數字岩心

數字岩心是近年興起的岩心分析的有效方法，在砂岩、碳酸鹽岩、頁岩等岩心分析領域套用廣泛，獲得了極大的成功。基本原理是基於二維掃描電鏡圖像或三維CT 掃描圖像，運用計算機圖像處理技術，通過一定的算法完成數字岩心重構。

基本介紹

• 中文名：數字岩心
• 外文名：Digital core
• 適用領域：石油工程，地質工程，岩石力學
• 所屬學科：石油工程、地質資源與地質工程
• 分類：物理實驗方法和數值重建方法
• 作用：岩心分析

建模法分類

數字岩心建模方法可分為兩大類：物理實驗方法和數值重建方法。物理實驗法是指利用實驗儀器( 如高倍光學顯微鏡或X射線CT 掃瞄器等) 對岩心樣品拍攝或掃描以獲取大量的岩心二維圖片，然後通過建模程式或軟體把二維圖片疊加重構成三維數字岩心，主要包括序列切片成像法、雷射掃描共聚焦顯微鏡法和X 射線CT 掃描法。數值重建法是以少量的二維薄片圖像為基礎，利用二維圖片中包含的信息，通過隨機模擬法或沉積岩的過程模擬法來重建三維數字岩心的方法。

發展過程

早期的數字岩心是基於二維掃描電鏡圖片，通過數值算法實現三維重構。Hazlett(1997)等提出模擬退火算法，這種算法首先隨機產生孔隙度為ϕ 的隨機多孔介質，通過不斷調整孔隙和骨架的位置，產生符合條件的多孔介質。Bakke 和Oren(1997)等提出過程法，該方法模擬了真實岩心形成過程，包括沉積、壓實和成岩作用，重構的數字岩心有較好的連通性。Wu(2004、2006)提出馬爾科夫-蒙特卡洛方法，該方法首先通過鄰域模板對原始圖片進行編輯，獲取條件機率函式，然後用蒙特卡洛算法確定重構圖像的每一點的狀態。隨著CT 掃描技術的發展，可以直接獲取岩心三維圖像，並提取孔隙網路模型，用於數位化分析和流動模擬。Dong(2007)提出了一種提取孔隙網路模型的球體膨脹法。趙秀才(2009)等採用居中軸線法提取孔隙網路模型並開展了流動模擬研究。姚軍(2013)等構建出碳酸鹽岩的雙重孔隙網路模型，模擬計算滲透率，與實驗室測量結果吻合較好。Raeini(2013)模擬了多孔介質中的兩相流動，並分析了孔喉結構及潤濕性等對流動特徵的影響。林承焰等(2018) 總結了常用的數字岩心建模方法及其優缺點。吳玉其等（2020）使用數值重建算法構建了頁岩多尺度數字岩心並將其用於各類岩石物理性質分析中。

建模部分

三維數字重構數字岩心以及後續數值實驗（仿真計算），需要如下幾個步驟：

即：數據獲取、圖像導入——降噪濾波、圖像處理——體/面格線劃分——模型導出、仿真計算

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