隋微波，权子涵，侯亚南，程浩然

（1.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京102249；3.深圳清华大学研究院，广东深圳 518057；4.清能艾科（深圳）能源技术有限公司，广东深圳 518057）

0 引言

岩石微观结构与其宏观物理性质密切相关。宏观性质或行为实质上是微观结构的集中体现，或者说微观结构控制宏观性质。Torquato[1]在研究非均质材料物理性质时表明，材料的宏观性质如弹性、渗透率等都会受到微观结构变化的影响。在细观力学研究领域，计算岩石弹性力学参数的理论方法一般有解析法和数值法两类。数值方法需要在利用场发射扫描电镜或CT设备观测岩石样品获得微观结构后，采用有限元等数值方法对岩石微观结构进行网格剖分，并模拟加载过程、计算应力应变场，再反推出弹性力学参数。比较具有代表性的工作是 Arns等[2]采用有限元方法计算Fountainebleau砂岩数字岩心的弹性参数，结果表明弹性参数的变化规律符合Gassmann理论。数值方法可以比较真实地重现岩石的微观孔隙结构，但是真正拟合孔隙结构时网格剖分难度很大，而且整体计算所需的时间成本非常高。解析方法一般基于Eshelby等效介质理论，将岩石中的孔隙抽象为球形、椭球形、圆柱形、扁裂缝与硬空心球壳等，采用解析方法计算岩石弹性力学有效性质。例如 Zimmerman[3]假设岩石中的孔隙为椭球形，根据不同的纵横比具体可以划分为球形孔、针状孔和币状孔，根据线弹性胡克定律以及 Eshelby等效介质理论等，推导出微观尺度的岩石变形理论。……