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。物理實驗方法均藉助高倍光學顯微鏡、掃描電鏡或CT成像儀等高精度儀器獲取岩心的平面圖像,之後對平面圖像進行三維重建即可得到數字岩心;數值重建方法則藉助岩心平面圖像等少量資料,通過圖像分析提取建模信息,之後採用某種數學方法建立數字岩心。
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遍歷,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。
數字岩心建模部分
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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