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三维可视化技术交流-油气成藏(20110926SUN)

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三维 可视化 技术交流 油气 20110926 SUN
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油气成藏过程模拟系统三维可视化技术交流 国家重大专项油气成藏模拟软件项目组2011年9月26日,汇报内容,,一、重大专项油气成藏模拟项目简介二、基于OpenInventor技术的三维可视化三、基于IDL技术的三维可视化四、关键技术对比分析,油气成藏模拟成果的三维可视化技术是一个重要研究课题。近年来,针对油田勘探开发的三维可视化技术研究,已经取得了一些可喜的成果:如勘探决策支持系统基本实现了目标体单一空间展示,如井轨迹、储量边界、地层格架、地层构造等。但如何将油气成藏模拟所产生的大量网格体模拟成果展示,特别是在三维立体空间内,实现多属性叠合显示、分期次动态模拟显示每个期次的油气成藏规律,更是油田勘探软件上台阶、上水平过程中亟需解决的一项重要信息支撑技术。,一、项目简介,“油气成藏过程数模技术研究与应用”, 其模拟过程由地史、热史、生烃史、排烃史和运移聚集史等模拟评价步骤组成,每个过程都会产生庞大的中间成果和最终成果数据,展现和利用这些数据是研究和管理人员进行地质分析、实施勘探决策的有效途径。,一、项目简介,热史,构造史,沉积埋藏史,生烃,排烃,地压,圈闭定量评价,油气运聚,一、项目简介(软件设计),本项目模拟试验区域为东营凹陷牛庄-王家岗洼陷,面积约480km2。共钻井300余口,工区完全被三维地震覆盖。东营凹陷牛庄洼陷沙四上以深灰色泥岩、灰褐色钙质页岩为主,夹薄层白云岩、泥质白云岩等。靠近顶部夹有薄层褐灰色油页岩,在下部发育有条带状膏盐等蒸发岩沉积,总体上是浅湖—半深湖的咸水-盐湖相沉积。沙三下烃源岩主要由深灰色泥岩、钙质泥岩、褐灰色油页岩组成,属于深湖咸水-半咸水环境沉积。沙三中~沙三上主要发育灰色泥岩和粉砂质泥岩。,一、项目简介(三维实现区域),,试验区模型层位从上到下依次为Nm、Ng、Ed、Es1、Es2、Es3s、Es3z、Es3x、Es4cs共9套地层。地质模型深度范围从0m到-4000m左右;工区资料井数58口,在全区近似均匀分布,东部较西部密度大。,一、项目简介(三维实现区域),,汇报内容,,一、项目简介二、基于OpenInventor技术的三维可视化三、基于IDL技术的三维可视化四、关键技术对比分析,1)在微机DotNet平台下基于OpenInventor的三维可视化数据模型与访问接口实现。a)研究油气成藏过程各类成果数据的组织管理技术,建立多尺度油气成藏数模的数据模型。b)研发各类模拟成果和基础数据的访问接口。2)实现构造演化、热史、生排运聚史模拟成果的多尺度叠合显示。a)研究模拟成果的三维体数据展示技术方式。b)实现油气成藏过程成果如数据体、地层、圈闭的显示。c)实现成藏过程与多种地质资料和模拟对象的集成显示。3)构建油气成藏模拟成果的三维查询与交互环境,提供空间对象的拾取和信息交互。a)建立空间对象操作软件框架,完成简洁实用的用户界面和灵活的用户操作。b)通过漫游功能展现油气运聚过程;通过对象拾取或数据探针等方式查询结构化和属性信息。c)提供空间对象交互操作功能,通过体数据沿层切片与ROI显示,实现体数据属性参数的多种可视化交互。,二、基于OpenInventor技术的三维可视化,OI技术简介及总体框架模拟成果数据模型及访问接口界面设计多属性三维静态展示三维交互功能,二、基于OpenInventor技术的三维可视化,1、OI技术简介及总体框架,本次开发使用OpenInventor8.0,这是Mercury公司开发的基于OpenGL的三维可视化开发工具包,通过其内置的节点、材质、各类光源、照相机、传感器、引擎、事件等类和组件,可完成复杂三维地质对象的创建、显示、选择与交互等功能。尤其针对大数据和多类型网格的开发包,可用于快速开发稳定、高效的3D地质软件,石油行业中许多商业化软件产品(Petrel、帕拉戴姆EPOS、SMT、Openworks、Jason)都是基于OpenInventor开发的。,在充分了解用户需求的基础上进行了软件架构设计。从需求出发,在本设计中我们应用了Open Inventor的IVF框架,结合VC的MFC框架在继承两者的特性基础上,设计了三维可视化模块的多文档视图软件总体框架,在此基础上建立了现有三维可视化系统。,油气成藏三维集成展示软件总体框架,三维可视化模块完成了对三维地质体模型读取显示,实现了基本的图形交互,同时可对模型属性信息及油气成藏过程模拟各个阶段的热力场、生油量、生气量、排油量、排气量、压力场、孔隙度、岩性、渗透率等成果进行可视化分析。系统的主要功能如下:包括三个主要的部分,分别是数据组织管理、模拟成果可视化(漫游、静态),交互可视化(交互操作),每个部分划分了多个功能点进行实现。,1、OI技术简介及总体框架,2、模拟成果数据模型及访问接口,图5-5-55沙三中亚段现今油气聚集三维效果图,地层构造层面(Surface)明化镇(Nm)东营(Ed)断层(Fault)地层(Layer)沙三下(Es3x)沙四纯上(Es4cs)加密体储层物性LithologyPorosityPermeablity成藏模拟地史热史生烃排烃运聚圈闭(聚集单元)探井,2)三维空间数据模型设计与实现,1)示范区数据整理与数据源组织管理,2、模拟成果数据模型及访问接口,文件方式数据组织:  以成果类型进行分类,在主路径(1级目录)下依次建立分类模拟数据文件夹(2级目录),主要包括:petrel体数据文件夹(petrel)、构造模拟数据文件夹(GRIDBIN)、热史模拟数据文件夹(TEMPER)、生烃模拟数据文件夹(HYDRO)、排烃模拟数据文件夹(EXPEL)、人工智能运聚模拟数据文件夹(NETWORK)、系统动力学一体化模拟数据文件夹(DYNAMIC)及圈闭评价文件夹(TRAP),并根据算法需要在相应文件夹下依次建立三级目录,  例如,生烃模拟下的TTI-RO生烃模拟文件夹(TTIRO)、化学动力学生烃模拟文件夹(CHEM)及氢指数模拟文件夹(HYDROINDEX)。,2、模拟成果数据模型及访问接口,3)数据访问接口设计(结构化数据,散点数据,网格数据,体网格数据)体模型(*.Grdecl)访问接口断层文件(*.fault)访问接口层位文件访问接口探井及相关信息访问接口,在油气成藏过程模拟和三维地质建模过程中,地质体都是以网格的形式来表达的。  我们用于油藏数值模拟的地层模型是由建模软件Petrel提供的GRDECL文件, 里面存储了建模成果的相关信息,包括拓扑结构、几何信息、属性(孔隙度,X,Y,Z三个方向渗透率等)和格网有效性及网格加密信息,每类信息前面都有相应的关键字作为标识。,通过点、层面、网格体等各类数据的解析算法研究,实现了对油气成藏各类空间对象的访问接口,为后期各类对象展示奠定基础。,三维可视化模块窗口由如下几部分组成:菜单栏、工具栏、模型信息树和视图区。下图是程序的主界面:,3、界面设计,信息树是油气成藏模拟成果的一个汇总。作为一个完整的成果管理和展示,每一期次油气成藏模拟的成果需要集成为一个整体。具体实现方式是:针对每一个期次(抑或 针对每一次模拟活动,即多个期次构成的一次模拟)建立一个工程文件,该文件实现对井数据、格架数据、体数据、属性数据的组织。,3、界面设计,如图所示,一个完整的场景包括构造信息、储层属性、成藏模拟成果、圈闭、探井等信息,信息树正是这些信息集成展示的组织者。,三维可视化模块窗口由如下几部分组成:菜单栏、工具栏、模型信息树和视图区。几个重要的部分如下:,3、界面设计,三维操作工具条设计,主窗口与菜单功能设计,三维展示场景的设计,各类成果属性设计,1) 层面/断层显示2) 地层(层位)显示3) 加密体信息展示4) 储层物性显示5) 热史显示6) 生烃显示7) 排烃可视化设计8) 运聚可视化设计9) 圈闭可视化设计10)探井信息显示,4、多属性三维静态展示,在三维空间里,层面/断层的显示属性是一样的。以层面为例,显示的属性主要是颜色属性。层面显示的颜色可以是单色,也可以是色谱,还可以是用户自定义的两种颜色的内插。对单个层面的显示,上述三种颜色显示方式都进行了实现。,1) 层面/断层显示,,图2-11(1) 单个层面色谱设置颜色映射,图2-11(2) 多层纯色设置颜色映射,ColorMap6图2-11(3) 系统提供给的可供选择的色谱,在三维空间里,层面/断层的显示属性是一样的。以层面为例,显示的属性主要是颜色属性。层面显示的颜色可以是单色,也可以是色谱,还可以是用户自定义的两种颜色的内插。对单个层面的显示,上述三种颜色显示方式都进行了实现。,1) 层面/断层显示,,图2-11(4):层面和断层都为纯色的显示效果,地层(具有厚度的体)显示的属性主要是颜色属性,采用单色显示,如图2-12(1)所示。颜色的修改如图2-12(2) 、图2-12(3)和图2-12(4),2) 地层(层位)显示,,图2-12(1)单个地层显示及属性对话框,图2-12(2)T0期次模型全部层位显示,图2-12(3):T0期次模型部分层位显示,图2-12(4):模型地层分界面显示,角点网格数据模型的局部网格加密的方法和技术包含空间形态数据和属性数据的处理。这种加密体是为了解决局部模拟细化而设计的局部加密数据体,其显示效果如下:,3) 加密体信息展示,,图2-13(2):加密体独立显示,图2-13(3):T0期次模型加密体显示,储层三维建模的最终目的是建立能够反映地下储层物性(孔、渗、饱等)空间分布的参数模型。这里所要显示的物性包括孔隙度、渗透率和岩性。显示物性信息时,既可以与地层叠合显示,也可以单独显示。当与地层叠合显示时,可以采用透明的方式显示。所以,对于物性数据的显示,在属性对话框里,可以选择单色、色谱和透明度结合显示的方式。,4) 储层物性显示,,图2-14:物性数据的属性对话框,,储层三维建模的最终目的是建立能够反映地下储层物性(孔、渗、饱等)空间分布的参数模型。,4) 储层物性显示,,,图2-15(1):属性按岩性显示,图2-15(2):属性按孔隙度颜色渐变显示,储层三维建模的最终目的是建立能够反映地下储层物性(孔、渗、饱等)空间分布的参数模型。,4) 储层物性显示,,,图2-16(1):渗透率按色谱1显示,图2-16(2):渗透率按色谱2显示,图2-16(3):渗透率按色谱3显示,热史显示的是地热的变化情况。同样,地热显示也有地质时期的限制。不同的地质时期,其地热是不同的。当在信息树上选中了热史节点,其属性参数对话框也将弹出与热史对应的属性参数。在该属性参数对话框里,用户可以用单色或色谱或内插的形式显示地热的变化。在属性框的下端,显示出了数据的范围,移动两端的小箭头,可改变显示数据的范围。,5) 热史显示,,图2-18:返揭法地热数据信息显示,图2-19:反演法地热数据信息显示,主要显示烃源岩某一地质时期或整个地质年代的生烃量多少,用面积的大小来表示生烃量的多少。因此,生烃量的显示一般都与层面、地层、整个数据体的显示叠合在一起。其属性参数对话框主要是对颜色的编辑和显示数据大小的控制。生烃量一般用用单色表示,6) 生烃显示,,图2-21(2):T1期次生烃模拟生油量显示,图2-21(3):T1期次生烃模拟生气量显示,排烃量的显示与生烃量的显示方法是类似的,详细实现方法不在详述。,7) 排烃可视化设计,,图2-22:T1期次排烃模拟排油量按逻辑切片显示,主要显示油气在某一地质时期或整个地质年代,在储集层里可能的聚集量。一般用面积的大小来表示聚集量的多少。因此,聚集量的显示一般都与层面、地层、整个数据体的显示叠合在一起。其属性参数对话框主要是对颜色的编辑和显示聚集量多少的范围调节。,8) 运聚可视化设计,,图2-23:运聚模拟结果显示,与运聚模拟显示的方式类似。不同的是圈闭评价是依据运聚模拟的结果和地质条件综合考虑的。也就是说,只有聚集量和地质条件这两个条件都符合“生储盖运圈保”了,评价出来的圈闭才是有利圈闭。所以,在显示圈闭信息时的属性框里,除了基本的颜色设置外,增加了按圈闭的级别、可靠程度以及油气的聚集量进行筛选显示的设置,如下图所示。,9) 圈闭可视化设计,,图2-24(1):沙三下亚段现今油气聚集单元三维效果图,图2-24(2):沙三中亚段现今油气聚集单元三维效果图,井数据的加载显示。目前按照设计要求,可以显示出来井圈,井名,井轨迹,地层分层,油气层标志、地层岩性,钻井取芯、测井曲线等信息,通过交互操作可以链接相关数据,如下图所示。,10)探井信息显示,,图2-25(1):探井三维展示效果,图2-25(2):探井三维展示效果,图2-25(3):井集信息显示,后景的牛庄-王家岗示范区构造信息设置低透明度,10)探井信息显示,,图2-25(4):探井三维展示细节效果图,图2-25(5):探井三维展示细节效果图,,1) 基础交互功能2) 逻辑切片的显示3) 感兴趣属性分析功能4) 切剖面功能,5、三维交互功能,场景设计; (提供场景及各类视图切换等常规功能)漫游操作导航(提供远近、旋转、缩放等场景漫游操作功能);各类属性色板的设计实现;方向、坐标轴的设计与显示;,1) 基础交互功能,,图2-26:坐标轴及漫游场景的显示,在进行逻辑切片显示时,可以先将模型进行半透明处理,防止遮挡。几何参数对话框可以很方便的对三个方向的切片进行操作,包括对切片的显隐、切片进行格网化和显示切片轮廓线。下图中显示的是X方向第25个、Y方向第26个、Z方向第46个切片。,2) 逻辑切片的显示,,图2-28(2)X方向逻辑切片显示,图2-28(3)Y方向逻辑切片显示,图2-28(4):Z方向逻辑切片显示,2) 逻辑切片的显示,,X,Y,Z三个方向逻辑切片叠加显示,逻辑切片交互操作,打开“显示交互”菜单,选择“感兴趣区”,可以根据需要按X,Y,Z三个方向显示所感兴趣的网格,还能够根据岩性、孔、渗、饱、热、压、生排烃、聚集单元等属性的显示属性值,进行划定范围的筛选和分析操作。,3) 感兴趣属性分析功能,,图2-30:显示X方向14—60,Y方向13—56,Z方向18—69的网格,图2-31:显示孔隙度属性值在0.062—0.249范围类的网格,根据岩性、孔、渗、饱、热、压、生排烃、聚集单元等属性的显示属性值,进行划定范围的筛选和分析操作。,3) 感兴趣属性分析功能,,图2-32(1):体模型按渗透率值范围进行网格过滤,图2-32(2):体模型按区域范围和渗透率值范围同时进行网格过滤,图2-32(3):T0期次模型按渗透率网格过滤显示,根据用户确定的XYZ空间切割位置,将孔、渗、饱、热、压、生烃等各类属性信息实现空间位置获取和在剖面上的投影运算,达到在体模型中切剖面的可视化操作。,4) 切剖面功能,图2-34: 三个方向的渗透率剖面显示,图2-35:T0期次模型按渗透率X,Y,Z三个方向剖面叠加显示,模型按地层显示及地层颜色设置,加密体显示,T0期次模型半透明方式与加密体叠加显示,属性按岩性显示,孔隙度按色谱颜色显示,孔隙度按单色显示及颜色设置,渗透率按色谱1颜色显示,渗透率按色谱2颜色显示,所有期次模型及温度场多视图显示,汇报内容,,一、项目简介二、基于OpenInventor技术的三维可视化三、基于IDL技术的三维可视化四、关键技术对比分析,三、基于IDL技术的三维可视化,基于IDL平台启动研发工作,目前已初步完成软件系统整体模块设计和编程(PetroViz V1.0版本),共累计设计文档600多页、数据表83个、完成代码开发23.3万余行,包含5个子系统、9个模块。,功能问题:模拟数据处理可视化、模拟过程的实时监控、模拟中间成果的分析与调参、二三维混合展示模式。技术问题:针对混合编程,存在不同的数据结构、不同的事件机制、更复杂的二三维整合模式。,,,为增强油气成藏数值模拟系统的完整性,解决成藏模拟过程的数据与中间成果检查、监控和调参可视化方面的问题,进而满足地质家们开展定量圈闭评价及发现潜在油气藏的工作需要,~~~~~基于IDL的模拟成果实时可视化组件”。,IDL三维可视化技术简介,IDL是一种数据分析和图像化应用程序及编程语言,先由美国ITT公司所有。最初在七十年代后期用于帮助科学家分析火星探险卫星发回的数据,将浩瀚的数据转换为图形。从此后,IDL得到广泛运用,使用者日众,呈几何级别增长。IDL使用者可以迅速且方便地运用此软件将数据转换为图象,促进分析和理解。通过软件转化的图像既可以是简单色彩,也可以是全色三维图像和模型。,IDL三维可视化的技术指标,“基于IDL的模拟成果实时可视化组件” 本项目可以借助IDL三维可视化实现的主要功能包括:构造格架(层位、层面、地层等)三维显示;储层物性(岩性、孔隙度、渗透率)三维显示;生、排、运、聚模拟的中间成果三维展示;模拟中间成果的二维平面图(等值线+颜色)展示;模拟成果的三维动画生成、展示与输出;交互操作的实时性。,Ng沉积末古地温——反演法,Ng沉积末成熟度,(Es2沉积末成熟度),(Nm沉积末生烃强度——TTIRO法),Nm沉积末孔隙度流体压力场,Ng沉积末孔隙流体压力场,四、关键技术对比分析,谢谢!,
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