多年来，石油和天然气行业已经改进了他们在压裂过程中使用的支撑剂和分流器，以提高页岩油藏的石油采收率。但这些努力都是基于猜测，因为支撑剂和分流器的行为不可能被观察到，因为它完全发生在井下的视线之外。

德克萨斯A&M大学的研究生研究员Gabriel Tatman利用3D打印技术，以揭示支撑剂和分流剂行为的方式重新创建了裂缝，这是一个联合行业项目的一部分，他新颖地使用了从实际岩石裂缝数据中创建的清晰模型，发现了这些看不见的行为，并导致了以精确的细节重复裂缝流动实验的独特能力。

该项目是德克萨斯A&M大学和科罗拉多矿业学院之间的合作，实际的支撑剂运输实验就在那里进行。其目的是确定导致最大限度地放置支撑剂的条件，以及何种支撑剂浓度和类型在各种岩石几何结构中表现最好，这将改善石油开采中的水力压裂工作。

Tatman说我们不是第一个3D打印岩石表面的人，但我们是第一个为这种特殊应用进行树脂3D打印的人。

页岩油藏的石油开采通常从水力压裂开始，在高压下将液体压入岩层，使页岩断裂或破裂。支持剂，即不同大小的沙粒，在流体浆中被冲下，以在高压释放后保持这些裂缝的开放，从而使石油和天然气能够流向油井。分流剂是一种化学或机械材料，以后可以被溶解或回收，有时会被注入，以战略性地阻断主要的泥浆路径，使支撑剂被迫进入新的通道，以创造复杂的裂缝几何形状。这一过程通常不为人知，但3D打印技术正在帮助改变这一状况。

当他还是哈罗德-万斯石油工程系的一名本科生时，塔特曼与教授兼麦凯恩工程系主任丁朱分享了他对3D打印的爱好兴趣。当他还是她班上的学生时，他甚至3D打印了一个包含复杂的、酸溶的流道结构的岩石铸件。朱留下了深刻的印象，鼓励Tatman尝试在研究中的潜在应用。

在获得学士学位后，Tatman加入了Zhu和执政者教授兼Noble主席Dan Hill，开始了他的研究生学习。他与他们的团队一起研究水力压裂，产生了清晰的3D打印样品，其裂缝表面的细节达到了微米级。当冲过这些透明的裂缝模型时，可以直接观察到支撑剂和分流器的行为。

看到实际的支撑剂行为是突破性的，但该项目还以一种前所未有的方式将3D打印应用于裂缝传导。

在过去，研究人员建造了实验室规模的设备，以研究支撑剂如何有效地让石油和天然气在裂缝中流动，这一过程被称为传导性。不过，这些设备通常是用光滑的墙壁建造的，而天然岩石的裂缝表面是非常不规则的。

由于目前的设备，粗糙的人工裂缝表面可以很容易地用3D打印技术详细创建。缺点是3D打印树脂的强度不够，无法满足需要实际岩石般的强度的实验。因此，塔特曼的3D打印作品被用作模具，用高强度的水泥制造人工岩石结构，可以捕捉复杂的表面几何形状。而且这些人工样本可以从模具中无限地浇铸出来，从而获得一致和可重复的测试基地，以获得更准确的研究成果。

"我们可以通过使用普通的地质统计学方法来模拟断裂表面，以捕捉特定地层的特征，通过3D打印，我们可以创建这些模拟表面的物理版本用于实验应用。"Tatman说。

由于每个页岩层的裂缝表面特征可能不同，Tatman说该团队最终将构建一个不同储层中支撑剂运输行为的数据库。

Tatman说："（在）过去五年里，3D打印世界的发展水平是惊人的，从高中开始，3D打印就一直是我所热衷的事情。能够将我生活中爱好的一面带到研究方面，并将二者整合为富有成效的东西，是我非常自豪的事情。"