内容简介
本书将围绕岩石微观结构表征、岩石渗流-变形可视化研究两个主要研究内容，基于岩心分析、油层物理、渗流力学、岩石力学和数字图像处理等多学科交叉的内容，采用理论分析、室内实验和数值模拟相结合的研究方法开展系统的研究。本书在微观表征和宏观测试的基础上，将室内岩石孔隙结构测试、基于微尺度建模的数字岩心模拟和3D打印岩石三类技行了有机的结合。天然岩芯的室内测试为数字岩芯模拟提供基础的模型重建数据与模拟结果验证的对比数据；而模型重建又为3D打印岩芯的制备提供数字模型与打印模型验证的对比数据。三项工作层层，相互联系，终建立起一套多技术手段融合的岩芯微观结构表征和岩石物理特研究的分析测试体系。为开展岩石可视化渗流-变形机理研究提供新的技术手段。
目录
目录 第1章 绪论 1 1.1 研究背景与意义 1 1.2 国内外研究现状 2 1.2.1 微观孔隙结构获取与表征方法 2 1.2.2 基于孔隙结构图像的模型重建技术 4 1.2.3 多孔介质流体流动的输运方程 8 1.2.4 渗流物理模拟实验技术 11 1.2.5 3D打印技术的研展及应用现状 16 1.3 主要研究内容 18 第2章 孔隙结构测试与表征方法适用评价 20 2.1 孔隙结构测试的间接技术 20 2.1.1 压汞法 20 2.1.2 气体吸附法 22 2.1.3 核磁共振法 25 2.2 孔隙结构测试的直接技术 27 2.2.1 薄片分析法 27 2.2.2 扫描电镜法 28 2.2.3 CT扫描法 30 2.3 不同测试技术的对比分析及适用评价 31 2.4 本章小结 33 第3章 基于CT图像的孔喉及模型重构 34 3.1 岩心CT成像实验 34 3.1.1 岩心CT成像技术与设备 34 3.1.2 岩心CT图像 37 3.2 CT图像处理技术 39 3.2.1 图像增强与预处理 39 3.2.2 图像降噪与分割 41 3.3 基于CT图像的孔喉特征分析 45 3.3.1 确定表征单元体(REV) 45 3.3.2 孔隙度计算 46 3.3.3 孔径分布计算 48 3.4 基于图像的模型重建 51 3.4.1 孔隙网络模型 52 3.4.2 有限元网格模型 56 3.5 本章小结 61 第4章 基于CT图像的渗透率模拟方法及残余流体捕集-动用机理研究 62 4.1 渗透率的实验测试方法与理论 62 4.2 孔隙尺度渗透率计算方法研究 64 4.2.1 基于图像像素直接模拟法 65 4.2.2 格子玻尔兹曼模拟法 67 4.2.3 孔隙网络模拟法 68 4.2.4 有限元模拟法 69 4.2.5 经验公式法 71 4.3 不同渗透率计算方法的对比分析 73 4.3.1 计算精度的对比 73 4.3.2 计算效率的对比 75 4.4 毛细管数对两相流动的影响 76 4.4.1 孔隙尺度重建模型与VOF理论 77 4.4.2 微观毛细管数(Camicro) 80 4.4.3 宏观毛细管数(Camacro) 82 4.5 本章小结 83 第5章 岩石3D打印制备及其孔渗参数实验测试 84 5.1 3D打印技术研究 84 5.1.1 3D打印技术理论 84 5.1.2 复杂多孔介质3D打印制备 87 5.2 3D打印孔隙结构模型制备 88 5.2.1 图像处理 88 5.2.2 表面三角网格模型构建 89 5.2.3 基于尺度放大的模型打印 90 5.3 3D打印模型的室内测试 95 5.3.1 氦气孔隙度测试 95 5.3.2 高压压汞测试 97 5.4 打印模型与数字模型的对比分析 100 5.5 本章小结 103 第6章 基于3D打印微观模型的可视化渗流实验 104 6.1 传统微观渗流模型 104 6.2 3D打印微观渗流模型 106 6.2.1 数字模型设计与转换 106 6.2.2 3D打印微观模型的制备 107 6.2.3 微观模型结构及润湿表征 110 6.3 微观渗流实验方法 113 6.3.1 实验仪器 113 6.3.2 实验流体 114 6.3.3 实验流程 115 6.4 实验结果与微观渗流机理分析 116 6.4.1 实验结果处理与分析 116 6.4.2 润湿对水驱油过程的影响 120 6.4.3 优先流动路径 122 6.5 本章小结 125 第7章 粉末基3D打印岩石的力学特及微观变形-破坏行为研究 126 7.1 不同基材3D打印岩石的制备研究 126 7.1.1 黏结剂喷射3D打印岩石 127 7.1.2 选择激光烧结3D打印岩石 130 7.2 3D打印岩石强度及变形特征 132 7.2.1 实验方法及设备 132 7.2.2 单轴压缩试验强度及变形破坏特征 134 7.2.3 三轴压缩试验强度及变形破坏特征 137 7.3 单轴压缩下3D打印岩石破坏的原位CT成像研究 138 7.3.1 实验设备与实验样品 138 7.3.2 实验方案与步骤 140 7.3.3 实验结果与分析 141 7.4 3D打印岩石的微观结构特征研究 146 7.4.1 孔-喉分布及配位数 147 7.4.2 润湿与渗透率 150 7.4.3 胶结剂分布、孔隙类型及颗粒接触形式 151 7.5 3D打印岩石微观胶结形态及微观破坏模式研究 158 7.6 本章小结 159 参考文献 160