面对巨大的能源需求,人们开始更多地关注非常规石油天然气资源。非常规油气储层岩心致密,非均质性强,导致岩石物理性质变化规律复杂,制约了储层评价精度。同时,非常规储层岩心取芯成功率低且驱替困难,仅通过岩石物理实验难以准确定量揭示变化规律,而基于三维数字岩心的岩石物理数值模拟已发展成为岩石物理研究的重要手段。由于非常规储层岩心的非均质性,适用于均质岩心的三维数字岩心建模技术难以直接应用,仅通过X射线CT无法准确描述岩石的微观孔隙结构,且难以建立某一储层参数连续变化的三维数字岩心。因此,在岩石二维信息基础上,采用重建算法建立与真实岩心微观结构相似的三维数字岩心具有重要的理论意义和应用价值。首先,基于单张二维图像采用多点统计法重建三维数字岩心,定量计算了重建三维数字岩心的自相关函数、局部孔隙度分布函数和平均渗流概率函数,与真实岩心进行比较,评价重建结果的准确性。然后,改进多点统计法中硬数据添加规则、搜索树建立方法和条件概率分布函数耦合算法,在三张正交二维图像基础上,重建了枫丹白露砂岩和高岭石填隙物三维数字岩心。最后,将孔隙中轴线与多点统计法相结合,在归纳孔隙中轴线特征基础上,采用多点统计法重建孔隙中轴线,通过四参数法模拟孔隙生长过程,建立三维数字岩心,并评价其准确性。通过编程实现上述重建算法,重建结果表明:基于单张二维图像重建三维数字岩心与真实岩心具有相似的孔隙度和均质性,但孔隙连通性差异较大,且呈现明显的各向异性;基于三张正交二维图像重建三维数字岩心,由于将三个方向概率分布作为约束条件,所以改善了孔隙的各向异性,孔隙连通性与真实岩心接近,为采用扫描电镜建立亚微米尺寸三维数字岩心奠定了基础;基于孔隙中轴线,利用多点统计法重建的三维数字岩心在孔隙大小、分布及均质性与真实岩心类似,且重建岩心在连通性方面与真实岩心更加接近,为建立具有孔隙结构参数连续变化的三维数字岩心提供了一种新方法。