我国油气资源钻探开发已向深层、复杂、非常规油气藏方向发展。 其复杂孔隙结构及其对流体流动的影响的科学表征和量化、复杂基岩岩石变形破坏的热行为特征及其对孔隙结构的影响、岩石孔隙结构特征、声电响应流体和热特性及其月球化学反演、预测和评价已成为油气资源高效钻探和开发所必需的基础理论和关键技术。 传统石化实验存在难以研究多尺度石化特征、难以实现多激励综合效果、重复性和可视性差、岩心获取困难、测试分析耗时、成本高等客观激励因素的阻碍。 热岩理论与应用技术研究需求及日常教学需求。 为此，中心建设了岩石化学与岩石热学虚拟模拟实验平台。 该平台基于复杂孔隙结构定量表征和孔隙网络数值模型，建立了复杂结构岩石湍流虚拟模拟实验系统、岩石电关系数字虚拟模拟系统等。 模拟实验系统、复杂介质岩心超声传播虚拟模拟实验系统、岩心岩石热性质超声响应虚拟模拟实验系统由五部分组成。
岩石化学与岩石热虚拟仿真实验平台为岩石化学、岩石热、油气层化学、渗流热、工程地质等课程提供了强大有效的实验教学平台。 该平台以较为简单、直观、方便的方式生动地诠释了复杂岩石孔隙结构、声电传播、岩石变形断裂等冗长抽象的石油化工和岩石热学理论和现象，极大地激发了中学生的学习兴趣提升课程教学效果。
(1) 复杂孔隙结构的定量表征及建立孔隙网络数值模型的实验系统
功能介绍：
孔隙结构是岩石中流体分布、渗流特性、岩石热特性、声电传播特性的重要影响和控制因素。 孔隙结构的科学定量表征以及不同孔隙网络模型的合理建立是探索和揭示岩石孔隙渗透特征的关键，是声学、电学特征等宏观数学特征与岩石孔隙结构之间内在联系的关键和基础。力学特性和多尺度孔隙结构。 传统岩心分析无法准确表征岩石真实的三维孔隙结构，且岩心成本高、分析时间长、无法实现孔隙结构参数的调整。 因此，我们的团队构建了一个实验系统，用于复杂孔隙结构的定量表征和孔隙网络数值模型的建立。 孔隙结构参数可视化（图2）和定量表征（图3），建立等效孔隙网络模型（图4），快速有效分析孔隙度、渗透率、比表面等众多石化基础参数区域。 具有孔结构可控、重复性大、可视化直观等特点。 它不仅为油气层化学、石油化学、渗热、油藏地质等课程提供了基于数值模拟的基础实验平台。 为复杂储层孔隙结构的科学表征、储层的精细评价以及实现最大油气采收率提供基础技术支撑。
教学效果：
该模拟系统以显微CT扫描测试为核心。 通过系统的模拟分析过程，中学生可以直观地了解岩石内部三维复杂的孔隙网络结构和孔隙连通性大学物理虚拟仿真实验数据，并通过定量统计获得岩心的孔径。 分布、孔隙配位数等微观孔隙结构参数。 与传统的二维平面铸体薄片孔隙结构观察和岩心压汞获得岩心孔隙轰鸣结构参数的物理实验相比，该模拟平台将岩石的内部结构充分可视化地展现在中学生面前，参数量化程度强，使中学生对复杂微孔介质的孔隙结构有更深刻直观的认识和认识，并可以利用该平台进行岩石电性、渗流机理、岩石微热变形等方面的研究、多场耦合下岩石孔隙结构变形等。促进和爆发中学生的学习积极性和创造性。
实验项目（表1）：
表1 复杂孔隙网络数值模型建立及孔隙结构量化实验课程及项目
序列号
实验项目名称
小时
服务课程
专业服务
实验类别
1个
数字核心建立及孔隙网络模型建立
2
石油化学基础、油藏化学、油藏地质学
资源勘探工程、勘探技术与工程、石油工程
综合的
孔隙结构参数（孔径、配位数、孔喉比等）提取与评价
2
综合的
储层物性评价（孔隙度、渗透率、比表面等）
2
综合的
(2)复杂结构岩石湍流虚拟仿真实验系统
功能介绍：
系统研究复杂油藏油气湍流特征及油气湍流机理，是油气高效开发和最大采收率的基础和核心。 常规岩心湍流实验和传统湍流数值模拟存在流动不可见、驱替流体损伤范围和波及效率难以量化、无法真实表征两相流、难以研究不同孔隙结构对流体的影响等缺点流动。 鉴于此，中心搭建了复杂结构岩石湍流虚拟仿真实验系统。 该实验系统基于数值岩心或孔隙网络模型，以有限元为手段，进行两相流体流动数值模拟（图5）。 三相、两相流体下连通性和渗透率参数的定量提取，以及流动过程和流体分布的动态可视化，极大地提升了复杂孔隙结构湍流流动机制的研究水平，使流体力学性能得到显着提高。湍流理论相关课程的教学效果该系统基于复杂孔隙结构的定量表征和孔隙网络数值模型的实验系统的建立。
（左图为水驱气过程中岩心剖面图，下图为水驱气过程三维图。图中蓝色代表液相，白色代表水相，箭头方向代表位移方向）
教学效果：
通过该系统，中学生可以独立开展孔隙网络中油、气、水三相流体以及气水两相、油水两相流体的驱替和流动研究微孔介质大学物理虚拟仿真实验数据，整个湍流过程的动力学和孔隙网络中流体的分布状态都可以可视化。 同时，借助仿真系统，中学生可以对润湿性、孔配位数、孔径分布等影响流体流动的单因素和多因素进行综合分析。 在物理石化试验中是完全不可能实现的。 该系统的建成和应用，对于巩固和提高中学生对复杂微孔介质、驱油水、驱气水等过程和内在机理的流体流动规律的理解和分析，起到了极其重要的作用，如并开展相关研究。 。
实验项目（表2）：
表2 堆芯三相/两相湍流机理数值模拟平台
序列号
实验项目名称
小时
服务课程
专业服务
实验类别
1个
三相和两相湍流的数值模拟
2
石油化学基础、工程地质学、渗热、油气地层化学
资源勘探工程、勘探技术与工程、石油工程、地质学、城市地下空间工程、油气储运工程、海洋油气工程
综合的
微驱（水驱、气驱等）过程数值模拟
2
综合的
孔隙结构、表面特征与湍流、驱油特征
2
综合的
(3)岩力关系数字仿真实验系统
功能介绍：
最基本的岩电关系是该关系，它构成了月球化学地球物理数据解释的核心基础和支撑。 1940年代开始在国外物探界得到广泛应用。 电气参数不同。 一方面，随着油气工业从常规基岩向特殊规则致密岩体发展，由于岩石的渗透率极低，传统的岩电实验（见图6）获取岩石电参数的方法越来越多。而且更难。 另一方面，随着岩性的复杂化，对传统岩电关系的指责和讨论也越来越多。 在这种背景下，需要探索和构建新的途径来有效地获取岩电关系的认识，以及如何高效地获取岩电关系。 为此，石化科研团队在多年科研积累的基础上，利用国际上发展迅速的数字化核心技术，构建了数字化石油电模拟实验系统。 该系统由模型创建、模型及边界设置、仿真估算、结果数据导入等部分组成。 岩粉仿真实验系统界面及仿真估算结果如图6所示。
(a) 岩石内电阻率模拟软件主界面（截图）
(b) 不同喉径下的I-Sw仿真结果曲线
(c) 不同孔喉比下的I-Sw模拟结果曲线
(d) 不同配位数下的I-Sw仿真结果曲线
图6 实验系统用户界面及岩石电模拟与估算结果
教学效果：通过本系统，中学生可以独立对岩电关系及影响因素进行研究分析，同时加深对岩石内电阻率和岩电参数的内在机理的认识，提高和激发中学生的学习兴趣和创造热情。
实验项目（表3）：
表3 岩电关系数字模拟实验课程及项目
序列号
实验项目名称
小时
服务课程
专业服务
实验类别
1个
真实致密花岗岩岩电关系虚拟模拟实验
2
石油化学基础、地球化学物探、测井原理及工程应用
勘探技术与工程、资源勘探技术与工程、石油工程、海洋油气工程
综合的
孔隙结构对岩石内电阻率的影响
实验
2
综合的
岩石表面特性和饱和流体性质对岩石内电阻率影响的实验
2
综合的
(4)复杂介质岩心中超声波传播虚拟仿真实验系统
功能介绍：
超声波在复杂微孔介质中的传播规律和特征是借助月化物探评价岩石力学热学性质和孔隙度的重要依据。 严重非均质岩体，由于岩心本身的非均质性和不可重复性，长期以来很难甚至不可能通过岩心实验获得规律性。 有必要了解超声波在复杂岩石中传播的规律。 鉴于此，中心经过多年的积累和努力，自主研发了一套虚拟仿真实验系统，可用于研究裂纹、孔洞、层理等尺度和分布对超声波传播的影响。 。 图7所示为超声波仿真软件界面及仿真结果。
(a) 超声数值实验仿真软件运行结果及声波在均质介质中的传播（截图）
（b）超声数值实验模拟软件运行结果及声波在坑介质中的传播（截图）
(c) 不同裂纹密度岩心超声数值模拟波场
(d) 模拟超声波波形（孔隙率 0.72%） (e) 模拟超声波波形（孔隙率 2.52%）
(f) 裂缝密度与速度的关系 (g) 裂缝角度与速度的关系
图7 超声波仿真软件界面及仿真结果
教学效果：
借助该系统，中学生可以根据研究需要独立模拟和设置模拟岩心中不同类型和分布的孔洞、孔洞、裂缝，并观察声波传播速度、衰减特性和岩心分布内波场的研究不仅可以使中学生对声波的传播和月球在孔隙、孔洞、裂缝、层理等发育基岩中的化学反应特征有更深入、更直观的认识，为中学生进行深入研究提供了平台。 创新研究热情迸发。
实验项目（表4）：
表4 超声在复杂介质岩心中传播虚拟仿真实验课程及项目
序列号
实验项目名称
小时
服务课程
专业服务
实验类别
1个
超声在均质多孔岩石中传播的数值模拟实验
1个
岩石化学基础、声波地球物理勘探、地震钻井原理、地球化学地球物理勘探、测井原理及工程应用
勘探技术与工程、资源勘探技术与工程、石油工程、海洋油气工程
综合的
超声在层状非均质岩石中传播的数值模拟实验
2
综合的
超声波在岩石裂隙中传播的数值模拟实验
2
综合的
洞室岩石中超声传播的数值模拟实验
2
综合的
裂缝和洞穴岩石中超声波传播的数值模拟实验
2
综合的
(5) 岩心热特性超声响应虚拟仿真实验系统
功能介绍：了解岩石的热性质以及岩石变形破坏的规律和机制，对于构造地质学课程的学习，认识和认识地质构造现象、特征、演化机制非常重要。 是其他学科非常重要的基础研究工作。 直接的岩石压缩、拉伸和剪切实验对于中学生来说非常直观和重要，但很难在实验环境中看透岩心内部发育的裂缝和孔洞对岩石变形、开裂和破坏的影响的固体核心。 众所周知，它不能满足中学生深入学习的需要。 因此，与南京力软科技有限公司合作，利用其RFPA岩石破坏模拟软件系统，采用虚实结合的方式，很好地解决了这一困境。 中学生除了能够更好地在虚拟环境中进行大量实验，总结规律，也极大地激发了中学生的学习兴趣和分析问题、解决问题的内在主动性。
将该仿真系统与上述超声实验系统相结合，建立了岩心岩石热性质超声响应的虚拟仿真实验系统。 该系统除了通过RFPA模拟系统直接观察不同岩样在外荷载或孔隙流体压力的单一诱因和综合影响下的变形破坏特征外，还使中学生了解变形破坏规律，不同岩石的影响。 激励有了深刻的理解和理解，同时将数值破坏实验中使用的数字岩石样本输入到上述复杂介质岩心超声传播虚拟模拟实验系统中，可以获得岩石样本的超声响应，并可进一步研究岩石热学与岩石超声响应之间的内在关系。 系统仿真实验界面及仿真结果如图8所示。
(a) RFPA软件主界面（截图）
(b) 不同角度层理岩石压缩模拟结果
(c) 不同孔径岩石的压缩模拟结果
(d) 岩石断裂硬度模拟结果
(e) 探头频率下的压缩硬度 (f) 50KHz 探头频率下的压缩硬度
与衰减系数与衰减系数的关系
(g) 探头频率下的杨氏弹性挠度和 (h) 50KHz 探头频率下的杨氏弹性
衰减系数的关系 偏转与衰减系数的关系
(i) 探头频率下的偏转和 (k) 50KHz 探头频率下的偏转和
衰减系数关系 衰减系数关系
图8 RFPA软件界面及岩石热特性模拟结果
教学效果：
借助该仿真平台，中学生可以根据需要在虚拟岩芯内部设置不同规模、形状、分布的孔洞、孔洞、断裂，并进行压缩、拉伸（法式劈裂）、断裂硬度实验获取岩石变形、开裂等信息。了解开裂、破坏的宏观和微观内部机制。 同时，中学生还可以将真实岩心的切片照片直接输入到模拟系统中，真实体验岩心破坏机理。 虚实结合的形式极大地激发了中学生的学习兴趣和分析问题、解决问题的内在主动性和创新性。
实验项目（表5）：
表5 岩心岩石热性质超声响应虚拟实验课程及项目
序列号
实验项目名称
小时
服务课程
专业服务
实验类别
1个
复杂结构岩石法式劈裂数值模拟试验
2
石油化学基础、工程地质学、石油热能基础
勘察技术与工程、石油工程、地质学、城市地下空间工程、土木工程、工程管理
综合的
复杂结构岩石单轴/三轴数值模拟实验
2
综合的
复杂结构岩石断裂硬度数值模拟试验
2
综合的
岩石流固耦合数值模拟实验
2
综合的