三维GIS环境下的地质体可视化和特征分析

地质体的三维可视化建模是三维GIS研究的一个重要方向,具有重要的应用价值.三维GIS环境下的地质体可视化的两个关键方面是地质体的表面模拟和可视化实现,文章介绍了地质体三维可视化的基本框架,以带约束Deluanay剖分法为例阐述了地质体表面模拟的原理和方法,并从取景变换、消隐、光照模型、纹理映射等方面论述了可视化的具体实现方法.最后以西部某铜矿为例,建立了三维可视化地质体模型(一个地层矿体综合模型和一个矿体三维模型),阐述了三维可视化建模的基本过程和方法,并对两个模型进行了地质特征分析.     

滑坡体三维地质建模与可视化分析

针对滑坡地质研究的自身特点,提出了面向滑坡地质体三维建模的NURBS-BRep混合数据结构和地质结构单元实体构造技术.通过对滑坡基础地质数据的预处理、滑坡数字地形和滑动面的三维建模、地质结构面的系统构造、地质结构体的生成和显示,形成了一套完整的滑坡三维地质模型的构建方法.将该方法应用于某水库滑坡,建立了相应的三维滑坡地质模型,并基于此模型进行了三维剖切分析、数字钻孔、等值线生成、滑块自动剖分、滑坡失稳可视化动态模拟和滑坡体方量精确计算等一系列实用的可视化分析,为滑坡稳定性的准确计算和客观评价提供了有力的支持.     

基于GMS软件的海砂矿体三维地质建模和资源量估算

本文以南海北部某海域海砂矿区为例,提出了基于GMS软件的海砂矿三维地质建模和资源量估算方法.以钻孔和综合物探数据为源数据,划定了矿区内V1和V2矿体的边界,基于GMS软件系统构建了数据库,综合利用钻孔、综合物探、剖面图和海底地形控制面等资料,建立了三维地质模型,有效实现了海砂矿体三维可视化和体积资源量的估算.三维地质模...     

地统计学方法在复杂金属矿床地质体形态恢复中的应用

三维地质建模及可视化技术的发展为复杂矿床的找矿工作提供了新的机遇与挑战,通过构建地质体三维模型,使得地质矿产勘查开发工作更为便利。本文以姚家岭锌金多金属矿床为研究对象,运用当前国际上比较流行的地统计学方法展开研究。利用地统计学方法对样品数据进行分析并插值生成姚家岭锌金多金属矿床的三维块体模型,由此分析该矿床的空间地质体形态特征及品位的空间分布规律,对原始钻孔数据进行分析并内插生成姚家岭的三维块体模型以及勘探线剖面图,结果表明,这些三维块体模型的空间形态特征、品位分布特征以及剖面图所呈现的矿体特征都与实际较为符合。因此,本文所采用的方法为矿产勘查工作提供了新思路,对地质工作者的圈矿工作也有一定的指导意义。     

青藏高原DEM的生成与应用

数字高程模型（DEM）不仅可以实现三维地形可视化，而且还能由其进一步获得与高程有关的地形要素。针对青藏高原DEM生成和应用过程中碰到的数据量大、区域广阔、应用难度大等问题，本文给出了相应的解决方案，提出一套DEM制作和应用流程：以1：25万地形图矢量等高线数据内插方式生成青藏高原DEM数据，在此基础上，运用Mask处理后相交分析思想与多级金字塔、DEM水淹分析、高程分带等处理技术实现了青藏高原三维地形可视化、三维遥感影像制作、及其它生态地质环境因素的变化分析。基于此方法生成的青藏高原DEM数据，不仅精度高，三维地形可视化效果好，而且解决了海量DEM数据与其它资料综合分析的问题。     

一种含断层的复杂层状地质体三维自动构模方法研究

为了使复杂地质体建模过程趋向于自动化、简单化,在分析了复杂层状地质体的空间信息特征的基础上,提出了一种针对含断层的层状地质体的自动构建方法。该方法先对地质钻孔资料、地质报告图进行预处理,从而获得离散的数据点;然后选择基于表面模型的建模方法,根据从钻孔分层信息到剖面图再到地层面的建模流程,分别构建出地质体的顶、底两个地层表面模型;根据空间拓扑关系处理断层结构,将断层以两条首尾相连的约束线嵌入地面模型中;最后使用轮廓线拼接法生成侧面,将顶、底、侧面缝合成封闭的三维地层体模型。利用自主开发的三维可视化系统对该方法进行验证实现,并成功应用于山西省某煤田矿区的三维地质建模中,实践表明,该建模方法高效快速,自动化程度高,所构建的地质体模型表达复杂地质结构的效果良好。     

基于地层信息的三维洞室可视化仿真技术研究

在大规模的岩土工程建设中隧洞和洞室群是最为常见的地下结构。由于受岩土工程所处复杂地质条件的影响,针对地层和洞室的三维GIS综合建模及可视化分析是信息岩土工程面临的难题。讨论了基于栅格模型的地层三维建模技术,提出了由多层数字等高模型（DEM）生成三维地层的自适应控制算法。在此基础上,系统研究了地层中的三维洞室可视化仿真技术,提出了地层信息和洞室的三维综合建模技术,通过地下洞室的三维实体模型生成、洞室和地裙相减、洞室和地层相交等运算,实现了基于地层模型的洞室开挖与漫游,最终生成了赋含地层信息的三维洞室,并给出了一个典型的工程应用实例。     

基于OpenGL的可视化矿产资源经济评价系统开发

可视化矿产资源经济评价是矿山工业的重要项目之一,它的开发是矿山生产中急需解决的问题.本文给出了利用OpenGL构建可视化矿产资源经济评价系统的功能模块组成及设计思想.该系统利用Access数据库管理系统管理有关数据,利用VB和OpenGL绘制勘探线剖面图和三维矿体图,并提出了建立矿体三维模型的基于领域知识的多轮廓线重构算法.该系统可以方便地根据指定的参数实现矿产储量计算,并对矿床进行技术经济评价,给矿山生产及投资者提供一种科学的规划依据和手段.     

基于TIN的三维地层建模及可视化技术研究

基于多层格网模型的表面建模方法,以及以此为基础形成的类三棱柱体元建模方法,要产生大量冗余的三角形面片或者细长的三棱柱单元,既不利于三维模型的快速浏览,也不能满足数值计算单元剖分的原则。采用TIN（不规则三角网）来表达地层面模型可以消除数据冗余。根据数据源的特点,实现了直接通过逐点插入法构造TIN模型,或者先通过Kriging插值法构造格网模型,再转化为TIN模型,以及利用等高线数据构造TIN模型。对TIN的裁剪算法进行了探讨,实现了地层面裁剪和断层的三维建模技术。借助可视化开发类库VTK,实现了三维地层模型的多种可视化表达方法。根据龙滩水电工程地质勘查情况,建立了坝址区域的三维地层模型。     

基于GPU的地形可视化加速算法研究

地形可视化是利用数字高程模型DEM,采用计算机图形学和图像处理技术进行三维地形模拟显示。该技术在深部矿产预测、矿产资源评价、虚拟现实、娱乐游戏、飞行模拟等诸多领域有着广泛的应用。随着数据量的增大,三维地形可视化的实时、流畅视觉效果受到当前的计算机硬件技术水平限制。针对这一问题,本文运用ROAM算法进行地形建模,利用GPU高速并行运算性能加速地形可视化建模速度,加速模型显示效果。实验对比表明:当计算量比较小时,加速效果不显著;随着计算量的增大,计算效果越来越明显;当计算量达到一定值时,加速效果达到一个稳定的加速趋势。研究结果为地形可视化及矿产资源评价等类似工作提供了原创性可视化技术支撑。     

基于角点网格的煤层三维建模与可视化研究

在煤层气排采分析及数值模拟研究中,煤储层结构的三维建模是数值模拟和结果分析的起点,具有关键作用。三维长方体等传统网格,难以表达地层的起伏变化,角点网格具有表达起伏变化地层的优势。从煤层气动态可视化的角度出发,基于角点网格建立了煤储层三维地质模型。研究了角点网格模型的数据特点及生成角点网格的方法,采用C#编程语言并结合OpenGL图形接口,开发了煤储层三维可视化软件模型,利用该模型表达了山西省沁水盆地潘庄区块的煤储层地质构造。结果表明,角点网格适用于煤储层三维模型的构建,能较好的表达煤层的结构特征。      

基于微元动态物质平衡法模型确定水淹层混合液电阻率

水淹层测井评价关键技术之一就是精确计算水淹层混合液电阻率,目前精确计算水淹层混合液电阻率的方法精度亟需提高。为此,本文提出精确计算地层混合液电阻率的微元动态物质平衡法。该方法将水驱油过程微元化,并考虑到水驱油过程中地层原生水与注入水离子有效交换比例这个变量,理论上该变量随水淹程度的增强从0逐渐变为1。对比结果表明,一阶导电法、变倍数物质平衡法和改进的微元动态物质平衡法模拟计算岩石电阻率的平均相对误差分别为0.192、0.169和0.124,改进的微元动态物质平衡法精度有了较大的提高,并且得到的混合液电阻率在不同水淹类型测井评价中可以更精确地计算剩余油饱和度。该方法已推广应用到各大油田不同水淹类型测井评价中,计算的水淹层含水饱和度与密闭取心的饱和度数据最为接近,水淹层测井综合解释符合率达到87%以上。     

缝洞型油藏微观驱替规律可视化实验研究

针对缝洞型油藏出水规律不明确的问题,结合塔河油田缝洞型油藏储集体特征设计制作了单向连通缝洞储集体与多向连通缝洞储集体两种可视化物理模型,并借助基于微观可视化技术的缝洞型油藏微观驱替可视化装置,从微观上探究了缝洞型油藏微观驱替规律.结果表明,裂缝中,水相主要"优宽"驱进,并会在水流优势通道形成后对非优势通道产生"屏蔽效应...     

聚驱后油藏剩余油分布数值模拟

通常聚合物驱的最终采收率在50%左右,聚合物驱后剩余油具有相当的开采潜力。以大庆长垣北部多段多韵律聚驱主力油藏为例,采用化学驱油藏数值模拟技术,系统研究并总结了典型油藏聚驱后平面及纵向剩余油的分布特征。结果表明,聚驱后油藏剩余油的分布系统可划分为2大成因、3大区域和7个部位。其中:存在受地质因素制约的剩余油,如废弃河道中部、砂体尖灭区、相对孤立的薄差砂体;也有开发因素控制的剩余油,如厚油层顶部剩余油、注采不完善部位、注入井间与生产井附近以及聚驱后高渗层内的残余油。聚合物驱后油藏剩余油主要富集于3大区域内,究其原因则主要源于水驱和后续聚驱波及程度的不同。     

多维GIS矿产评价数据管理系统设计和实现

矿产资源评价需通过各种物探、化探、航空磁法、遥感、地质和实地调查资料综合分析以确定钻井孔位.针对多源、多时相、多尺度矿产资源勘探资料一体化管理和可视化分析,提出了一种基于分布式多维GIS模型的矿产资源评价数据管理方法.首先,分析了矿产资源预测评价数据资料特征,提出基于多维GIS模型的矿产资源评价数据管理模型;其次,提出了多源矿产资源评价数据处理策略,设计了一种全球瓦片金字塔模型的栅格和地形数据处理方法;再次,设计了分布式多维GIS矿产资源评价数据管理系统体系结构和功能模块,提出了双缓存性能优化方案;最后,开发实现了一个典型的矿产资源评价数据管理系统,实现了多达40种二维、三维数据、文档、多媒体等矿产资源评价数据一体化管理和可视化分析,可用于分布式矿产资源勘探评价的全球协同办公.     

储层非均质性影响空气泡沫驱注入效果研究——以鄂尔多斯盆地甘谷驿油田长6油层组为例

空气泡沫驱是重要三采技术,为了了解该技术适用储层类型,笔者等通过文献调研、机理分析、室内实验及油藏生产动态数据分析研究其注入效果与储层非均质性关系,结果表明：该技术通过泡沫体系产生阻力提高波及系数,泡沫中包含的表面活性剂降低界面张力提高驱油效率,泡沫特性“遇油消泡,遇水不变”可有效调剖堵水并改善流度比,非均质性强的储层具有大小不一的孔喉、较大的孔喉比和较强的贾敏效应,使上述增加波及系数、驱油及堵水效果更强,从而在水驱基础上可以进一步大幅提高采收率。实验和生产动态资料都说明,储层非均质性越强,表现为渗透率级差较大,增产和堵水效果越好,因此空气泡沫驱适用于储层非均质性较强的储层。该研究成果为空气泡沫驱的推广提供借鉴。     

储层非均质性影响空气泡沫驱注入效果研究——以鄂尔多斯盆地甘谷驿油田长6油层组为例

空气泡沫驱是重要三采技术,为了了解该技术适用储层类型,笔者等通过文献调研、机理分析、室内实验及油藏生产动态数据分析研究其注入效果与储层非均质性关系,结果表明：该技术通过泡沫体系产生阻力提高波及系数,泡沫中包含的表面活性剂降低界面张力提高驱油效率,泡沫特性“遇油消泡,遇水不变”可有效调剖堵水并改善流度比,非均质性强的储层具有大小不一的孔喉、较大的孔喉比和较强的贾敏效应,使上述增加波及系数、驱油及堵水效果更强,从而在水驱基础上可以进一步大幅提高采收率。实验和生产动态资料都说明,储层非均质性越强,表现为渗透率级差较大,增产和堵水效果越好,因此空气泡沫驱适用于储层非均质性较强的储层。该研究成果为空气泡沫驱的推广提供借鉴。     

An integral equation solution for three‐dimensional heat extraction from planar fracture in hot dry rock

In the numerical simulation of heat extraction by circulating water in a fracture embedded in geothermal reservoir, the heat conduction in the reservoir is typically assumed to be one‐dimensional and perpendicular to the fracture in order to avoid the discretization of the three‐dimensional reservoir geometry. In this paper we demonstrate that by utilizing the integral equation formulation with a Green's function, the three‐dimensional heat flow in the reservoir can be modelled without the need of discretizing the reservoir. Numerical results show that the three‐dimensional heat conduction effect can significantly alter the prediction of heat extraction temperature and the reservoir life as compared to its one‐dimensional simplification. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

Two-dimensional dam break flooding simulation: a GIS-embedded approach

In the twenty-first century, around 200 notable dam and reservoir failures happened worldwide causing massive fatalities and economic costs. In order to reduce the losses, managers usually define mitigation strategies identifying flooding area due to dam break by using standalone hydrodynamic models and then importing the results within a GIS to perform risk analysis. This two-step procedure is time expensive, error prone due to export/import requirements and not user friendly. For this reason with this work, a new numerical model for the solution of the two-dimensional dam break problem has been implemented in the GRASS GIS with a GIS-embedded approach. The model solves the conservative form of the 2D shallow water equations using a finite volume method; the intercell flux is computed by one-side upwind conservative scheme extended to a two-dimensional problem. The newly developed GIS module, among others outputs, allows to derive maximum intensity maps that can be directly used for risk assessment. Finally, the model has been (1) tested against two standard synthetic problems referenced in literature showing differences in estimated water depth of 2, 3 and 15% and (2) verified against official flooding map of an existing dam (Verzasca) detecting 75% of similarity. The problem formulation, the new GRASS module and its validation is presented.     

长庆油田黄3区长8特低渗油藏二氧化碳驱油与埋存先导试验

为了评价CO₂驱在长庆油田特低渗油藏中的适应性及应用潜力,中国石油长庆油田进行了CO₂驱油与埋存先导试验技术研究,取得了令人满意的初步效果。在综合对比周边气源条件、油藏条件、现场道路及CO₂试运输的基础上,确定姬源油田黄3区长8油藏为先导试验区块。该区块油藏规模大,油藏条件具有达到混相驱的条件,周边气源丰富,现场道路条件好,属于低渗透开发早期油藏,但水驱开采效率低,开发效果逐年下降。先导试注效果显示:在CO₂驱的作用下,黄3区长8油藏部分油井的日产液量及日产油量明显上升,且含水率下降。与水驱注入压力相比较,CO₂注入压力无明显上升,且不随注入量的多少而变化,说明黄3区长8油藏具有较好的CO₂注入性和良好的吸气能力。同时结果表明,所选取的CO₂注入参数设计基本合理,CO₂驱具有进一步在长庆油田推广的良好前景。然而,由于CO₂注入压力较水驱上升幅度较低,原方案的周期注气方式、注入速率及注入压力上限等仍有实行进一步优化的空间。此外,为了提升试验效果,可逐步扩大试验规模,以便CO₂驱试验在长庆油田范围内的整体性评价分析。