曲流河砂體三維構(gòu)型地質(zhì)建模及數(shù)值模擬

油田進(jìn)入高含水期后,由于砂體內(nèi)部泥巖夾層的存在導(dǎo)致以河道砂體為主的儲層依然有一定未動用的可動油。綜合應(yīng)用地質(zhì)、測井和生產(chǎn)動態(tài)等資料,結(jié)合剖面分析、水動力條件等研究,應(yīng)用recon軟件和petrol軟件實現(xiàn)了大慶油田北三區(qū)西部砂體內(nèi)部側(cè)積夾層的三維數(shù)字化表征,建立了曲流河砂體傾斜狀泥巖夾層的三維地質(zhì)模型,并最終實現(xiàn)了對曲流河點壩側(cè)積夾層的半定量描述,進(jìn)一步深化了對喇薩杏油田儲層非均質(zhì)性的認(rèn)識程度,對以后該類儲層挖潛具有一定的指導(dǎo)意義。

針對建立復(fù)雜三維地質(zhì)模型難度大、效率低及與數(shù)值計算聯(lián)合分析困難的現(xiàn)狀,文章通過研究和分析各類三維建模與數(shù)值分析軟件,提出了采用gocad、surfer、catia、ansys、flac3d、midas等軟件協(xié)同操作的有效方法,實現(xiàn)軟件間模型格式的互導(dǎo)與真三維數(shù)值模擬計算分析,并總結(jié)出其關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實例,介紹了三維建模與數(shù)值模擬軟件協(xié)同分析的具體操作方法。

激光掃描測繪技術(shù)作為新技術(shù)的一種被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域之中,它能夠通過目標(biāo)對象表面的三維坐標(biāo)得到完整全面的外觀,且重建精度較高,通過對原始數(shù)據(jù)的快速訪問構(gòu)建出三維數(shù)據(jù)的采集模型.本文將對三維激光掃面技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用以及自動建模方法進(jìn)行分析.

地質(zhì)問題本身的復(fù)雜性,使得三維地質(zhì)建模成為制約巖土工程數(shù)值模擬發(fā)展的障礙之一。充分利用工程地質(zhì)勘察的基本資料,根據(jù)所研究地質(zhì)對象的空間形態(tài)和相互關(guān)系,以autocad為平臺,借助autolisp二次開發(fā)技術(shù),進(jìn)行autocad三維地質(zhì)模型的構(gòu)建。探討了建模過程中關(guān)于地表、地層以及軟弱帶等模擬的方法以及奇異單元的優(yōu)化處理技術(shù)。最后,將此建模方法應(yīng)用到實際工程中。結(jié)果表明,所建立的模型基本上保存了原地質(zhì)體的信息,在網(wǎng)格規(guī)模一定時充分利用了地質(zhì)體的控制信息,避免了建模過程中不必要的簡化所造成的失真。

三維地質(zhì)建模與可視化是數(shù)字礦山的一項關(guān)鍵技術(shù),對礦山生產(chǎn)、地學(xué)分析和資源評估具有重要的意義。以鉆孔信息和地質(zhì)剖面圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),提出了基于剖面的三維地質(zhì)建模流程,建立了地質(zhì)體的面模型及其相應(yīng)的地質(zhì)塊段體模型,最終實現(xiàn)了“剖面-tin-塊段”(section-tin-block)面體混合構(gòu)模和科學(xué)計算可視化。對建模涉及的關(guān)鍵算法進(jìn)行了研究:提出“切開-縫合”法解決了形狀和頂點數(shù)目差異較大的相鄰剖面輪廓線重構(gòu)三維形體問題;研究了含島嶼多邊形的三角剖分算法,解決了含有夾石或孔洞的復(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模問題。

a地區(qū)b組地層河道縱橫疊置,儲層橫向變化快,砂體縱向分布薄,預(yù)測存在一定困難。本次研究是在儲層精細(xì)標(biāo)定的基礎(chǔ)上,運用正演模擬、地震剖面追蹤、地震屬性分析等手段開展砂體預(yù)測,并結(jié)合曲流河儲層沉積模式,成功描述了本區(qū)河道發(fā)育特征,揭示出多個潛力目標(biāo)區(qū)。據(jù)此部署方案井位,實施后儲層鉆遇率高,從而證明該套技術(shù)在本區(qū)是可行的,能夠提高儲層預(yù)測精度。

針對當(dāng)前石油開采中前期地質(zhì)分析的重要性,對地質(zhì)分析中的三維地質(zhì)建模技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析,包括在油藏描述、地質(zhì)建模、信息交流、儲量計算等方面的應(yīng)用,從而為三維地質(zhì)建模技術(shù)的深入推廣提供參考。

傳統(tǒng)地質(zhì)圖件是以二維形式表達(dá)的,人們只能通過想象力構(gòu)建深部地質(zhì)模型。受地質(zhì)知識水平差異、地質(zhì)復(fù)雜程度的影響,讀者難以在腦海中構(gòu)建準(zhǔn)確的地質(zhì)模型。每個人腦海中的模型差異較大,教師要準(zhǔn)確、完整地向?qū)W生表述自己腦海中的地質(zhì)模型較為困難。三維地質(zhì)模型具有強(qiáng)大的三維可視化功能,能夠確切表達(dá)地質(zhì)體的三維空間展布及各地質(zhì)體之間的接觸關(guān)系。三維地質(zhì)模型在地質(zhì)教學(xué)中的廣泛運用不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對知識點的理解程度,還可以提高學(xué)生對課堂的興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。將三維地質(zhì)建模技術(shù)引入?yún)^(qū)域地質(zhì)調(diào)查實習(xí)中,可以增強(qiáng)學(xué)生的動手能力,讓學(xué)生在校期間內(nèi)就掌握最先進(jìn)的三維建模技術(shù),為將來從事地質(zhì)工作打下良好基礎(chǔ)。

由于深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、地質(zhì)信息的不確定性,使得三維地質(zhì)模型一直存在可信度問題。通過多元數(shù)據(jù)的綜合分析、對比、相互約束,能夠較為準(zhǔn)確的控制深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)與隱伏地質(zhì)體,進(jìn)而提升地質(zhì)模型可信度。該方法在銅陵礦集區(qū)建模工作中取得較好效果。

隨著淺地表礦床發(fā)現(xiàn)的難度增大,資源勘查深度增加,三維建模技術(shù)在深部找礦中作用更加突出。三維地質(zhì)模型的精確程度直接決定了對地質(zhì)背景及成礦條件的認(rèn)知程度,為此提出了一套基于航磁資料處理與三維可視化相結(jié)合的三維地質(zhì)建模技術(shù)。對研究區(qū)選取適當(dāng)剖面進(jìn)行二維反演,獲得各剖面地質(zhì)模型。通過剖面相連法構(gòu)建各地質(zhì)單元的三維地質(zhì)模型后,引入起伏地形三維塊體磁場正演技術(shù),對構(gòu)建的三維初始模型正演計算,從而獲取全區(qū)三維地質(zhì)模型及各地質(zhì)單元的航磁異常理論響應(yīng)。與實測結(jié)果對比分析后,合理添加地質(zhì)約束條件,重新修正模型,使得構(gòu)建的模型最大程度接近實際情況,這樣模型既能很好地反映地質(zhì)信息,又能滿足觀測場與理論場的擬合誤差最小,最大限度發(fā)揮地質(zhì)學(xué)家的經(jīng)驗和對區(qū)域地質(zhì)的理解。利用主塊體和次級塊體思想對地質(zhì)體進(jìn)行剖分建模,在保證模型精度的同時,減少總的模型塊體個數(shù),大幅提高模型正演運算速度,有效解決三維反演建模方法在建模過程中對模型復(fù)雜度和規(guī)模的限制,可方便構(gòu)建形態(tài)復(fù)雜、不同規(guī)模的三維地質(zhì)模型。并將該方法應(yīng)用于湖北大冶鐵礦區(qū),構(gòu)建大冶鐵礦研究區(qū)三維地質(zhì)模型,驗證了該方法的可行性及合理性。

將三維地質(zhì)建模技術(shù)用于地質(zhì)分析,提出一種基于tin的建模方法。采用帶斷層約束的三角剖分算法,實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)delaunay三角剖分,建立地質(zhì)層面模型,以地層和斷層為約束,根據(jù)層序地層學(xué)原理,按層序網(wǎng)格表征方式細(xì)分地層,建立層序模型,并在結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,使用距離加權(quán)反比法估算網(wǎng)格結(jié)點的屬性,建立地質(zhì)體屬性模型。

隨著三維可視化技術(shù)的發(fā)展，三維仿真中地質(zhì)建模技術(shù)越來越受到重視，本文闡述了catia軟件在水利工程建立地質(zhì)模型的應(yīng)用過程，詳細(xì)介紹了此軟件在建立地質(zhì)模型時的操作步驟、流程、相關(guān)命令功能和技巧。主要通過visualbasic語言編程和catia軟件的逆向工程模塊，首先利用visualbasic語言編程提取地形圖信息，將點云數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入catia，使用dse、qsr、partdesign等工作臺建立工程區(qū)的三維地質(zhì)模型。發(fā)現(xiàn)catia軟件能夠快速、簡捷地建立地質(zhì)模型，而且直觀、真實地反映出地形、地貌特征。因此將這種成熟的地質(zhì)建模技術(shù)引入水電行業(yè)是可行的，并將具有廣闊的前景。

根據(jù)本礦山現(xiàn)有的地質(zhì)勘探資料,通過三維礦業(yè)軟件3dmine建立相關(guān)圖形文件和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,從而創(chuàng)建礦山的地形dtm表面、礦體和塊體模型等實體模型。利用地質(zhì)統(tǒng)計分析和塊體估值等實現(xiàn)真實直觀的三維可視效果、方便日后生產(chǎn)計劃的編制等,顯著提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)今礦業(yè)領(lǐng)域開始不斷向著數(shù)字化、可視化的方向發(fā)展,“數(shù)字礦山”已成為礦山采礦行業(yè)未來發(fā)展的主要趨勢.該文在基于某地區(qū)金礦的勘查數(shù)據(jù),介紹了surpac三維數(shù)學(xué)建模軟件的主要功能,模塊和在地學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,并綜合論證該軟件未來的發(fā)展優(yōu)勢和前景.

根據(jù)本礦山現(xiàn)有的地質(zhì)勘探資料,通過三維礦業(yè)軟件3dmine建立相關(guān)圖形文件和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,從而創(chuàng)建礦山的地形dtm表面、礦體和塊體模型等實體模型。利用地質(zhì)統(tǒng)計分析和塊體估值等實現(xiàn)真實直觀的三維可視效果、方便日后生產(chǎn)計劃的編制等,顯著提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

在分析三維地質(zhì)體建模特點的前提下,利用計算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)知識,提出了一種利用二維剖面構(gòu)建三維塊狀地質(zhì)模型的方法.該方法以用戶編輯的二維地質(zhì)剖面為輸入,尋找地質(zhì)塊體的拓?fù)潢P(guān)系,自動構(gòu)建以地質(zhì)塊體為單元的塊狀三維地質(zhì)模型,且能夠讓用戶充分利用已有資料進(jìn)行交互式建模.應(yīng)用實例表明該方法簡單有效,具有較強(qiáng)的實用性.

不規(guī)則三角網(wǎng)(tin),廣義三棱柱(gtp)和四面體(ten)是廣泛應(yīng)用于鉆井三維地質(zhì)建模的數(shù)據(jù)模型。本文重點研究tin-gtp-ten混合建模方法,通過引入vtk作為可視化工具,利用vtk類庫中的相關(guān)建模函數(shù)以及其自身數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以點索引號集合來表達(dá)任意幾何體的特點,對基于鉆井?dāng)?shù)據(jù)的傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模過程作了一些改進(jìn)。例如,通過在tin構(gòu)造方法上添加頂點排序步驟,使tin拓?fù)湫畔⒏迂S富。簡化了gtp模型結(jié)構(gòu),使原來的6組拓?fù)潢P(guān)系只保留兩組,分別為修正的tin-gtp和gtp-頂點,其中修正的tin-gtp拓?fù)潢P(guān)系能實現(xiàn)gtp快速剖分為四面體,用于模型顯示和空間操作分析。此外,利用vtk提供的蝶形細(xì)分方法來得到更加精細(xì)的模型體。實驗表明,本文得到的tin-gtp-ten混合模型可以很好地完成整個模型系統(tǒng),也能實現(xiàn)線,面及體的快速查詢,模型數(shù)據(jù)的維護(hù)和更新也更為簡便。

運用cfx流動軟件的滑移網(wǎng)格和標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型對工業(yè)中常用的dl型多級沖壓離心泵整級進(jìn)行了全三維瞬態(tài)流場的數(shù)值模擬,分析泵內(nèi)葉輪與導(dǎo)葉間的動靜干擾問題?；凭W(wǎng)格分別設(shè)置在多級離心泵葉輪出口、固定導(dǎo)葉入口與泵內(nèi)流體之間的交互界面,對每個時間步求解流動方程。在任一個葉輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),分析葉輪入口和出口的總壓值出現(xiàn)脈動信號頻率與葉輪葉片數(shù)的關(guān)系。分析了葉輪入口和出口處總壓波動的幅度。該三維非穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果為多級沖壓離心泵的水力優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

本文提出了分塊區(qū)域三維地質(zhì)建模的組件開發(fā)的具體開發(fā)流程,探索了dem數(shù)據(jù)處理方法,從而實現(xiàn)了從二維數(shù)據(jù)到三維地質(zhì)建模.在此基礎(chǔ)上,嘗試了基于虛擬鉆孔的區(qū)域地形圖建模,以及帶狀地形圖建模的方法模型,最終通過三維建模的組件開發(fā)得到了地質(zhì)體整體三維地質(zhì)模型,得到了地質(zhì)體整體可視化效果圖.

利用cfd軟件fluent對多級導(dǎo)葉式清水離心泵的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了葉輪及導(dǎo)葉內(nèi)部流道的速度和壓力分布規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)了葉輪進(jìn)口回流,出口的二次流動特征等葉輪內(nèi)部流動的細(xì)節(jié),導(dǎo)葉出口區(qū)產(chǎn)生了一個低壓區(qū)等流動特征。然后根據(jù)自編計算軟件利用計算得到的速度場數(shù)據(jù)計算出泵的揚(yáng)程、功率、效率和流量之間的關(guān)系曲線,并與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:在設(shè)計工況附近,預(yù)測值與試驗值吻合較好,在其它工況點,特別是小流量工況點,誤差較大。

三維地質(zhì)建模是工程地質(zhì)隨時代發(fā)展的一個必然趨勢，文章基于gocad平臺，利用地質(zhì)勘察鉆孔和地形等信息，介紹了某變電站工程自數(shù)據(jù)整理至三維地質(zhì)模型建立的一整套流程，初步建立了該工程場地的三維地質(zhì)模型，為工程技術(shù)人員更好地了解工程場地提供了可視化支持。

礦山三維地質(zhì)建模是實現(xiàn)\"數(shù)字礦山\"的關(guān)鍵技術(shù),是實現(xiàn)現(xiàn)代化礦山的技術(shù)保障。對基于3dmine的礦山三維地質(zhì)建模研究進(jìn)行了綜述,主要對3dmine軟件的性能與發(fā)展、建模方法、三維可視化與\"數(shù)字礦山\"建設(shè)、礦山災(zāi)害預(yù)警與采動影響等方面進(jìn)行了分析。在充分分析現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上提出了目前研究方面存在的不足與今后研究的重點。