基于Java2D的數值模擬繪圖系統研究與實現

摘要:大慶油田勘探開發研究院開發研制了具有自主知識產權的聚合物驅油數值模擬軟件POLYGEL模型，該模型是一個能夠滿足油田實際需要的模擬機理完善的聚合物調驅數值模擬軟件，具有調剖、多種分子量聚合物驅分質分注等模擬功能，該模型在驅油機理和物理化學現象描述方面已經達到了國際先進水平。然而，POLYGEL模型沒有基于微機版本的數值模擬繪圖展示系統，使數值模擬的工作效率大為降低，并且也限制了研究院開發研制的數值模擬軟件在采油廠的推廣應用力度，該文針對上述問題，旨在實現一個操作簡捷、性能優越的繪圖展示系統，從而使POLYGEL模型的模擬結果更加直觀可靠。

關鍵詞:聚合物驅;仿射變換;滲透率;飽和度

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)25-7222-02

The Research and Implement of Numerical Simulation Drawing System Based on Java2d

LING Yu

(Daqing Oilfield Exploration and Development Institute， Daqing 163712， China)

Abstract: Daqing Oilfield Exploration and Development Institute developed numerical simulation software –POLYGEL model- in polymer flooding that is self-owned intellectual property rights. Its flooding mechanism is healthiness， which can flexibly control profile， separately inject multimolecular polymer flooding based grade. Therefore， it has achieved international advanced level in flooding mechanism and description phenomenon of physics and chemistry. But， POLYGEL model run short of drawing system to display simulation result. This paper aims to develop a operation easily and performance perfectly drawing system to intuitively display simulation result.

Key words: polymer flooding; affine transformation; permeability; saturation

大慶油田歷經三次采油，目前聚合物驅油技術已廣泛開展。由大慶油田勘探開發研究院自主開發研制的POLYGEL模型是一個能夠滿足油田實際需要的模擬機理完善的聚合物調驅數值模擬軟件，具有調剖、多種分子量聚合物驅分質分注和聚合物彈性提高微觀驅油效率等模擬功能，該模型在驅油機理和物理化學現象描述方面已經達到了國際先進水平。本文首先剖析了POLYGEL文件結構，然后對功能進行設計，旨在實現一個操作簡捷、性能優越的繪圖展示系統，從而從不同時間、不同地層、不同屬性描述POLYGEL模型的模擬結果，并使用正則表達式、內存映射等技術提高系統性能，最終使POLYGEL模型的模擬結果更加的直觀可靠。

1 繪圖基本原理研究

1.1 文件格式剖析

POLYGEL文件一般在200M左右，結構如圖1所示，首先是網格的描述信息，包括多個分層的地質平面，接下來是坐標的描述信息，指定了網格的地理坐標，然后是聚合物驅描述的靜態信息，即每一個網格對應一個值，這些值描述了地層的厚度、深度、孔隙度和各個方向的滲透率等，接下來是當前時間井的生產現狀;再接著描述了聚合物驅對這一地理區域應用的動態結果信息，包括未來某一時間地層的壓力、含水飽和度、含油飽和度和井在當前時間的生產現狀等。

1.2 仿射變換

本文的坐標系統在地理坐標、屏幕坐標和頁面坐標之間進行變換，將采用二維仿射變換，它是一種二維坐標到二維坐標之間的線性變換，保持二維圖形的“平直性”和“平行性”。仿射變換可以通過一系列的原子變換的復合來實現，包括:平移(Translation)、縮放(Scale)、翻轉(Flip)、旋轉(Rotation)和剪切(Shear)。基本原理如公式(1)所示:

(1)

令實現平移變換，將每一點移動到(x+tx， y+ty)。

令實現縮放變換，將每一點的橫坐標放大(縮小)至sx倍，縱坐標放大(縮小)至sy倍。

令實現旋轉變換，目標圖形圍繞原點順時針旋轉?鄣弧度。

令實現剪切變換，相當于一個橫向剪切與一個縱向剪切的復合。

2 繪圖系統的設計與實現

2.1 繪圖系統基本功能

繪圖系統基本功能如圖2所示。

2.2 調色板的實現

應用中，當調色板有所變化時所有與顏色相關的對象也要發生相應的變化，程序使用觀察者模式實現這個功能，如圖3所示。

另外調色板中還使用了統計分析、顏色插值，顏色反轉等功能。

2.3 性能提升

由于POLYGEL文件稍大，一般在200M左右，如果要繪制某一時間，某一地層的屬性圖時，搜索時間較長，不利于用戶的使用，本文通過內存映射技術，并使用哈希表建立內存索引大大提高訪問速度，使用“時間+屬性名+層號”作為哈希表的鍵，內存指針作為哈希表的值，從而實現了地層屬性的即時繪制。

另外，由于POLYGEL文件為文本文件，本文大量使用正則表達式，從而提高文件的查詢、抓取、定位速度。

2.4 實現結果展示

本文在Netbeans環境下使用Java語言進行開發，圖4展示了某地區實施聚合物驅油后2009年到2010年含水飽和度的變化，從而可以直觀的看出使用聚合物驅油后，該地區含水飽和度受到的影響。

圖5通過使用調色板對圖形進行控制，通過調色板可以實現顏色統計，壓縮，插值、反轉和濾除“孔洞”(無效值)等功能。

3 結束語

本文通過對POLYGEL文件進行剖析，使用Java2D技術實現了POLYGEL數值模擬的繪圖系統，無論是在性能上還是在功能上都達到了用戶的要求，為進一步POLYGEL數值模擬技術的推廣打下了良好的基礎，從而更好的服務于油田開發的建設。

參考文獻:

[1] TIM BOUNDREAU，AROSLAV TULACH，GEERTJAN WIELENGA.葉亮譯.NETBEANS富客戶端編程權威教程[M].北京:清華大學出版社，2008.

[2] 林麗娜.油田等值線圖形繪制方法與應用[D].吉林大學碩士論文，2005.

[3] (美)BRUCE ECKEL.陳昊鵬譯.Java編程思想(第四版)[M].北京:機械工業出版社，2007.