基于面相交的微地震裂縫模型剖切算法研究

湯東陽(yáng)　龐銳　王海波　趙德明

摘 要： “微地震裂縫顯示”可以幫助用戶直觀地了解壓裂裂縫空間信息，查清應(yīng)力方向，評(píng)價(jià)壓裂效果，實(shí)時(shí)調(diào)整壓裂改造措施，計(jì)算儲(chǔ)層改造體積并估算產(chǎn)能。為了更好地觀察裂縫的空間形態(tài)，采用基于面相交的剖切算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)裂縫模型任意方向剖切面的快速截取。算法通過(guò)將剖切面分別與裂縫模型的每個(gè)面逐一進(jìn)行求交，并將相交部分進(jìn)行追蹤排序從而得到完整的剖面圖。利用OpenGL實(shí)現(xiàn)了剖切的仿真，結(jié)果表明，該方法能夠快速實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫模型的任意剖切面的截取，提供了更加直觀的裂縫分析手段。

關(guān)鍵詞： 微地震； 裂縫片； 剖切； OpenGL

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）08-09-03

Computation method for sectioned of micro-seismic fracture based on surface intersection

Tang Dongyang， Pang Rui， Wang Haibo， Zhao Deming

（Sinopec Geophysical Research Institute， Nanjing， Jiangsu 211103， China）

Abstract： The display of micro-seismic fracture can help users intuitively understand spatial information of the fracture and identify the direction of stress， evaluate the effect of fracture， calculate and estimate the volume of reservoir stimulation capacity. In order to observe the spatial form of cracks better， we use the cut surface intersection algorithm to achieve a fast interception of any section of the fracture model. The algorithm will cut plane through surface cracks with each model separately one by one intersection， and track crossing portions sorting to obtain a complete cross-sectional view. Then we use OpenGL to realize the cut simulation. The results show that this method can quickly achieve the interception of any cracks in the cut plane model， provides a more intuitive means of crack analysis.

Key words： micro-seismic； fracture； sectioned； OpenGL

0 引言

微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)在已成為致密儲(chǔ)層油氣田開(kāi)發(fā)中一項(xiàng)常用的監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的處理，分析壓裂和油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中裂縫的變化，從而對(duì)儲(chǔ)層改造效果進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，為非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。為了更好地分析微地震裂縫模型的空間形態(tài)，往往需要觀察裂縫模型的多個(gè)剖切面形狀，本文提出了一種快速求取裂縫體模型剖切面的圖形算法。

1 基本原理

為了清楚的在可視化軟件中表達(dá)裂縫體的形態(tài)，我們?cè)诮７椒ㄉ线x擇了較為成熟的三角建模法，也就是用多個(gè)三角形面去逼近多種形態(tài)的裂縫體模型。如圖1所示。

多面體與平面的剖切結(jié)果有三種可能，分別是點(diǎn)、邊和多邊形，如圖2所示。但是當(dāng)多面體為凹體時(shí)，剖切的結(jié)果就可能會(huì)是上述三種結(jié)果的任意組合，如圖3所示，這里只是舉例說(shuō)明，結(jié)果可能會(huì)有三個(gè)甚至是更多這三個(gè)元素的組合。因?yàn)辄c(diǎn)和邊對(duì)剖面的獲取一般沒(méi)有什么實(shí)際意義，所以算法中把結(jié)果為頂點(diǎn)和邊的情況給予了舍棄，保留的剖面結(jié)果為一個(gè)或者多個(gè)任意的多邊形。

圖1 三角建模的裂縫體模型

圖4 空間中點(diǎn)與面的位置關(guān)系判斷

根據(jù)平面與多邊形頂點(diǎn)的位置關(guān)系，可以把平面與空間多邊形的位置關(guān)系歸納為三種情況：

⑴ 多邊形所有頂點(diǎn)都在平面上，此時(shí)需要將整個(gè)多邊形的每個(gè)邊插入到相交結(jié)果鏈表中；

⑵ 多邊形所有頂點(diǎn)都在平面的一側(cè)，，此時(shí)無(wú)相交部分；

⑶ 多邊形的頂點(diǎn)分布在剖切面的兩側(cè)，如圖5所示，逐邊求取多邊形與平面的交點(diǎn)，交點(diǎn)包括兩種情況：一是邊的兩個(gè)頂點(diǎn)的D值相反則這個(gè)邊與平面有交點(diǎn)，如圖5中的2和4兩點(diǎn)；二是D值為零的頂點(diǎn)，如圖5中的1和3兩點(diǎn)。將求得的交點(diǎn)按照順序排列，每次取兩個(gè)點(diǎn)的中點(diǎn)，用射線法[3]判斷中點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部，如果是，則將這兩點(diǎn)組成的線段保存到鏈表中，如線段12和34，否則不予保存，如線段23。