三維地質(zhì)建模

■　彭正泉　侯青青　許丞

（1南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院江蘇南京210023;2江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊江西贛州341000；3江西有色地質(zhì)勘查二隊江西贛州341000；4贛州贛南測繪院江西贛州341000）

三維地質(zhì)建模

■彭正泉1,2侯青青3許丞4

（1南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院江蘇南京210023;2江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊江西贛州341000；3江西有色地質(zhì)勘查二隊江西贛州341000；4贛州贛南測繪院江西贛州341000）

隨著勘探程度的提高,復(fù)雜地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)勘探工作已成為地勘工作者的工作重點(diǎn),而模擬是解決復(fù)雜問題的一個重要手段,三維地質(zhì)體建模已成為三維可視化數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵。所謂三維地質(zhì)建模是指采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機(jī)中建立能反映地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)和各要素之間關(guān)系以及地質(zhì)體物理、化學(xué)屬性空間分布等地質(zhì)特征的數(shù)學(xué)模型。

三維地質(zhì)建模

1　地質(zhì)建模的思路和基本流程

本次地質(zhì)建模采取的思路是：搜集整理氣藏各類地質(zhì)基礎(chǔ)資料，包括測井解釋得到氣層厚度、孔隙度、滲透率、含氣飽和數(shù)據(jù)；地層精細(xì)對比數(shù)據(jù)，建立地層構(gòu)造模型。

這一過程主要包括數(shù)據(jù)源規(guī)范化整理，一維、二維數(shù)據(jù)的三維化，邊界的確定，地表DEM和DTM的生成，鉆孔、剖面和平面數(shù)據(jù)空間位置聯(lián)系的建立，工程區(qū)有效實體空間區(qū)域的劃分，地層—構(gòu)造格架的建立，三維地質(zhì)建模和三維模型的整理修飾等步驟。

1.1資料準(zhǔn)備

地質(zhì)建模使用的基礎(chǔ)資料包括：（1）各種地質(zhì)資料，包括鉆孔,槽探,洞探等資料井位坐標(biāo)，補(bǔ)心海拔高程、測井曲線數(shù)據(jù)；（2）綜合研究成果，包括地震解釋頂面構(gòu)造線圖文件、小層數(shù)據(jù)表、層積微相數(shù)據(jù)、凈毛比數(shù)據(jù)。

1.2地層模擬

地層模擬需要的數(shù)據(jù)包括井坐標(biāo)、補(bǔ)心海拔、分層數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)帶。地層模擬在上述數(shù)據(jù)加載完成后進(jìn)行，它通過井頂面的生成或修改和井對比兩個模塊來修正地層模擬和校正錯誤的輸入數(shù)據(jù)，使地層劃分和空間展布合理化。

1.3建模范圍與網(wǎng)格劃分

建模范圍的確定在3DMine模塊下完成。研究區(qū)面積約278，目前共有井348口，東西向?qū)?3.7km;南北向長20.25km。建模使用角點(diǎn)網(wǎng)格坐標(biāo)，全區(qū)網(wǎng)格劃分為：平面網(wǎng)格用等步長，均為50m*50m。垂向上網(wǎng)格步長約為 1m，即網(wǎng)格單元大小為50m*50m*1m(X*Y*Z),網(wǎng)格數(shù)276*408*70，即約7882560個。

復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的流程是:曲面數(shù)學(xué)模擬-三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析-三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析-程序設(shè)計-計算模擬-勘探數(shù)據(jù)庫-三維可視化-自動成圖-分析、查詢.

2　數(shù)據(jù)處理

地表數(shù)據(jù)處理:主要包括等值線部分處理和地質(zhì)界線符號部分的處理兩部分（航片或衛(wèi)片的疊加等部分略）。

剖面數(shù)據(jù)處理:主要包括剖面數(shù)據(jù)提取、剖面與平面對應(yīng)關(guān)系處理、剖面三維化和剖面插值等。

3　對模型數(shù)據(jù)的檢驗和修正

由于二維數(shù)據(jù)與三維數(shù)據(jù)的差異性，符合精度的三維模型的建立到目前為止還不盡完，針對數(shù)據(jù)，可以采用以下三種方法對其模型數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行檢驗和處理。

（1）在已知數(shù)據(jù)比較缺乏的情況下，通過插值處理后建立的地層面，可能出現(xiàn)地層相互穿越的情況，需要利用多種三維編輯工具進(jìn)行檢查和修改處理。

（2）通過已有的平面圖上的地質(zhì)界線、構(gòu)造跡線等，來檢驗近地表地層與地面或斷層與地表切割的合理性（即交線的重合度），如有差距，可進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查與調(diào)整。

（3）通過在已有剖面的同一位置上，從三維格架模型上切制的剖面與原剖面的對比來對相應(yīng)的地層面進(jìn)行檢查和調(diào)整。

4　三維地質(zhì)模型的建立

通過以上各項處理，建立了符合精度要求的各類層面，包括地層面、斷層面、巖漿巖面、工作區(qū)上下及四周的邊界面等，就可以進(jìn)行封面成體的操作了。這部分工作，在GeoView中提供了豐富的處理工具，可以快速而方便地對各地質(zhì)單元進(jìn)行封面成體處理，從而建立工作區(qū)的三維地質(zhì)模型，在已建的三維模型上可以進(jìn)行各種空間分析，如空間信息查詢統(tǒng)計、切剖面及平切面分析、地表挖填分析計算、平硐切割分析等。

5　建模算法與程序設(shè)計

通過DXF文件結(jié)構(gòu)與實體段的分析建立的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的類定義如下所示：

type

GmsReadCAD=class

Public

NodeSet:TList;//存儲結(jié)點(diǎn)的鏈表private

DXFCanvas:TCanvas;//畫布Groupcode:integer;//組代碼lineBuf:String;//組值

node:TYPE_OF_NODE;//結(jié)點(diǎn)，用于存儲讀取的數(shù)據(jù)，TYPE_OF_NODE為結(jié)點(diǎn)類型

private

function GetLine(var FP:TextFile;var groupcode:integer;var lineBuf: String):integer;//從DXF文件中讀入一行組代碼和相應(yīng)的組值

function FindEntity(var FP:TextFile):integer;//從DXF文件中找出實體段function ReadEntity(var FP:TextFile):integer;//讀取實體段的幾何數(shù)據(jù) procedure ReadHeader(var FP:TextFile);//從標(biāo)題段讀取$EXTMAX,$EXTMIN可以得到x,y,z的最小最大值，繪圖時要使用。

Procedure ReadAcDb2dPolyline(var FP:TextFile);//提取實體段中polyline的幾何數(shù)據(jù)

Procedure ReadAcDbPolyline(var FP:TextFile);//提取實體段中l(wèi)wpolyline的幾何數(shù)據(jù)

Public

Constructor Create（）;//構(gòu)建函數(shù)，建立一個空鏈表Procedure ReadDxF(filename：String);//DXF文件與Delphi的接口Procedure DrawDxf(DXFImage:TImage);//根據(jù)提取的數(shù)據(jù)繪制圖形

End;

6　三維地形模型顯示

應(yīng)用三維密網(wǎng)格大規(guī)模三維可視化油藏精細(xì)數(shù)值模擬技術(shù),結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測資料綜合研究油藏的各種物理性質(zhì)和流體在其中的流動規(guī)律,定量評價剩余油分布。這項研究充分發(fā)揮并拓寬了地質(zhì)建模、油藏數(shù)模在油藏描述和剩余油挖潛中的作用。我們可以通過所建立的油藏地質(zhì)模型計算整個油藏或各小層地質(zhì)儲量、求取油藏參數(shù)的各種統(tǒng)計值,定量化表征油藏非均質(zhì)性和剩余油分布。圖5—3是各種復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化顯示。

圖5　—3各種復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化顯示

7　結(jié)論

通過利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三維空間信息模型的技術(shù)方法和過程，并在此基礎(chǔ)上通過對三維地質(zhì)建模的研究與試驗實現(xiàn)了場景的三維可視化仿真顯示。地質(zhì)三維可視化建模研究的目的是運(yùn)用可視化技術(shù)表現(xiàn)起伏地表空間信息,使原本不可見的地表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及屬性可視化,具有非常直觀的效果,本文所研究的方法有一定的參考價值。

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-188-2