数字岩心技术的应用

　　数字岩心能够展现岩心的全貌，甚至包括其内部结构[18-20]。这就为研究者创造了研究微观因素对宏观影响的条件，所以数字岩心的应用大部分集中于研究微观因素。

　　2.1岩石结构探

　　寻岩石结构是数字岩心最基础的应用研究。研究岩心，无论是实体岩心还是数字岩心，实质都是为了寻找储层，而流体储存在孔隙中的煤炭等固态能源也都为岩石组成部分。既然流体存储在孔隙中，孔隙的研究就必不可少。且岩石结构研究有助于流体渗流和岩石属性等更深层次问题的研究。对于孔隙的研究，限于当时的手段，只能用简单管束代替孔隙模拟。而后随着理论的进步与完善，对于孔隙的模拟往更加准确的方向发展，例如腐蚀、拓扑的应用。到目前发展到利用数字岩心建立孔隙网络模型(图5)，更加细致、精细地反映岩石结构的复杂性。

　　2.2流体渗流

　　在岩石中流体的流动备受关注，因为流体渗流的研究关乎着油气的采收。

　　渗流问题一直是流体力学中较为复杂的问题。在岩石孔隙中则更为复杂，尤其是孔隙中含有多相流体时。在虚拟的岩心上，可以控制其润湿性，控制流体在其中的流动过程，并且可反复实验，实验周期短，这都有利于研究者清晰地了解和研究岩石的渗流过程。

　　2.3岩石各项属性

　　针对不同的方向，研究岩石的属性也不同，但总体来说是为了孔隙度、渗透率以及饱和度3个参数。之前2个应用也是基于此，孔隙结构与孔隙度有关，渗流特性与渗透率有关。而这里所研究的岩石各项属性则是间接地求取以上3个参数。例如岩石的电性研究，声学研究。

　　无论是电学研究还是声学的研究，最基本的都是将岩心当作一种复合材料。研究岩心就是研究这种复合材料的各种属性，电性研究即是导电性研究，声学则是传导性研究。

　　在电性方面，研究最多的是电性参数a，b，m，n。电性参数是关系到饱和度求取的重要参数。过去由于取心费用高昂，做电性实验的岩心数量较少，这就给岩心的研究工作带来了困难。现在的数字岩心技术，可以模拟出大量岩心数据，如此便可基于大量数据研究岩石的电学特性，提高结论的准确性。

　　3数字岩心的发展

　　相较于国外，国内对数字岩心的研究起步比较晚，但是发展的速度很快。有些研究机构在数字岩心的某些方面上的研究甚至超过了国外水平。尽管对数字岩心已经进行了很多研究，但是仍然存在很多问题需要解决。这就决定了数字岩心今后的发展方向[11，17-18，20]。

　　(1)针对物理重建的数字岩心，一方面，受限于分辨率，精度不够，使得真实岩心的很多微小的结构丢失，但是提高了分辨率必然使得数字岩心的尺寸变大，解决这个问题需要平衡分辨率与尺寸的大小使得数字岩心达到稳定的状态;另一方面，由于实际岩心的非均质性，反映到数字岩心上可能并不完整，毕竟数字岩心的每一块像素是像素区域的平均，这就会造成组分计算的误差。对于数值重建的数字岩心，则体现在计算速率上，大规模的数字岩心对模型的成熟度要求较高。

　　(2)数字岩心实质是像素点的集合，这就必然需要图像分割。不同的组分用不同像素值表示，因为数字岩心的非均质性，有些组分比较相似，怎样合理设置像素值，有效区分不同组分就成为一大问题。

　　(3)针对以上2个问题，有以下的解决方向:发展多尺度的数字岩心，不同重要性的区域利用不同的尺度表示;将数字岩心粗化，对孔隙结构利用拓扑精确标示，这样减少数字岩心模型计算时对计算机资源的占用。针对图像学的内容，可以探索新的成像技术，优化已有的成像技术，寻找矿物组分与像素值间更加精确的关系。