三维地质建模实验
火山岩气藏三维地质建模实践与认识
深 大 断 裂 分 布 + 属 性 切 片 ： 定 源 - - - - - 火 山 通 道 剖面地震响应 + 属性切片：定 体-----火山岩体 体内地震响应 + 单井分层：定旋回-----期次界面
汇报提纲
一、徐深气田火山岩储层特征 二、火山岩气藏三维地质建模实践 三、结 论
一、徐深气田火山岩储层特征
1、徐深气田火山岩气藏埋藏深，气层普遍发育在靠近火山岩顶面的上部 位置
火山岩气藏获工业气流井的气层普遍发育在靠近火山岩顶面的上部位置，火山岩中、下 部发育气层且获工业气流的井极其罕见。 火山岩气藏顶部埋藏深度范围为2832～3892.4m 火山岩气藏单井产能与其所处构造位置存在一定的关系，即构造位置相对较高，试气产 能相对较高。
徐深气田火山岩全直径岩心分析孔隙度、渗透率分布直方图
二、火山岩气藏储层特征
3、徐深气田火山岩气藏开发实践和野外地质考察已经证明：火山岩储层 非均质性极强，储层物性不仅与火山作用有关，而且与后生构造运动和风 化淋滤作用关系密切，具有典型三元结构特征，即岩石基质、高孔渗体和 裂缝发育带，裂缝和高孔渗体的分布与气井产能关系密切。
二、火山岩气藏三维地质建模实践
1、构造模型：构造模型是地质建模过程中最基础也是至关重要的环节，高精度的构造
模型是水平井成功入靶的重要条件之一。
✓ 采用 “定源→定体→定旋回” 火山岩成因层次分析描述方法，获得准确的火山岩顶底及内 部旋回界面的构造解释成果，在利用 “VSP+叠加速度谱+合成地震记录” 联合构建的三维空变 速度场进行时深转化，建立构造模型。
三维地质建模技术方法及实现步骤
3.2 地质建模的发展时期：克里金
(地质统计学克里金估值方法)
如地层压力、温度、饱和度、孔隙度等。
有时甚至稳定沉积体如三角洲前缘河口坝、席状砂的
渗透率分布也是可用的。
三、建立参数模型技术
确定性建模方法（Deterministic Modeling）
开发地震反演：
用地震属性（振幅、波阻抗等）与岩心（测井）孔 隙度建立关系，反演孔隙度。再用孔隙度推渗透率 ——已在普遍应用。只要应用时要对其不确定性程 度心中有数。
最重要的是新测井技术的发展和完善：
成像测井； 过套管测井； 随钻测井。
（二） 、建立层模型技术
目的：
建立储集体格架：把每口井中的每个地质单 元通过井间等时对比联接起来——把多个一维柱 状剖面构筑成三维地质体，建成储集体的空间格 架。
关键点：
正确地进行小单元的等时对比，即要实现单 个砂层的正确对比。可对比单元愈小，建立的储 集体格架愈细。对于陆相沉积难度更大。
随机建模方法。该方法应用了随机几何学中点过程理论。 点过程提供各种模型来研究点的不规则空间分布。这些点在空间上
的分布可以是完全独立的（如泊松点过程），也可以是相互关联的或排 斥的（如吉布斯点过程）。示性点过程则是一种特殊的点过程。
一个点过程，对其上赋予一个特征值（或称为一个属性、或示性） 时，就称为示性点过程。该方法在模拟地质体的空间分布是十分有用的， 它的基本思路就是根据点过程理论先产生这些物体的中心点在空间上的 分布，然后再将物体性质（如物体的几何形态、大小、方向等）标注于 各点上，即通过随机模拟产生这些空间点的属性，并与已知的条件信息 进行匹配。
隧道工程中的三维地质建模与分析
隧道工程中的三维地质建模与分析在现代隧道工程中，三维地质建模与分析是不可或缺的一环。
通过对隧道区域的地质进行三维建模和分析，可以为隧道施工提供重要的支持和保障。
下面将从三维地质建模方法、应用及优势等方面来探讨隧道工程中的三维地质建模与分析。
一、三维地质建模方法在隧道工程中，三维地质建模主要通过地质调查、地质勘探、地质资料分析及地质模型构建等方式实现。
首先进行的是地质调查和地质勘探，该过程主要是为了了解地下环境的物理和化学属性，包括地质构造、岩性、褶皱、断层、水文地质条件等。
其次是地质资料分析，该过程主要是将地质资料转化为数字格式以进行简化和分析，包括地质剖面、地质图、地图时序影像和地层描述等信息。
最后是地质模型构建，该过程主要是将地质信息进行数值化计算，以构建三维地质模型。
三维地质模型基于地质资料的分析和建模，提供了高精度和可视化的地下信息，以供隧道施工各阶段的工程设计和施工过程中的风险评估。
二、三维地质建模的应用目前，三维地质建模主要应用于隧道工程的各个方面，包括土层和岩石的勘探和评价、隧道掘进设计、地面和地下水流动模拟、爆破振动分析等。
在隧道设计阶段，三维地质模型可以提供有关地下物理和化学属性的大量详细信息，以协助工程师进行隧道设计。
隧道施工期，三维地质模型将面临大量的爆破振动、地面和地下水流入及坍塌等难题，该模型可以帮助隧道技术人员进行风险评估，优化隧道设计，提高隧道施工的效率和安全性。
三、三维地质建模的优势相对于二维和传统的三维地质建模，三维地质建模具有以下明显优势：（1）高精度性：三维地质模型提供了高精度和可视化的地下信息，为工程师和隧道技术人员提供更准确的数据来源。
（2）更自然地模拟地下环境：三维地质模型可以更好地模拟复杂的地下物理和化学环境，如褶皱、断层、岩性和土层结构等，更好地反映了地下的真实环境。
（3）强大的综合应用能力：三维地质模型可以支持多种应用精度，例如大规模的施工模拟，地下水流动模拟以及岩石或土层稳定性评估等。
城市地质中基于剖面的3维层状地质体动态建模
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收 稿 日期 一 一 修 回 日期 一 一
基金项 目 中国城市地质调查试 点一 南京城市地 质调查项 目
地质空间三维动态建模方法研究
地质空间三维动态建模方法研究【摘要】地质空间三维动态建模是地质学领域的重要研究内容，其研究背景主要源于对地质构造及地质灾害的深入了解和预防需求。
本文围绕地质空间三维动态建模方法展开研究，首先介绍了地质数据获取与预处理的重要性，其次探讨了地质空间三维建模技术的相关方法及应用。
在地质空间三维动态建模案例分析部分，分析了实际案例的应用与效果。
总结了地质空间三维动态建模方法的发展趋势，包括技术创新与应用拓展等方面。
通过本文的研究，为地质空间三维动态建模方法的发展提供了重要参考，并展望未来研究方向，为地质学领域的发展和应用提供了有益的启示。
【关键词】地质空间，三维动态建模，研究背景，研究意义，地质数据，预处理，建模技术，案例分析，发展趋势，研究成果，未来研究方向。
1. 引言1.1 研究背景地质空间三维动态建模是地质学领域的一个重要研究课题，随着科技的不断发展和进步，对地质模型精度和实时性要求越来越高。
而传统的地质模型往往是静态的，在真实情况下难以准确反映地质结构的动态变化情况。
研究地质空间三维动态建模方法对于探索地质结构、地质演化规律以及矿产资源开发具有重要意义。
随着计算机技术和地学信息技术的迅速发展，地质空间三维动态建模方法也得到了快速发展。
通过结合地质学、地理学、计算机科学等学科的知识，可以更加准确地模拟地质体系的演化过程，为地质灾害防治、资源勘探开发、环境监测等提供支撑。
目前地质空间三维动态建模方法仍然存在一些问题和挑战，例如地质数据获取困难、地质空间三维建模技术不够成熟等。
有必要深入研究地质空间三维动态建模方法，不断提升其在地质领域中的应用效果和效益。
这也是本文研究的重要背景和动机。
1.2 研究意义地质空间三维动态建模方法的研究意义在于提高对地质现象的理解和预测能力。
通过建立精准的三维地质模型，可以更好地掌握地下地质构造和岩性分布情况，为矿产勘探、找矿、资源评价和环境保护提供科学依据。
地质空间三维动态建模方法还能够帮助加强地质灾害的监测预警和灾害风险评估，提高地质灾害防治的效果。
三维地质建模技术方法及实现步骤
建模范围
三维断层模型
构造建模 采用确定 性建模， 因为构造 基本是确 定的，没 有随机性
三维断层模型 (Fault Modeling)
三维油组框架模型
Make-Horizons
三维地质结构模型
Make-zones 三维地质结构模型
三维垂向网格剖分模型
Layering
垂向平均网格厚度0.5米
从模拟单元的角度来分，随机模拟可以分为：
基于目标（Object－based)和 基于象元（Pixel－based） 基于目标随机模型其基本模拟单元为目标物体（即是离散 性质的地质特征，如沉积相、流动单元等），主要方法为标点 过程。 基于象元的随机模型以象元（相当于储层网格化后的单个 网格）为基本模拟单元，既可用于连续性储层参数的模拟，也 可用于离散地质体的模拟。
（二） 、建立层模型技术
现有成熟和流行技术：
“旋回对比、分级控制”；
河流砂体小层对比，应用“等高程”，“切 片”
等方法； 地震横向追踪技术； 高分辨率层序地层学。
（二） 、建立层模型技术
现有成熟和流行技术：
“旋回对比、分级控制”： 对于湖相沉积是相当有效的； 对于冲积相沉积、划分和对比砂组一般是 有效的；连续沉积井段过长时难于控制。
目录
一、三维地质建模的意义 二、三维地质建模技术发展的现状 三、三维地质建模的发展动向 四、三维地质建模技术方法及实现
一、建模意义
建模的意义：
最大程度地集成多种资料信息， 最大程度地减少储层预测的不确定性。
二、地质建模技术发展的现状
二步建模或相控建模，即首先建立沉积相、储层结构或流动 单元模型，然后根据不同沉积相（砂体类型或流动单元）的储层 参数定量分布规律，分相（砂体类型或流动单元）进行井间插值 或随即模拟，建立储层参数分布模型。
三维建模论文：三维地质建模技术的研究与应用.doc
三维建模论文：三维地质建模技术的研究与应用摘要针对萨北开发区井网密度不断加大、剩余油分布高度零散的实际情况,二维的砂体沉积相带图和构造图已不能满足特高含水后期工作的需要。
充分利用三维可视化建模软件的功能,描述密井网条件下的精细构造特征和砂体发育特征,揭示储层厚度、渗透率、孔隙度等属性数据的分布状况,为寻找剩余油富集区提供地质依据,并为油藏数字化工作探索出一条切实可行的方法。
关键词: 三维可视化建模软件构造1、三维地质建模技术的关键1.1 建立三维构造地质模型的技术关键构造模型的建立主要由断层模拟、三维网格化、建立地层格架三部分组成,它是三维地质建模的基础,其精度直接影响到最终的模拟结果。
在建模流程中, Petrel软件定义断层的方法很多,根据断层polygon、地层解释层面、输入的构造图、fault stick、断点都能生成断层。
萨北开发区断层主要由测井解释对比得到的断点信息确定的,因此采用断点信息来构建断层。
利用断点信息,通过make surface形成断层面,断面转换成模拟断面形状的线,线转换成模型中定义断层形状的Key Pillar。
断层模型建好后,利用已建立的断层和设置的边界经过Pillar网格化、make horizon、make zone三个步骤建立骨架模型。
垂向上则利用地层对比结果,建立地层格架。
1.1.1校正斜井轨迹与斜井断点数据由于斜井只有地面坐标和地下坐标,断点深度是测量深度,在二维上进行断点组合难度大且准确率低,所以在建立构造模型时,应用petrel软件内置的斜井轨迹校正程序,输入斜井的井斜角、方位角数据,建立斜井轨迹模型。
对斜井的层面海拔深度进行校正,将测井解释层面深度回送到斜井井轨迹上,输出斜井轨迹数据,将对应层面点坐标及垂深进行校正。
校正后使断点与斜井轨迹吻合,能准确反映出断点空间的真实位置,降低组合难度。
图1 斜井断点与轨迹图2 lock to well top 示意图1.1.2确保断层面穿过油层部位断点结合断点平面上分布形态、断距变化的规律、断层面倾向和性质以及断层面两侧地层层位落差等,从上到下逐层将油层部分断点于相邻的Key Pillar进行锁定,确保断层平面在油层部位穿过断点。
三维地质建模技术的研究与应用
由于 斜 井只有地 面坐标 和地下坐标 ， 断点 深度是测量 深度 ， 在二维 上进 行断点组合难 度 大且 准确率 低 ， 所以在 建立 构造 模型 时， 用 应 ｐ ｔｅ ｅ ｒ 软件内置的斜井轨迹校正程序， ｌ 输入斜 井 的井斜角、 方位角数据 ， 建立 斜井轨 迹模型。 对 斜井 的层面 海拔深 度进行校 正 ， 测井解 释层 将 面深度 回送到斜 井井轨 迹上 ， 输出斜 井轨迹 数 据， 将对应层面点坐标 及垂深 进行校 正。 校正后 使断点与斜井轨迹吻合， 能准确反映 出断点空间 的真实位置， 降低组合难 度。
２２ 点 重 组 ．断
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断点数 据在Ｐ ｔ ｅ软件 中的三维可视化 ， ｅｒｌ 使过 去 抽 象地 按 数据 分 析进 行 的断点 组合直 观化 ， 从而降 低了断点组合难度， 并提 高了准确 度。 从理论上讲 ， 同编号的断点应分布在同一 相
平滑的曲面上 ， 通过对 ｌ条断层的２ ４ ４ ４ 个断点的 反复分析判 断后， 发现绝 大多数断点都 在 主断 层面上， 但有少数断点偏离主断层面分析其原 因 有以下几种情况 ： ２． １ 除 组 合 不 当断点 。例 如 １ ２．去 ＃井 深 ８０ ２ ｍ处 断点 原来 解释 为７ 号断 层的 断点 ， ｌ 经
谗
图１斜井断点与轨迹 图２ ｌｃ ｏ ｗｅｌｔｐ示 意图 ｏ ｋ ｔ ｌ ｏ １ ．确保断层面穿过 油层部位断点 ．２ １
Ｉ． ．４ １ 断层附近构造 异常处理方法 利用断层和层位产生Ｈ ＲＩ Ｏ Ｉ Ｓ Ｏ Ｚ Ｎ Ｌ ＮＥ ， 激活其控制点， 调整层位 在上 下 盘的位置直到 合 理， 完成 之后再做一次ＭＡＫＥ Ｏ Ｉ Ｏ ， Ｈ Ｒ Ｚ ＮＳ使 断层和 层位 接触 关系按编辑 结 果重新 计算 ， 、 建 立合理的断层边部构造。 』 １ 建立三维相控属性地质模型的技术关 ． ２ 键 １ ． ． １ ２ 井所在网格值与单井单 层属性 曲线保 持一 致 利用ｓａｅ ｕ ｌ ｌ 流程， ｃ ｌ ｐ ｗｅ ０ ｌ ｇ 对加载的单 井孔 隙度 、 渗透率 、 饱和度屙 眭曲线数 据进行离 散化时采用最大值法， 生成离散化属性模型。 这 样可保证 井所在网格 值与单井单 层属性 曲线保 持一致 。 １ ．确定变异函数 主方向 ．２ ２ 』 选择要模拟 的沉积单元生 成一张 变差图， 反映该 沉积 单元 在平面 上的变 异性 ， 由此确定 主变程方向 １ ． 定不同沉积微相控 制下储 层属性 参 ．３ ２确 数变成范围 受 储层砂体 沉积特 征控制 ， 储层属性参数 的分布 存在 非均质性与 各向异性 ， 因此 需要 确 定不 同沉 积环境下的不 同沉 积微相储层属性 的 。 主次方向以 及垂向方向变程 数据。 ． ２、 三维地质模型 在油 田开发中的应用 ２Ｉ ． 数字化油藏， 展现三维形态 Ｉ 地 质模 型建立后 ， 把地下的油藏 形态进 行 了数字化， 直观地 反映出地 层的构 造形态， 断层 【 的倾 向、 向、 层之 间的相互 关系， 走 断 了解地 层 层位之 间的接触关系。
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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。
原始数据准备
原始数据准备
2、地质数据库
地质勘探工程主要包括了两大类工程：钻探工程和坑探工程。地质勘 探工程数据是地质技术人员在野外钻探现场记录并整理的第一手技术资
料，它对于模型的生成起直接或间接校正的作用，地质勘探工程数据一
三维地质建模实验
• 传统的地质信息的模拟与表达主要采用平面图和剖面图，其实质是将 三维空间中的地层、构造、地貌及其地质现象投影到某一平面上进行 表达。该方法存在的主要问题是空间信息的损失与失真、制图过程繁 杂及信息更新困难。
什么是三维地质建模
随着计算机技术的飞速发展，三维地质建模技术越来越受到地学界的重视， 并成为地质可视化技术的一个热点。所谓三维地质建模（3D Geosciences
三维地质建模流程
原始数据准备
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。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成，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——对等高线进行矢量跟踪并对等元底部左下角
端点的坐标值，即XMORIG、YMORIG、ZMORIG为模 型起始点，NX、NY、NZ则分别表示X、Y、Z轴方向
所规定的单元数目，如图4-19所示，其存储表结构
如表4-16所示。在块体模型的原型表基础上，就能 通过其块体模型数据表具体来存储单个的块体单元。
般在EXCELL表或者ACCESS数据库中存放。 地质勘探工程数据从ACCESS数据库中读入后，并不是直接应用，还需
要进行处理，才能参与建模。
地理坐标系 数学坐标系
每个软件对测斜数据中的倾角正负号有自己的规定，需要根据所使用
软件来确定倾角的正负号。
原始数据准备
原始数据准备
原始数据准备
原始数据准备
块体模型由规则的小块或单元（称为体元）集合对地质体实体进行描
述的模型，每一个小块或单元都具备一定的属性，比如品位、地层类型 等。一个母单元是模型中允许的最大单元。本质上来说，块体模型是一
种以正六面体作为体元的栅格模型。
块体模型建立
通过Datamine软件来创建块体模型，首先须通
过模型原型表的定义来确定整个立体空间的统一属 性值，如立体空间范围和立体单元尺寸大小。在原
三维地质建模的优越性
三维地质建模之所以受到重视是因为其以下优越 性： ①逼真的三维动态显示效果，使不熟悉地质结构 和构造复杂性的人对地质空间关系有一个十分 直观的认识。
②强大的可视化功能，可提高对难以想象的复杂
地质条件的理解和判别。 ③强有力的数据统计和空间变化交互式分析工具，
使地质分析功能加强，灵活性提高。
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
编译、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，它是随着地球空间信息技术的不断发 展而发展起来的，由地质勘探、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地 质、GIS、图形图像和科学计算可视化等学科交叉而形成的一门新兴学科。
三维地质建模软件
随着三维地质建模理论和技术的成熟，地质体三维建模软件大量涌现， 如澳大利亚MAPTEK公司的Maptek Vulcan软件、英国Datamine公司的 Datamine Studio软件、澳大利亚Surpac公司的Surpac Vision软件、法国 Nancy学校开发的GOCAD地质建模软件、 澳大利亚Micromine公司的 Micromine软件、 中国三地曼公司的3D mine软件和迪迈公司的DIMINE软 件等。
块体模型建立
体界线很大程度上表达了地质体的形态特征，因此，准确地对地质体界
线进行圈定是三维地质建模和成矿信息定量提取取得重要成果的前提。 地质体界线的圈定一般采用如下的步骤：①依据勘探线进行剖面切割；
②在剖面上根据品位分布、岩性或构造等特征来解译地质体界线；③
对三维建模地质体的边界线进行圈定。
线串模型圈定
线串模型圈定
二维剖面转换到三维空间：
P1(u1, v1)、P2(u2, v2)为图面控制点，其三维空间坐标已知，分别记为(x1, y1, z1)、(x2, y2, z2)。假设P(u, v)为二维图切剖面上任意一点的图面坐标，
则由以下公式就可以将该点转换为实际地质空间中的三维坐标(x, y, z)。
x 2 x1 x x1 (u u1 ) u u 2 1 y 2 y1 y y1 (u u1 ) u2 u1 z 2 z1 z z1 (v v1 ) v 2 v1
线串模型圈定
线框模型建立
建立地质体线框模型是地质体三维可视化建模过程最关键的一个环节。在剖面地质 界线圈定的基础上，通过对相同地质体的边界线依剖面顺序连接，即可建立地质体的线 框模型。
块体模型建立
地质体三维可视化建模工作最后一个环节就是将各种地质体输出为块
体模型，该模型将线框模型包裹的区域通过一定大小的立方块体进行填 充。
2、剖面数据
剖面图数据是地质 专业人员根据工作要求，
依据钻孔信息绘出的地
层断面图，需要说明的 是，剖面图也许不是地
质情况的真实反映，但
它包含着技术人员的推 理和经验，可以说是地
层情况最接近真实的反
映。
原始数据准备
线串模型圈定
地质体界线的圈定是基于所在剖面的单项工程数据、地质推断剖面
和地质经验，利用人机交互的方式对剖面上各类地质体的边界进行矢量 化，其是地质体三维可视化建模过程中一项基础而又重要的步骤。地质