地质开发工作中三维地质建模技术的应用

李俊鹿

【摘要】长期以来，地质信息的模拟与表达采用的都是剖面图和平面图，这种表现形式的实质就是将三维空间当中的地层、地貌和构造以及一些其它的地质现象反映到某一个平面上进行表达。虽然该方法也能够获得一定的信息，但是其不足之处也是显而易见的，即空间信息的损失与失真和制图过程的繁杂。而三维地质模型的提出有效克服了传统方法的不足，其利用计算机与可视化技术，能够直接从三维空间的角度来表达地质体及地质环境。基于此点，本文首先对三维地质建模进行概述，并在此基础上对三维地质建模技术在地质开发工作中的具体应用进行研究。

【关键词】三维地质建模技术 地质开发 应用

1 三维地质建模的概述

所谓的三维地质模型具体是指利用适当的数据结构在计算机中建立起一个能够真实反映地质构造的形态和各个要素之间关系及地质体空间物性分布等地质特征的几何模型。该模型能够以真三维的形式表达出地质构造的真实特征、形态和三维空间物性参数的分布规律，但其也存在一定的技术难点，具体体现在以下两个方面上：其一，三维地质建模与可视化是一项集诸多学科于一身的综合性应用技术，主要包括地质、数学、油藏工程、计算机图形、概率统计以及地球物理等等；其二，因该模型的基础数据来源途径较多，故此需要对这些数据类型进行综合考虑，才能建立起一个被相关专家所认可的模型。

就地质构造而言，其是在地球漫长的演变过程中因地壳规则或是不规则变动而形成的一种地下形态。按照地层岩性的不同，地质构造又被分为多种不同的地层，而各个地层的排列次序也均不相同，一般都是按照由浅到深的次序排列，并且各个地层当中还包含若干个地质岩体，如矿藏、砂体、石油等等。地质构造的可视化需要借助原始地质的测井和轨迹数据所提供的空间坐标来重新构建地质层面结构。然而，因为各个应用领域都具有自身的特点，因而很难有一种通用的模型或是方法能够适用于全部场合，换言之，在实际建模过程中，应当充分考虑不同地层的特点，并以最为简捷有效的方法来构建地质模型。

2 三维地质建模在地质开发工作中的具体应用

2.1 三维地质模型的构建原则

在三维地质模型构建的过程中，三维数据模型的选择是非常重要的环节之一，在具体选择时应当遵循以下几点原则：

（1）实用性原则。对于不同的用户而言，其所需要的三维数据模型必然会有所差别，并且特定的领域以及处理特定的数据时，选取的数据模型也均不相同。在工程地质中，三维数据模型的选取不仅应当易于快速方便地构建地质模型，而且还必须充分考虑到地质工程分析的具体要求，所以三维数据模型的选取应以实用性原则为基础。

（2）节约性原则。正常情况下，三维地质模型的对象都具有非常庞大的数据量，并且在某些处理过程当中还会产生出大量的中间数据，这使得内存显得十分珍贵，尽管硬件发展的速度相对较快，但是在建模时也必须充分考虑数据的存储量问题。

（3）兼容性原则。在三维地质建模的过程中，并没有任何一种模型能够适应所有的情况，并获得满意的结果，换言之，各种模型均具有一定的适用范围，也都存在能够解决和无法解决的问题，所以，模型间的转换以及兼容性就显得尤为重要。

（4）快速性原则。采用计算机构建三维地质模型时，时间效率是必须考虑的问题之一，这是因为没有用户希望将处理数据的时间浪费在漫长的等待上，为此，需要模型在结构上可以支持一些计算速度相对较快的算法，以此来减少处理过程花费的时间，进而达到提高运行效率的目的。

（5）易改性原则。当三维地质模型建立完成以后，一般都需要进行定期的维护，借此来检查模型的完整性，并在此过程中删除一部分冗余数据。而数据发生变化时，也同样需要在数据更新上不会存在较大的困难。

2.2 三维地质模型的具体应用

（1）油藏形态数字化。三维地质模型建立完成后，能够将地下的油藏形态进行数字化，从而可以非常直观地反映出地层的构造形态以及断层的走向、倾向、断层间的关系，这有助于更好地了解地层层位之间的接触关系。

（2）断点重组。借助断点数据在Petrel软件中的三维可视化，能够使以往抽象地按照数据分析进行的断点组合变得直观化，这样一来便可以大幅度降低断点重组的难度，准确性也随之获得显著提高。从理论的角度上讲，编号相同的断点应当分布在同一个平滑的曲面上，经过反复分析后发现大部分断点都在主断层面上，但是也有一少部分断点与主断层面相偏离，导致这种情况的原因大致有以下几个方面：其一，去除组合不当断点。如1号井深820m位置处的断点，原本归属于71号断层，经过三维地质模型分析后，将该断点确定为孤立断点；其二，修改断点归属。如2号井深1107m位置处的断点，原本归属于724号断层，而通过三维地质模型分析后发现，三维显示该断点落在725号断层的断面上，经核实后将该断点更改为725号断层。

（3）借助三维地质模型生成地质图幅。按照已经建立好的三维地质模型，能够生成研究区域的平面图，然后在map windows中选择数据窗口内的井位、全部断层模型及相应层位，便可以完成井位图和地质构造平面图的绘制，同时还能够在setting中对现实出来的效果进行适当调整，这样便能够任意选择构造线的间隔深度。

（4）在地震横向预测中的应用。通常情况下，在某些三维地震资料较为完好的油田当中，能够把密井网约束下的三维地震反演结果作为背景数据，然后利用协克里金法进行建模，在建模过程中，井点的数据仍可作为硬控制，这有助于确保过点性，而三维地震反演结果则可作为软控制，虽然井间具体的储层参数并不一定与之相等，但是储层的非均质特征却能够获得体现。

（5）在小井距井網中的应用。由于三维地质建模技术基于的是地层骨架，并以沉积单元作为单位来进行构建的。为此，在实际应用中，应当按照地层骨架模型中各个沉积单元的规模及其形成原因，将地质知识库中相应的参数场在变异系数、夹层以及尺寸等方面加以适当调整，然后填入各个网块当中。目前，较为成熟的做法是在构建某一个地区的三维地质模型前，先找出另一个与之沉积特征极为近似的小井距资料作为背景资料，并从中分析出至少两个分形指数，并在建模区域内井间内插所得的参数分布的基础之上，借助分形几何级数得出三维物性模型，以此来满足井间控制。

参考文献

[1] 陈刚，银霞.基于Half Edge的随机结构面切割下三维块体系统自动生成法[J].城市勘测，2010（3）

[2] 康志军，侯莉.三维地质模拟中断层的处理[J].科技情报开发与经济，2010（25）