田雨

摘 要：近年來(lái)，石油及天然氣作為社會(huì)發(fā)展的主要能源，政府和相關(guān)部門(mén)高度重視石油天然氣的勘探工作，良好的油氣勘探工作可以保證后續(xù)開(kāi)采工作的有效進(jìn)行，為我國(guó)石油天然氣的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)作為油氣勘探的主要方法之一，主要分為地質(zhì)曲面重建、地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系分析及三維實(shí)體建模3個(gè)步驟，本文主要針對(duì)三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)這3個(gè)步驟，進(jìn)行具體探究，希望可以提高石油天然氣勘探技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)油氣事業(yè)的良好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：三維地質(zhì)建模；構(gòu)造建模技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)探究

1 地質(zhì)曲面重建技術(shù)

地質(zhì)曲面重建技術(shù)可分為地質(zhì)曲面重建技術(shù)的計(jì)算方法、地質(zhì)曲面重建的斷層面重建及地質(zhì)曲面的層位面重建3部分。

地質(zhì)曲面的計(jì)算方法。地質(zhì)曲面的重建技術(shù)主要采用“Marching Cubes”算法。要想使用這種算法進(jìn)行地質(zhì)曲面的重建需滿足四方方面要求。第一在所有采樣點(diǎn)中，選擇k個(gè)鄰近點(diǎn)，進(jìn)行待重建面點(diǎn)的確定，即使沒(méi)有待重建點(diǎn)的全面數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)采樣點(diǎn)的切面作為采樣點(diǎn)進(jìn)行局部線性逼近；第二在進(jìn)行k點(diǎn)臨近點(diǎn)計(jì)算時(shí)，保證所有法矢都指向重建曲面的一側(cè)；第三通過(guò)計(jì)算cube頂點(diǎn)到重建曲面的有向距離，完成網(wǎng)路曲面的生成工作；第四對(duì)所有cube進(jìn)行處理，完成地質(zhì)曲面的重建工作。

地質(zhì)曲面的斷層面和層位面的重建過(guò)程。通過(guò)Marching Cubes地質(zhì)曲面的計(jì)算方法為前提，斷層面在重建過(guò)程中，不能切割主要斷層，只能切割次要斷層。當(dāng)主要斷層與次要斷層相交時(shí)，通過(guò)對(duì)次要斷層進(jìn)行處理，保證斷層面的重建，另一方面，早期斷層不能切割，而晚期斷層則可以切割為兩個(gè)或多個(gè)，作為新的早期斷層重新使用。

層位面故障往往是因斷層的切割造成的，會(huì)出現(xiàn)不同程度的內(nèi)邊界，采用基于地質(zhì)約束的地質(zhì)曲面擬合技術(shù)進(jìn)行層位面的重建工作，與傳統(tǒng)層位面重建技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)顯著，可以保證三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)的全面統(tǒng)一。其操作方式也是采用Marching Cubes地質(zhì)重建計(jì)算為基礎(chǔ)進(jìn)行的。

2 地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系分析

三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)的地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系主要是指在石油天然氣勘探過(guò)程中斷層面與層位面重建過(guò)程的計(jì)算，在實(shí)際勘探過(guò)程中，地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系的分析主要包括：斷面層與斷面層關(guān)系、層位面與層位面關(guān)系及斷面層與層位面的相互切割關(guān)系，針對(duì)這3種情況的拓?fù)潢P(guān)系分析，對(duì)油氣勘探工作空間幾何進(jìn)行有效處理，可以保證三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)的可靠性。

（1）地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系分析過(guò)程中對(duì)地質(zhì)曲面空間問(wèn)題的處理。在進(jìn)行地質(zhì)曲面空間的計(jì)算時(shí)首先要能夠及時(shí)求出地質(zhì)曲面幾何相交的交線數(shù)據(jù)。另一方面還會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)曲面本身不相交。但是在進(jìn)行地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系的分析時(shí)，會(huì)有相交情況。要根據(jù)地質(zhì)約束情況，將某一曲面延長(zhǎng)，計(jì)算出交線數(shù)據(jù)。最后是再出現(xiàn)曲面的相互交叉時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行交線結(jié)果的計(jì)算，再根據(jù)所得結(jié)果及地質(zhì)的情況對(duì)地質(zhì)曲面進(jìn)行消減。

（2）地質(zhì)曲面交線的計(jì)算方法。在進(jìn)行地質(zhì)曲面的交線計(jì)算時(shí)。首先要對(duì)交點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，正確的交點(diǎn)可為交線運(yùn)算奠定基礎(chǔ)，值得一提的是，地質(zhì)曲面的交點(diǎn)往往分布散亂，沒(méi)有固定的交點(diǎn)順序，為避免出現(xiàn)交點(diǎn)重復(fù)的現(xiàn)象，可以采用相交元素對(duì)為邊和三角形的方法。在保證避免交點(diǎn)重復(fù)的同時(shí)，不會(huì)影響地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系分析的總體數(shù)據(jù)。地質(zhì)曲面的交線計(jì)算時(shí)一個(gè)相對(duì)較復(fù)雜的過(guò)程，在運(yùn)用這一方法進(jìn)行油氣的勘探工作時(shí)，應(yīng)考慮到計(jì)算的速度問(wèn)題，針對(duì)這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，相關(guān)部門(mén)積極研究，探索出了平均單元格技術(shù)保存面片的位置信息?？梢杂行У奶岣呖臻g曲面的交線計(jì)算速度。在取得準(zhǔn)確的交點(diǎn)數(shù)據(jù)后，因其是不規(guī)則的分布的，要通過(guò)一定技術(shù)手段，進(jìn)行交點(diǎn)的排序工作，利用求交點(diǎn)過(guò)程中取得的拓?fù)鋽?shù)據(jù)及交線分離計(jì)算方法，將地質(zhì)曲面的交點(diǎn)進(jìn)行排序，排列成一定規(guī)律的交線，還要注意排列害的交線是否為閉合曲線。

（3）地質(zhì)曲面交線的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和改良。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是指地質(zhì)曲面的交線計(jì)算完成后，斷面層與層位面的在連接是需要加入新的交點(diǎn)，對(duì)三角形交線的剖分等工作。本文主要介紹Delaunay三角剖分計(jì)算方式，與其他技術(shù)相比，這一技術(shù)更為成熟，可以充分保證網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)工作的有效性。根據(jù)地質(zhì)曲面的性質(zhì)，采用帶約束的Delaunay三角剖分計(jì)算方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，如果對(duì)三角形的結(jié)構(gòu)沒(méi)有特定的要求，即完成了網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)工作。但是具體運(yùn)用三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)時(shí)，是不允許出現(xiàn)其他形狀的三角形結(jié)構(gòu)的，所以要對(duì)交線的三角形結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，良好的三角形結(jié)構(gòu)不僅能保證地質(zhì)曲面的美觀，還能為后面的地層實(shí)體模型建立提供先決條件。在進(jìn)行地質(zhì)曲面交線的改良是，要保證地質(zhì)曲面相交部分的幾何一致、拓?fù)湟恢拢瑢?shí)現(xiàn)三維地質(zhì)構(gòu)造空間的一致性。

3 地質(zhì)曲面的地層實(shí)體模型建造

地質(zhì)曲面地層實(shí)體模型建造作為整個(gè)三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)的最后一個(gè)步驟，需要良好的地質(zhì)曲面重建技術(shù)及地質(zhì)曲面拓?fù)潢P(guān)系分析作依托，獲得有效的地質(zhì)曲面幾何描述個(gè)和空間關(guān)系，才能確定地層實(shí)體模型的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)建造。

地層實(shí)體模型建造只能數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，而實(shí)際地層中的沉淀現(xiàn)象，不能有效的表現(xiàn)出來(lái)。這就要求在進(jìn)行地層實(shí)體模型建造時(shí)，模擬地層內(nèi)部的實(shí)體建造有效的地層實(shí)體模型，如地層的頂、底等都需要考慮，其次進(jìn)行斷層的空間情況將地層規(guī)劃為分開(kāi)的封閉空間（簡(jiǎn)稱(chēng)地層塊體），最后根據(jù)地層實(shí)際情況進(jìn)行沉淀處理，保證地層實(shí)體模擬的準(zhǔn)確性、科學(xué)性。存進(jìn)三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

石油天然氣作為目前的主要能源，采用有效的勘探技術(shù)可以促進(jìn)對(duì)其的利用價(jià)值，三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)作為油氣勘探的主要方法，可以通過(guò)對(duì)其中步驟的具體探索，保證三維地質(zhì)構(gòu)造建模技術(shù)的利用價(jià)值，通過(guò)這一技術(shù)的運(yùn)用，提高我國(guó)石油天然氣行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：沈陽(yáng)市建設(shè)工程項(xiàng)目管理中心）