三维地质建模技术的作用

三维地质建模技术在开发阶段 油藏描述中的地位与作用
吴键
中国石油勘探开发研究院
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三维地质建模的基本概念
? 三维地质建模（3D Geological Modeling）：就是运用计算机技术，在三维 环境下，将空间信息管理、地质解译、空间 分析和预测、地学统计、实体内容分析以及 图形可视化等工具结合起来，并用于地质分 析的技术－Simon W.Houlding (加拿大) 1993 。 ? 三维地质建模技术就是综合地质学、地球物 理学、地质统计学、计算机技术对地质体进 行综合研究的一种技术方法。
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三维地质建模的基本概念
? 根据油田勘探和开发的不同阶段、资料的丰 富程度以及研究的任务的不同把储层地质模 型分为概念模型、静态模型和预测模型－裘 怿楠 ? 地质模型大致包括构造模型、相（沉积相、 岩相等）模型、储层物性参数模型、流体参 数模型等多种模型。 ? 三维地质建模以井资料为基础，通过地质统 计学方法进行井间参数的预测和插值。
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三维地质建模技术的发展简况
? 地质统计学是三维地质建模的主要基础，是法国巴黎国立高等 矿业学院马特隆教授(G．Matheron)于1962年创立的。他将传统统 计学理论与区域化变量的概念相结合，发展出一套以变差函数 为工具研究矿产特征区域分布的数学技术。 ? 目前在地质统计学上，多点地质统计是最新的研究领域。 ? 自上世纪80年代后期随着计算机技术的飞速发展逐步开发出应 用于三维地质建模的计算机软件。美国DGI公司开发的 EarthVision软件是较早的大型建模软件，目前已经有多种大 型建模软件被广泛的应用于三维地质建模工作，其中比较某种 的有RMS、GoCad、Petrel等。 ? 目前应用最为广泛，发展前景也最为良好的是Schlumberger公 司的Petrel。
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三维地质建模工作的不同说法
? 给领导汇报出漂亮图！ ? 好看不好用！ ? 给数模搭架子！ ? 地质建模就是计算个模型！ ? …………………
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三维地质建模与油藏描述的关系
? 三维地质建模经常被称为开发阶段油藏描述的核 心，但目前的建模成果主要还是集中在研究成果 的集成和显示方面，对其它相关的研究工作并没 有起到指导性的作用。 ? 研究水平的整体提高离不开新技术的应用，三维 地质模技术是开发阶段油藏地质研究中最为现 实、最具可操作性和系统性的新技术，理应在开 发阶段油藏描述工作中起到核心作用。 ? 油藏描述水平的提高需要在具体的技术操作层面 上提出可实现的的技术方法。
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? 近二、三十年，勘探阶段的油藏研究通过地震数 据的充分应用取得了突飞猛进的进展，相比之下 开发阶段油藏描述的进步并不明显。 ? 三维地质建模技术可以在开发阶段地质研究工作 中起到地震勘探在勘探阶段的同等作用。 ? 提高三维地质建模技术的应用水平就是提高开发 阶段油藏精细描述的整体水平。 ? 三维地质建模技术应用水平的提高依赖于彻底改 变建模工作基本思路，将其从简单的“模型计 算”提升为油藏地质研究的基础平台。
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建模技术应用于油藏研究的基本方法
? 充分利用三维地质建模技术特有的技术优 势，将三维地质建模工作转变为综合地质 研究的一种工具和手段，将建模工作延伸 到基础地质研究和储层综合评价中，可以 解决常规方法无法解释的问题；
? 将三维地质模型转变为三维地质数据体，以其为 基础开展更为全面、丰富的综合研究，体现出建 模工作的特殊价值。
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在地层对比中的应用
? 在中国的许多沉积盆地，由于构造和沉积都很复杂，地层横 向变化大，电测曲线可对比性差，缺少足够的对比标志地 层，对比工作经常存在一定的误差，尤其是小层和断点的对 比； ? 实际工作证明，这种偏差很难通过单纯的地层对比本身来解 决。
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? 地层对比是地质研究工作中最基础的工作，往往也是最难做 准的工作。 ? 地层对比的准确性和可靠性直接影响了油藏研究的可靠性。
A 井
B 井
A 井
B 井
断层
井位 断层
井位
油层
油层
断点
断点
当断层模型与断点数据吻合时， 储层得到很好的描述
当断层模型与断点数据不能吻合时， 储层的描述将会是完全错误的。
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小层对比方案调整：地质模型三维可视化质量控制
? 传统的地层对比往往难以及时发现在构造形态和深度上与邻 井的差异 。 ? 三维可视化技术十分清楚的显示地层对比中的问题。 ? 通过重新进行对比可以使问题得到及时、准确的校正。
齐10-029井地层对比三维可视化质量控制效果图
地层对比方案调整前 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 https://www.sodocs.net/doc/dd10799964.html,
地层对比方案调整后

小层对比方案调整：构造趋势分析与地层对比结合
? 在局部区域内，地层的构造形态虽然会存在一定的起伏，但 幅度有限； ? 在连续沉积的条件下构造形态具有一定的继承性。如果相邻 井间存在过大的深度差，往往代表了分层方案存在误差 ； ? 在三维可视化的质量控制下，对分层方案进行重新对比和调 整，使对比方案和小层的构造形态得到合理的描述，同时合 理的微构造得到保留。
根据构造趋势分析调整地层分层方案实例图
调整前莲花油层Ⅱ23小层顶面三维形态
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调整后莲花油层Ⅱ23小层顶面三维形态

三维地质建模在断层落实中的应用
? 通过将地震解释、地层对比、三维地质建模技术相 结合，为断层精细解释、钻井断点位置对比等问题 提供了新的解决方案。
齐40区块三维地震L1515测线
齐6-x26井地层对比图
齐6-26断层综合解释图
齐40区块断层三维展布图
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小层对比方案调整：构造模型与钻井断点的对比
? 所有过井断层都要在钻井上对比有相应的断点 ? 所有钻井上对比出的断点都要在地震上有所反映，否则就属 于不落实 ? 所有断点要分布在一个光滑的三维面上，并且要与地震资料 相一致。
齐5-14、5-15井断点对比实例图
5-15 5-14 5-15 5-14
新断点
调整前齐5-14、5-15井小层对比方案
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调整后齐5-14、5-15井小层对比方案

三维地质建模精细断层落实
? 通过地层对比与断层模型的交 互校正，可以使二者的精度都 得到大幅的提高
C28 断层 C29 断层
2731
?
?
2774
2731 2731 2774
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在构造精细落实中的应用
由于精细三维地 质模型考虑到了 地层厚度、构造 继承性、微构造 分布等多种因 素，因此对储层 的构造特征有更 准确的描述
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通过在三维空间内对地层厚度、构造趋势的分析，可以 在无井控制的层内准确描述微构造
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? 三维可视化断层解 释质量控制。 ? 断层面在地震资料 分辨率的尺度内为 具有一定光滑度、 连续性的三维曲 面。 ? 利用三维地质建模 软件的三维可视化 技术可以对断层的 地震解释质量进行 直观的分析。
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? 三维构造模型相当于在 三维空间内进行了一次 精细构造落实，所得到 的构造图更为合理。 ? 由于构造模型是构造形 态的三维描述，因此可 以直接描述逆断层的形 成。
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在断块精细落实及滚动扩边中的应用
? 在复杂断块区，由于断层的 准确位置难以确定，开发井 往往不敢过于接近断层。 ? 以高精度的构造模型为基 础，可以更充分的开发断层 高部位的剩余油。
40 日 产 液 油 （t） 30 20 10 0 100 含 80 水 60 （%） 40 20 0 726 8-2 8-9 816 823 830 9-6
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GOCAD 软件三维地质建模方法

GOCAD 软件三维地质建模方法 1建模方法 GOCAD 三维地质建模主要包括两类：一类是构造模型（structural modeling）建模，一类是三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模。 （1）构造模型（structural modeling）建模建立地质体构造模型具有非常重要的意义。通过建立构造模型能够模拟地层面、断层面的形态、位置和相互关系；结合反映地质体的各种属性模型的可视化图形，还能够用于辅助设计钻井轨迹。此外，构造模型还是地震勘探过程中地震反演的重要手段。 （2）三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模根据建立的构造模型，在3D Reservoir Grid Construction 中可以建立其体模型；同时地质体含有多种反映岩层岩性、资源分布等特性的参数，如岩层的孔隙度、渗透率等，可对这些物性参数进行计算和综合分析，得到地质体的物性参数模型。 当采样值在地质体内密集、规则分布时，可以直接建立采样值到应用模型的映射关系，把对采样值的处理转化为对物性参数的处理，这样可以充分利用计算机的存储量大、计算速度快的特点。 当采样值呈散乱分布，并且数据量有限时，需要采用数学插值方法，拟合出连续的数据分布，充分利用由采样值所隐含的数据场的内部联系，精确的模拟模型中属性场的分布。 图1-1孔隙度参数模型分布图 2 建模流程 2.1数据分析 （1）钻孔、测井分布及数据分析 支持三维建模的数据主要为钻孔和测井。由于对区域范围和建立三维地质建模的精度要求不同，得对所得到的钻孔、测井的分布和根据其取得的数据进行分析和处理是的必要。根据钻孔、测井的分布范围和稠密程度可以大致确定地层的分布界限，对钻孔较少区域采取补充钻探或者采用其它方法进行处理。 （2）地质剖面

地质建模软件介绍

地质建模软件介绍 康文彬 摘要：随着信息技术手段的高速发展，传统工程地质学领域在地勘成果信息化设计方面渐渐形成了初步的理论与方法体系，并在此基础上对工程勘察全过程提出了一体化设计需求。实现工程三维地质信息建模与分析的目标，对工程全生命周期以三维地质模型作为支撑，将能够实现各方面的多种需求，而其最大的优势就是可以更为快速和准确、方便、直观的体现地质体的三维信息，还可以利用其剖切的功能实现二维图件的快速绘制。本文主要对地质建模理论和现有地质建模软件相关情况进行简要客观的介绍。 关键词：地质软件 1 三维地质建模的必要性 长久以来，对于地学信息的表示和处理都是基于二维的，通常将垂直方向的信息抽象成一个属性值，其实质就是将三维地质环境中的地质现象投影到某一平面（XY平面、XZ平面或YZ平面）上进行表达，称为2.5维或假三维，它描述空间地质构造的起伏变化直观性差，往往不能充分揭示其空间变化规律，难以使人们直接、完整、准确地理解和感受具体的地质情况，越来越不能满足工程设计和分析的需求，因此，真三维处理显得愈来愈迫切。与此同时，众多新型勘探手段的应用，诸如地震勘探、探地雷达、遥感，以及地球化学勘探等，致使各种地质资料急速膨胀，迫使地质工作者不得不采用新的手段来综合利用这些信息。因此，空间三维地质建模及可视化技术的研究是计算机在工程地质领域应用的一个必然趋势。 1994年加拿大学者Houlding最早提出了三维地学建模（3D Geosciences Modeling）的概念，即在三维环境下将地质解译、空间信息管理、空间分析和预测地质统计学、实体内容分析以及图形可视化等结合起来，并用于地质分析的技术。工程地质三维建模及可视化技术借助于计算机和科学计算可视化技术，直接从3D空间角度去理解和表达地质对象的几何形态、拓扑信息和物性信息，这对工程决策和灾害防治意义重大，已经成为岩土工程科学、工程地质学、数学地质学和计算机科学等多学科交叉领域研究的前沿和热点。 三维地质建模体系大致概括为地质数据处理、地质体建模和模型应用三个阶段。为充分了解现有三维地质建模软件的相关情况，选取满足当前工作使用需求的软件进行地质模型的创建，有必要对相关理论及各软件的相关情况进行简要介绍。

三维地质建模技术的作用

三维地质建模技术在开发阶段 油藏描述中的地位与作用
吴键
中国石油勘探开发研究院
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三维地质建模的基本概念
? 三维地质建模（3D Geological Modeling）：就是运用计算机技术，在三维 环境下，将空间信息管理、地质解译、空间 分析和预测、地学统计、实体内容分析以及 图形可视化等工具结合起来，并用于地质分 析的技术－Simon W.Houlding (加拿大) 1993 。 ? 三维地质建模技术就是综合地质学、地球物 理学、地质统计学、计算机技术对地质体进 行综合研究的一种技术方法。
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三维地质建模的基本概念
? 根据油田勘探和开发的不同阶段、资料的丰 富程度以及研究的任务的不同把储层地质模 型分为概念模型、静态模型和预测模型－裘 怿楠 ? 地质模型大致包括构造模型、相（沉积相、 岩相等）模型、储层物性参数模型、流体参 数模型等多种模型。 ? 三维地质建模以井资料为基础，通过地质统 计学方法进行井间参数的预测和插值。
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三维地质建模技术的发展简况
? 地质统计学是三维地质建模的主要基础，是法国巴黎国立高等 矿业学院马特隆教授(G．Matheron)于1962年创立的。他将传统统 计学理论与区域化变量的概念相结合，发展出一套以变差函数 为工具研究矿产特征区域分布的数学技术。 ? 目前在地质统计学上，多点地质统计是最新的研究领域。 ? 自上世纪80年代后期随着计算机技术的飞速发展逐步开发出应 用于三维地质建模的计算机软件。美国DGI公司开发的 EarthVision软件是较早的大型建模软件，目前已经有多种大 型建模软件被广泛的应用于三维地质建模工作，其中比较某种 的有RMS、GoCad、Petrel等。 ? 目前应用最为广泛，发展前景也最为良好的是Schlumberger公 司的Petrel。
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地质体三维建模方法与技术指南

内容简介 本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体 三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相 应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。 本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。 【节选】 (一)地下水三维地质建模所需数据类型 在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶 皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据 (DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三 维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种： 1．地表数字高程模型(DEM)数据 地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以 从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的 数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全 国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国 界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等， DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分 布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种 处理。 另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用 地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等 高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关 系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。 2．遥感影像数据

地质体三维建模方法与技术指南

地质体三维建模方法与技术 指南 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

内容简介 本书系统分析了目前国内外地质体三维模拟技术和应用软件开发的现状，由此提出了不同领域地质体 三维建模的数据需求、技术流程和主要建模软件的数据接口；详细阐述了Micmmine、surpac、Mapgis、 3D-Grid等三维地质体模拟软件在矿山、地下水、城市地质等领域的应用实践和示范工作，以及提交的相 应三维模型成果；并对今后如何展开相关工作提出了建议。 本书可作为开展三维地质建模工作的指导用书，同时亦可作为地质及相关专业学生的专业参考书。 【节选】 (一)地下水三维地质建模所需数据类型 在地下水三维地质建模中，会涉及的地质现象主要有：地貌(或地形)、地层、褶 皱、断裂、透镜体及侵人体等，为刻画这些地质现象，就需要用到地表数字高程模型数据(DEM)、遥感影像数据、地理信息数据、钻孔数据及剖面数据等。具体来说，为刻画三 维模型中的各种地质现象，需要的相关数据包括以下几种： 1．地表数字高程模型(DEM)数据 地表数学高程模型数据用于生成三维地质结构模型顶面(地表面)，此部分数据可以 从测绘主管部门获取或向国家测绘局基础地理信息中心购买，从基础地理信息中心购买的 数据属于标准数据，数据以ARCINFO数据格式存放。DEM数据比例尺有多种，其中，全

国的1：25万数据库在空间上包含816幅地形图数据，覆盖整个国土范围，国外部分沿国界外延25公里采集数据。地貌统一在TERLK层中存放，包括等高线、等深线、冲沟等，DEM等高线的等高距，在全国范围内共分40 m、50 m、100 m三种，使用时可参照等分布图确定。对于标准数据，可以根据需要进行数据格式转换、比例变换、投影变换等多种处理。 另外，如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己使用专门的地理信息系统软件用 地形图生产。即把纸质地形图数字化及几何纠正校准，然后进行高程信息的提取——对等高线进行屏幕矢量跟踪并对等高线标赋高程值，同时编辑、检查、拼接以生成各种拓扑关系，最后用软件进行内插值、裁剪生成DEM数据。 2．遥感影像数据 遥感影像是地球空问数据最直接、时效性最强的数据形式，模型的表面需要用影像数 据进行贴图，来表达真实的地表景观。由于影像数据的容量大，为了能够快速、高质量地进行显示，需要根据显示的范围、显示的比例选择分辨率最合适的影像进行纹理映射。一个模型可以有不同分辨率的多套卫星／航测影像数据，某些影像数据有可能只局限于某个局部。因此，在显示时，所有的影像数据都需要读入内存，以实现多分辨显示。这就需要在技术上做一些处理，比如图像格式的转换，根据显示分辨率和比例的不同，转换为不同分辨率的图像如BMP、TIFF、GIF等图像格式。 对遥感影像数据的处理主要包括对遥感影像的几何精纠正和不同分辨率影像数据的融合。一般使用遥感处理软件ERDAS和ENVI软件进行处理。遥感影像几何精纠正的目的

S-GeMs软件基本原理及三维地质建模应用

目录 第一章 S-Gems软件简介及建模工区概况 (2) 1.1 S-GeMs软件的基本概况 (2) 1.2 建模工区及地质背景简介 (2) 第二章数据的导入及基本分析 (3) 2.1 数据的格式及导入操作 (3) 2.2 数据分析及处理（正态变换） (4) 第三章各变量的变差函数分析 (8) 3.1 变差函数的基本原理 (8) 3.2 S-GeMs软件变差函数分析模块及基本操作简介 (8) 3.3 变差函数分析结果 (10) 第四章三维沉积相建模 (14) 4.1 三维沉积相确定性建模（指示克里金方法） (14) 4.2 三维沉积相随机建模（序贯指示模拟方法） (15) 第五章三维储层参数建模 (20) 5.1 协同克里金方法（cokriging）三维储层参数确定性建模 (20) 5.2 协同序贯高斯模拟方法（cosgsim）三维储层参数随机建模 (22) 第六章 S-GeMs软件建模的优越性与局限性 (26) 6.1 S-GeMs软件建模的优越性 (26) 6.2 S-GeMs软件建模的局限性（约束条件） (26) 参考文献 (27)

S-GeMs软件基本原理与三维地质建模应用 ——《地质与地球物理软件应用》课程报告第一章 S-Gems软件简介及建模工区概况 1.1 S-GeMs软件的基本概况 S-GeMS（Stanford Geostatistical Modeling Software）是Nicolas Remy在斯坦福大学油藏预测中心（SCRF：The Stanford Center for Reservoir Forecasting）开发的一套开源地质建模及地质统计学研究软件。2004年首次发布，其后进行了更新和升级。该软件包括传统的经典地质统计学算法和新近发展的多点地质统计学方法。由于操作简单、源代码公开，而且有二次开发的接口，因此日益成为继Gslib之后又一重要的地质统计学研究和应用软件。 1.2 建模工区及地质背景简介 已知建模工区的范围沿x、y、z方向为1000×1300×20米。三维网格数为100×130×10，网格大小为10×10×2米。主要沉积的砂体为发育在泛滥平原泥岩上的河道砂体，且河道砂体近东西向展布。另有部分河道发育决口扇砂体。工区第6网格层的沉积相切片如图1所示。 图1-1 建模工区中部沉积相分布图 本次实验共提供350口井的井数据，所有350井均为直井。垂向上每口井分为10个小层，每层厚度为2米，如图 2 所示。

三维地质建模关键技术及其在水电工程中的应用

三维地质建模关键技术及其在水电工程中的应用范孝锋许国王长海陆瑞年许正权 （广西电力工业勘察设计研究院南宁530023） 【摘要】在实践的基础上，探讨三维地质建模技术在水电工程中的作用和意 义。利用GOCAD软件，准确构造地形面，进行岩层面、结构面建模，生成钻 孔和剖面，并最终建立网格/实体模型，为水电工程地质分析和工程设计提 供可视化参考。 【关键词】三维建模实体模型地质水电工程 GOCAD 1 引言 在水利水电工程中，地质体的稳定性是工程设计关注的重点之一。在地质体稳定性分析系统中引入三维地质建模，可以提高综合分析效果。一个好的三维地质模型是进行力学分析的基础，它对工程决策和工程建设具有重要意义。 在虚拟的三维地质环境中，地质体的显示可以更为直观、清晰、准确，更有助于地质师深刻地认识和分析工程区地质体的形成、演变和发展；对于进一步揭示隐伏地质构造的几何形态，判断断层运动规律，弄清地层接触关系，深入研究地学规律，都有启发和帮助。特别地，三维地质模型还可以提高地质师的空间想象力；对于设计人员认识地质空间关系将更为直观，设计更为合理。 GOCAD软件具有强大的三维建模、可视化、地质解译和分析的功能。它既可以进行表面建模，又可以进行实体建模；既可以设计空间几何对象，也可以表现空间属性分布。并且，该软件的空间分析功能强大，信息表现方式灵活多样。因此，将GOCAD引入水电工程地质三维建模，符合水电工程实际。

2 三维地质建模关键技术 所谓三维地质建模，是运用计算机技术，在虚拟的三维环境下，将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来的综合性技术，也是计算机技术在工程地质应用中的一个前沿课题。它将工程地质的分析由平面延伸到立体，由二维发展到三维的一个飞跃。三维地质模型的准确程度，对于工程分析、判断和决策影响极大。因此，需要应用成熟的三维建模软件，建立高精度的三维地质模型。 2.1 构造地形面 工程区域的工程测量是严格按工程精度要求进行的，测量数据可以满足建模精度要求。测量数据为三维坐标点文件，基本格式为：测点编号，x，y，z。 图1 基于point构造的地形面 这样的数据文件可以直接读入GOCAD，成为一个点集对象，用于生成地形；当无测量原始数据点文件时，可由地形图提取等高线，以dxf文件导入GOCAD，得到一个曲线对象，按一定精度在这些等高线上提取数据点，生成点集，作为生成地形面的控制点。由点集生成一个曲线对象，作为地形面的边界。最后由点集和边界曲线离散平滑内插(DSI)生成地形曲面。GOCAD提供了由point和curve 两种方式生成地形图，基于point生成的地形面，速度快，但精度较低；而基于

三维地质自动建模与可视化

三维地质自动建模与可视化 北京国遥新天地信息技术有限公司遥感应用第一事业部柳蛟 （转载请注明出处和作者，侵权必究） 一、前言 1.1项目背景 数字城市建设方兴未艾。现在的数字城市建设正处于基础建设阶段，为完成该阶段的任务，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，并实现其可视化。同时，各城市因其所处地质带的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害的影响。为此，一些城市正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。其他很多领域，如城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发等都贯穿有地质问题。上述工作的开展和问题的解决迫切需要借助三维可视化技术对地质数据进行可视化，从而为相关工作提供帮助。因而，三维城市地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。 基于目前地下管网和地下建构筑物信息的基础，增加地质数据的收集整理，并进行直观的可视化三维建模分析，可更好的为地下工程建设，城市规划等问题提供决策信息支持，使地下空间信息管理单位对相关数据进行有效的管理。 基于现有地质数据采集、处理的成果，结合EV-Globe大型三维地理信息平台，从三维地质数据结构、三维地质钻孔数据展示、三维地质自动建模、三维城市地质信息可视化系统的功能设计等方面对三维城市地质信息可视化进行研究和应用。 1.2历史回顾 2002年开始，当时在海外工作的朱焕春博士和李浩博士试图将他们所应用的一些地质体三维可视化技术推广到国内，即便是在发达国家，当时这项技术也才刚刚开始应用。但是，因为这些国家已经具备了调研和开发过程的积累，以及技术市场商业化体制的优势，推广过程相对很快，到2005年，大部分已经全部采用三维可视化资料，包括地质体几何形态、测试资料、监测数据等全部打包在一个三维计算机图形和信息系统中，电子化和图形化为专业

三维地质建模的几点认识

严格的讲，地质建模已经不能算是很新的技术，在国外，地质建模已经发展了几十年，中国自上世纪80年代末开始引入EsrthVision以来，也已经发展了快二十年。但回顾一下地质建模在油田开发中的作用，我们不难发现，目前的三维地质建模主要有两个作用：一个是为数值模拟提供基础模型，第二是用于油藏的整体评价，例如油藏勘探开发的风险评价。但三维地质建模一直没能深入到油田的生产中。就像许多搞生产的人评价的：好看，但不中用。 在另一方面，油田开发地质研究工作中，目前还没有十分有效、先进的技术。油藏地质研究还主要依靠手工编制的厚度图、油藏剖面图、连通图等。十分需要新的技术的补充与提高。在整个开发阶段地质研究工作中，唯一可以称为新技术的就是三维地质建模。因此三维地质建模完全可以在开发阶段地质研究中起到更为突出的作用。实际上，三维地质建模应该，也完全可以成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术。 自上世纪五十年代马特龙把地质统计学引用地质研究以来，地质统计学就成了地质建模的核心。但是几十年的实际应用也表明，单纯依靠地质统计学是不能把三维地质建模更深入的引入到油田的开发生产中的。 如何更多的发挥三维地质建模技术的作用，真正使其成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术是每一个从事三维地质建模工作的人必须经常琢磨的问题。 三维地质模型中的不确定性： 由于地质体的复杂性，三维地质模型中的不确定性是固有的，不可回避的。面对不确定性，擅长地质统计学的专家更喜欢从统计的角度对不确定性进行分析和评价。这在油藏整体评价阶段是正确的，但当我们把三维地质模型直接应用于生产的时候，又是远远不够的。例如从统计学的角度，可以利用随机模拟技术得到多个实现，通过多个实现的分析，对不确定性进行分析和评价。但对于生产来说，我们有可能根据多个实现钻探多套开发井网吗？生产需要的是一个确定的模型。因为生产方案只能有一个，生产措施方案只能有一套，钻探井位也只能有一套。我们也可以计算出一个最大概率的模型做为最终的结果。但这个最大概率模型就真的更接近于地质体的实际状况吗？有生产经验的人都可以很容易的给与否定的回答。因此要想让地质模型能够被直接从事油藏开发生产的技术人员所接受，更合理的出路是想办法（通过更为充分的基础地质研究和基础数据的应用）尽量降低模型的不确定性。从而为生产方案提供一个更为合理可靠的（而不是多个等概率的）参考依据。 要想做到这一点，出路显然不在于更为合理的计算方法和计算参数上，而是更为充分合理的应用地质、物探基础数据。 三维地质建模与基础地质研究的结合 若要将三维地质建模技术直接应用到油藏开发生产，必须也能够与油藏地质研究相结合。

三维地质建模

三维地质建模技术在定边油田中的应用 petrel软件 自上个世纪九十年代，建模软件诞生以来，建模软件得到了不断的发展。从刚开始的简单构造建模到现在的精细、复杂的建模，产生了很多建模软件。根据本设计要求，我选择斯伦贝谢公司的petrel 2009建模软件(如下图4-1)。 图4-1 petrel 软件模型建立界面 Petrel是一种三维可视化建模软件，在众多建模软件中它在国际上占主导有十分重要的地位。Petrel软件在地质建模方面得到了比较广泛的应用，如地震解释、构造建模、岩相建模、油藏属性建模和油藏数值模拟显示等，因而使从事地质工作者可以获得更多的信息，为石油工业做出更大的贡献。同时为了满足油藏和地质工作者定位要求，Petrel中也采用了一些先进技术：有效的构造建模技术、精确的三维网格化技术、沉积相模型建立技术和虚拟现实技术等。 Petrel软件能够给开发工作提供详细的信息来使开发成本最大化地降低。它不仅能使人们对油藏内部细节的认识得到提高，而且能够准确描述透视油藏属性的空间分布、计算储层地质储量、估算开发的风险、设计井位和钻眼轨迹，发现隐蔽性油藏和剩余油藏[26]。同样重要的是，Petrel使管理者不再局限于传统的方式来做开发决策，他们根据软件所提供的数字模拟及虚拟现实技术和专业人员一起通过现实资料与虚拟技术结合，认真研究目的层的储油物性和岩性，运用不同思路的模型建立和模拟结果，降低开发风险优化生产方式。Petrel软件能够为地

质模型的精细研究提供更快、更精确和更经济等优良的特性。 储层地质建模的步骤 储层三维建模过程一般包括以下环节：数据准备、构造模型、储层属性建模、图形显示，具体的储层建模的基本步骤（见图4-2）。基本数据一般有： (1)坐标数据：包括井位坐标、地震测网坐标等； (2)分层数据：包括各井的砂组、油组、小层、砂体的划分对比数据，地震资料解释的层面数据等； (3)断层数据：包括断层位置、断点、断距等； (4)储层数据：储层数据是储层建模中最重要的数据，其中包括井眼储层数据、地震储层数据和试井储层数据。 图4-2 储层建模流程图

gms软件在三维地质建模中的应用

前言 GMS（Groundwater Modeling System）是种综合性的图形界面软件，是一个各种软件于一体的，能够从钻孔到地层结构、从平面到空间、从单元到系统的综合性、系统性、全面性的软件。不仅具有地下水模拟、地下水溶质运移模拟的功能，其在实现地质结构可视化方面功能亦同样突出。经过10多年的发展，GMS软件的功能越来越完善，并在各个领域中取得广泛应用。本文重点介绍了GSM软件在工程地质方面的应用情况，与其他三维地质建模软件对比。对比显示GMS软件在当前广泛应用的三维建模软件软件中，如：GIS、FEFLOW、MOFDFLOW、FFMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH、SFFP2D，以其强大的功能明显优于其他三维地质建模软件。在本文最后的工程实例中对3D GMS软件在三维地质建模中的应用有更详尽的阐述。

1三维地质建模基本问题概述 1.1三维地质建模概述 三维地质建模技术在上世纪60年代被国外学者提出，在国外，地质建模已经发展了几十年，中国自上世纪80年代末开始引入EsrthVision以来，也已经发展了快二十年。 近10年来，地学领域将其理解为地理Geography、地质Geology、地球物理Geophysics和大地测量Geodesy等地学相关学科的统称,因其英文名称之前缀均（Geo-)关于三维空间信息的研究与日俱增,形成了两大并行发展的支流:一是三维地理信息系统 (3D GIS),二是三维地学模拟系统(3D Geosciences Modeling System,3D GMS)。真3D地学模拟、地面与地下空间的统一表达、陆地海洋的统一建模、三维拓扑描述、三维空间分析、三维动态地学过程模拟等问题,已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和攻关热点。 三维地质建模(3D Geological Modeling)又称为三维地学建模(3D Geoscience Modeling)、三维地质数字化建模等，一般对其过程进行了概括：三维地质建模是指在原始的地质勘探数据基础上，在地质工程师的专家知识和经验指导下经过一系列的解译、修改后，以适当的数据结构建立地质特征的数学模型，通过对实际地质实体对象的几何形态、拓扑信息(地质对象间的关系)和物性三个方面的计算机模拟，由这些对象的各种信息综合形成的一个复杂整体三维模型的过程[1]。 1.2三位地质建模的研究目的和意义 近十几年来，中国经济的高速发展，极大地带动了土木建设领域的发展，大型工程活动数量之多、规模之大、速度之快，举世瞩目，如南水北调、青藏铁路、三峡工程、西气东输、龙滩水电工程、小湾水电工程、锦屏水电工程等。这些巨大型工程所处地区大多地质构造复杂、地质信息众多，给工程场址选择、枢纽布置、地下工程设计与施工，以及灾害防治等方面带来了极大的困难，这些问题的解决必须建立在对有关地质信息全面分析和把握的基础之上。工程勘察部门提交的遥感数据、地形测量数据、现场踏勘资料、地球物理勘探资料、钻孔资料、探槽和探洞资料

城市地质三维建模流程

三维地质结构建模 二，数据分析 1.了解当地情况：根据甲方提供的数据，了解当地的地质情况。特别是当地有断层、 软弱层、夹层等复杂地质体时，要根据文字报告，地质图，剖面图等确定复杂地质 体的范围，大小，以及切割地层的上盘，下盘。 2.确认甲方要求，反馈数据的有效性：在了解了当地的地质情况以后，还要进一步确 定甲方的要求。一般甲方的要求包括：模型要尽量多的利用甲方提供的数据；做出 的模型做切面，切块，要与原数据保持一致；模型的轮廓要满足甲方的要求；特殊 地质体的位置，范围，大小等要满足甲方的要求；模型体内不能有空的部分。另外，不同的客户还会有一些不同的要求。 明确了甲方要求以后，要重新审核一下甲方提供的数据，有异议的地方要尽快给甲方反馈，沟通，以免耽误下一步的工作进程。 3.构想模型：在明确了甲方的要求，并且熟悉了提供的数据之后开始构想模型。主要 包括对地质情况的理解（特别是一些复杂地质体的理解）：一般从甲方提供的剖面 图中可以确定在特定区域内地质体的分层情况，同时参考地质图（剖面图）可以确 定一些复杂地质体的分布范围。建模的目的：一般城市地质结构建模分急促和地质 建模，工程地质建模和水文地质建模等等。在建模工作开始之前要确定甲方的目的。 总之，在完成了以上的工作就开始建模了，建模过程中要多思考，与甲方多沟通， 保证模型既精确又美观。 三，确定建模方法 按照方向（城市地质和矿山地质），以项目为例，简单分析几种建模方法，确定用哪种方法构建模型；包括其他平台 五，构建模型 1.基于约束剖面的钻孔建模 基于约束剖面的钻孔建模是根据钻孔和一些二维的约束剖面，来构建三维地质结构 模型的方法。其建模的操作和步骤可大致分为二维操作和三维操作两各部分。 （1）二维操作：二维操作的目的是为后面的三维操作做准备。通过二维系统将甲方提供的原数据转化为可以满足三维系统操作的点面数据。具体包括钻孔文 件（.drl文件）的生成；虚拟钻孔文件（.drl文件）的生成；剖面文件（.sec 文件）的生成；引导剖面（.sec文件）文件的生成；边界剖面（.sec文件） 的生成；剖面的修改和编辑。 a.钻孔文件的生成：理正数据（excel、access）格式的，可以通过二维系统操 作直接生成钻孔（.dll）文件。如果甲方提供的数据是mapgis或者CAD的 剖面图，可以根据剖面图的分层情况编写需要的钻孔文件。 b.虚拟钻孔文件的生成：在建模的过程中，有时我们需要添加一些虚拟的钻 孔来控制地层或者解决尖灭。虚拟钻孔的生成方法：先确定虚拟钻孔的坐 标和所在的剖面——在二维系统中打开剖面图——剖面图输入控制点坐标 完成坐标转换——在剖面图上添加虚拟钻孔——保存虚拟钻孔文件 c.剖面文件（.sec）的生成：一般甲方提供的剖面图多位mapgis或者CAD格 式的。将这些剖面图导入二维系统——剖面编辑——保存成二维剖面—— 编辑多边形，输入多边形属性（x-x-x格式）——给多边形的线赋属性—— 输入控制点坐标转换为三维坐标——另存为sec文件格式 d.引导剖面（.sec）的生成：为了解决地层的尖灭问题，有时需要添加一些引 导剖面。生成引导剖面的步骤：在合适的剖面上添加虚拟钻孔——将虚拟

三维地质建模技术及在工程中的应用

三维地质建模技术及在工程中的应用 三维地质模型是计算机在工程地质应用中的一个前沿课题，它是将工程地质的分析由平面延伸到立体，由二维发展到三维空间的一个飞跃。三维地质建模软件开发的基础思路是：充分利用工程地质勘察的基本资料，构建所研究地质对象（如：地层、断裂、滑坡）的空间形态和相互关系的实体模型，并利用三维可视化技术和虚拟现实技术将实体模型显示在三维场景中，从而实现地质对象的三维显示，为分析问题提供直观的技术手段。 三维地质模型包括地表地形和地下地层、软弱夹层、断层及裂隙等地质面。它们的空间形态，由于数据源类型和数据精度各不相同，不能用单一的数学模型表达，需根据实际情况区别对待，为此建模软件提供了多种方法，满足建模的需要。软件开发的平台为美国RSI 公司可视化开发语言IDL。IDL立足于交互式分析，实现目标的操作可视化。它以面向对象的编程方法，提供强大的三维可视支持，以及与多种商业数据库联接的公用接口ODBC接口。在IDL上开发三维地质建模软件可以避免大量的底层开发，将编程的重点放在地质对象的构建，不失为一种好的选择。我们正是基于这样的思路开发三维地质可视化软件（3D-GVS），该软件具有建立模型、三维动态显示、对象属性编辑及切剖面等功能。软件已在多个工程中应用，先后建立了水电站坝址、工程地段的三维地质模型，给工程地质分析和CAD成图带来极大的方便，提高了工作效率和水平。 三维地质建模软件的主要功能 １软件界面 软件主菜单包括文件、数据管理、对象编辑、建模方法、对象显示控制、模型处理、特技显示、切剖面及系统设置等，窗口栏左右分为三维窗口和二维窗口，分别用于三维模型和二维剖面图的显示。 ２文件操作 文件菜单中包括用于模型操作的打开、添加、保存模型菜单；将模型存为ＶＲＭＬ格式文件，将当前模型视图保存为图像文件，将切割的剖面图输出为ＤＸＦ格式文件。 ３数据管理 数据管理菜单提供了联接数据库、读取数据、编辑数据，输入建模边界等功能。 ４建模方法 在选择建模方法前需读入钻孔数据和平面图、剖面图和编录图数据，经转化为同一坐标系相同地层的数据后再选择建模方法建模。 ５三维模型的动态显示 三维地质模型是由多种对象构成的，为了方便对象显示、编辑的操作按照地质内容将相关对象分层管理，构成明确的父子关系，每一图层可包括多个对象，但一个对象只能属于一个图层。 ６自动切剖面 在三维地质模型上任意切地质剖面图是建立模型的重要目的之一，它与常规绘制地质剖面图相比不仅速度快，而且不需要校核剖面交点处地层的位置是否一致，大大提高了工作效率。自动切剖面功能提供了４种方式给出剖面参数：①给出水平面高程，生成平切面地质图； ②给出剖面两端坐标生成垂直剖面图；③给出剖面起点、剖面方向和剖面长度生成垂直剖面图；④给出折线剖面端点和拐点坐标生成垂直剖面图。切割后的剖面位置显示在三维视图区，剖面图立即显示在软件的二维视图区。如作为成果提交，可用文件菜单中的输出ＤＸＦ文件，经简单的编辑后作为正式图件提交给用户。

三维地质建模软件

三维地质建模软件 真三维的体数据建模、分析以及可视化工具--CTECH C Tech软件是可以在PC上运行适用于地球科学领域的高级可视化分析工具，它可以满足地质学家、地质化学家、环境学家、探矿工程师、海洋学家以及考古学家等多方面的需求。C Tech提供真三维的体数据建模、分析以及可视化工具用以揭开数据的秘密。随着产品的不断丰富，我们的技术可以适用于各个可视化方面的应用。我们功能强大的工具可以大大降低您的工程成本，提高工作效率。另外C Tech能够和ARCGIS/VIEW进行无缝拼接，地表模型能够加载高精度的遥感影象和CAD模型！，现在的软件已经成系列了，其中包括EVS for Arcview , MAS, EVS,EVS-PRO,MVS EVS for ArcView 是C Tech最早推出的产品，它可以将三维应用和分析与ESRI's ArcView? GIS 、ArcGIS? 进行无缝集成，成为该领域中突破性的进步。主要特征：★ 钻井数据和采样点数据的置入处理分析；★ 绘制体数据和等值线数据；★ 利用专家系统对参数进行评价,使2D和3D的kriging算法达到最优的变量图；★ 具备通过对浓度、矿物质、污染等属性进行颜色显示来激发地质土层的三维可视能力。综合了对于土壤、地下水污染和含有金属岩石的体积或土石方计算的能力。 EVS Standard 是C Tech 的主线产品，是一套完整的可视化分析系统。EVS-Standard 包含EVS for ArcView所有功能，同时，还增加建模工具、针对地质学家和环境学家工作的模块。增加特征：★ 有限差和有限元素栅格模型的产生；★ 3D 栅栏图的生成；★ 多种分析物同时进行分析的能力；

三维地质建模的作用

三维地质建模的作用是什么？ 严格的讲，地质建模已经不能算是很新的技术，在国外，地质建模已经发展了几十年，中国自上世纪80 年代末开始引入EsrthVision 以来，也已经发展了快二十年。但回顾一下地质建模在油田开发中的作用，我们不难发现，目前的三维地质建模主要有两个作用：一个是为数值模拟提供基础模型，第二是用于油藏的整体评价，例如油藏勘探开发的风险评价。但三维地质建模一直没能深入到油田的生产中。就像许多搞生产的人评价的：好看，但不中用。 在另一方面，油田开发地质研究工作中，目前还没有十分有效、先进的技术。油藏地质研究还主要依靠手工编制的厚度图、油藏剖面图、连通图等。十分需要新的技术的补充与提高。在整个开发阶段地质研究工作中，唯一可以称为新技术的就是三维地质建模。因此三维地质建模完全可以在开发阶段地质研究中起到更为突出的作用。实际上，三维地质建模应该，也完全可以成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术。 自上世纪五十年代马特龙把地质统计学引用地质研究以来，地质统计学就成了地质建模的核心。但是几十年的实际应用也表明，单纯依靠地质统计学是不能把三维地质建模更深入的引入到油田的开发生产中的。 如何更多的发挥三维地质建模技术的作用，真正使其成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术是每一个从事三维地质建模工作的人必须经常琢磨的问题。 三维地质模型中的不确定性：由于地质体的复杂性，三维地质模型中的不确定性是固有的，不可回避的。面对不确定性，擅长地质统计学的专家更喜欢从统计的角度对不确定性进行分析和评价。这在油藏整体评价阶段是正确的，但当我们把三维地质模型直接应用于生产的时候，又是远远不够的。例如从统计学的角度，可以利用随机模拟技术得到多个实现，通过多个实现的分析，对不确定性进行分析和评价。但对于生产来说，我们有可能根据多个实现钻探多套开发井网吗？生产需要的是一个确定的模型。因为生产方案只能有一个，生产措施方案只能有一套，钻探井位也只能有一套。我们也可以计算出一个最大概率的模型做为最终的结果。但这个最大概率模型就真的更接近于地质体的实际状况吗？有生产经验的人都可以很容易的给与否定的回答。因此要想让地质模型能够被直接从事油藏开发生产的技术人员所接受，更合理的出路是想办法（通过更为充分的基础地质研究和基础数据的应用）尽量降低模型的不确定性。从而为生产方案提供一个更为合理可靠的（而不是多个等概率的）参考依据。要想做到这一点，出路显然不在于更为合理的计算方法和计算参数上，而是更为充分合理的应用地质、物探基础数据。 三维地质建模与基础地质研究的结合 若要将三维地质建模技术直接应用到油藏开发生产，必须也能够与油藏地质研究相结合。

三维地质建模和储量估算

三维地质建模软件与储量估算 三维地质建模服务于勘查地质、矿山地质、工程地质和水文地质专业。主要通过建立地质数据库、利用三角网建模技术，创建矿区地层模型、矿体模型、构造模型或其他类型模型。按照国际矿业领域通用块体模型概念，运用地质统计学估值方法，完成品位模型的创建。通过数据库和三维模型叠加显示，可对矿体空间展布、储量计算、动态储量报告、品位和不同属性的分布特点进行综合运用，为找矿和生产服务。 地质工作应用中突出的特点是不仅可以通过数据库和三维模型对矿床进行空间分析和品位计算，而且对于所有的地质信息（如地质界线，工程位置和分析数据）的提取，不再是手工绘制来实现制图和计算，这将是地质工作的一项变革。 三维地质建模的软件有很多，国外的有Surpac,Micromine,国内的有超维创想、3DMine、恩地等，但每个软件产品除了功能特点以外在具体应用领域或目标方向上有所差异，以储量估算为目标的3DMine更适合国内地勘和矿山的环境，技术服务比起国外软件也更完善。下面具体介绍一下三维地质建模软件的具体应用和资源储量估算的各种方法。 1）地质数据库 通过Excel将工程（探槽、坑道或坑道）编录的数据、物化探数据或水文数据和煤质数据按照规则的表格录入，并通过简单的步骤创建和存储在数据库（如Access）中。3DMine软件核心可以将数据库与中心图形系统紧密相联，通过菜单选择或者鼠标右键功能可以迅速的浏览钻孔的图形，可以通过不同属性的颜色设置显示单个或多个工程的地质岩性、品位、轨迹和深度等数据信息。在屏幕上可以选择容差范围内的数据按照标高生成平面或沿勘探线形成剖面。轻松辅助用户进行数据查询、矿岩界线（夹石）圈定和剖面品位计算。操作简单直观、错误信息即时呈现报告。