揭示支撐劑和分流劑行為的方式重新創建了裂縫，這是一個聯合行業項目的一部分，他新穎地使用了從實際巖石裂縫數據中創建的清晰模型，發現了這些看不見的行為，并導致了以精確的細節重復裂縫流動實驗的獨特能力。

該項目是德克薩斯A&M大學和科羅拉多礦業學院之間的合作，實際的支撐劑運輸實驗就在那里進行。其目的是確定導致最大限度地放置支撐劑的條件，以及何種支撐劑濃度和類型在各種巖石幾何結構中表現最好，這將改善石油開采中的水力壓裂工作。

研究人員說我們不是第一個3D打印巖石表面的人，但我們是第一個為這種特殊應用進行樹脂3D打印的人。

頁巖油藏的石油開采通常從水力壓裂開始，在高壓下將液體壓入巖層，使頁巖斷裂或破裂。支持劑，即不同大小的沙粒，在流體漿中被沖下，以在高壓釋放后保持這些裂縫的開放，從而使石油和天然氣能夠流向油井。分流劑是一種化學或機械材料，以后可以被溶解或回收，有時會被注入，以戰略性地阻斷主要的泥漿路徑，使支撐劑被迫進入新的通道，以創造復雜的裂縫幾何形狀。這一過程通常不為人知，但3D打印技術正在幫助改變這一狀況。

研究團隊起初研究水力壓裂，產生了清晰的3D打印樣品，其裂縫表面的細節達到了微米級。當沖過這些透明的裂縫模型時，可以直接觀察到支撐劑和分流器的行為。

看到實際的支撐劑行為是突破性的，但該項目還以一種前所未有的方式將3D打印應用于裂縫傳導。

在過去，研究人員建造了實驗室規模的設備，以研究支撐劑如何有效地讓石油和天然氣在裂縫中流動，這一過程被稱為傳導性。不過，這些設備通常是用光滑的墻壁建造的，而天然巖石的裂縫表面是非常不規則的。

由于目前的設備，粗糙的人工裂縫表面可以很容易地用3D打印技術詳細創建。缺點是3D打印樹脂的強度不夠，無法滿足需要實際巖石般的強度的實驗。因此，研究人員的3D打印作品被用作模具，用高強度的水泥制造人工巖石結構，可以捕捉復雜的表面幾何形狀。而且這些人工樣本可以從模具中無限地澆鑄出來，從而獲得一致和可重復的測試基地，以獲得更準確的研究成果。

"我們可以通過使用普通的地質統計學方法來模擬斷裂表面，以捕捉特定地層的特征，通過3D打印，我們可以創建這些模擬表面的物理版本用于實驗應用。"研究人員說。

由于每個頁巖層的裂縫表面特征可能不同，研究人員說該團隊最終將構建一個不同儲層中支撐劑運輸行為的數據庫。

研究人員說："在過去五年里，3D打印世界的發展水平是驚人的，從高中開始，3D打印就一直是我所熱衷的事情。能夠將我生活中愛好的一面帶到研究方面，并將二者整合為富有成效的東西，是我非常自豪的事情。"