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三维地质结构建模规范
三维地质结构建模规范---------第0版主编单位：北京超维创想信息技术有限公司完成时间：2009年01月10日总则1.为在三维地质结构建模过程中贯彻执行国家现行的有关方针政策，保证建模质量，提高建模水平，以使建模过程达到技术先进、经济合理、安全可靠，制定本规范。
2.本规范适用于城市地质、矿山地质、煤田地质、石油地质三维模型构建。
3.三维地质模型构建应在数据采集、数据分析和吸取国内外先进科技成果的基础上合理选择参数，优化设计。
4.三维地质模型构建除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
0 术语1.GSIS：Geology Space Information System 地质空间信息系统；2.GOCAD：Geology Object Computer Aided Design地质模型计算机辅助设计；3.钻孔：Drill 获得地层岩性分层情况的一种方式；4.探槽：Prospecting Trench 在地质勘查或勘探工作中，为了揭露被覆盖的岩层或矿体，在地表挖掘的沟槽；5.轮廓线：Contour Line 地质对象（矿体）的外边缘线；6.地质构造：Geologic(al) Structure 地壳或岩石圈各个组成部份的形态及其相互结合方式和面貌特征的总称；7.褶皱：Fold 由于地壳运动，岩层受到挤压而形成弯曲的过程；8.断层：Fault 地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造；9.地震：Earthquake地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象；10.地基：Subsoil 直接承受构造物荷载影响的地层，基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。
11.1 收集资料不同的工作区，不同的建模要求，数据的类型，格式也不同。
综合分析，目前地质数据详见表1。
表1显示，地质图件主要是MapGIS和AutoCAD两种格式，其他取样数据主要是Access数据库和Excel数据表的格式，而工程地质方面还有理正数据，石油地质有地震剖面数据和测井曲线。
三维地理信息系统建模技巧
三维地理信息系统建模技巧引言：近年来，随着技术的发展和应用范围的扩大，三维地理信息系统（3D GIS）在城市规划、环境管理、自然灾害预测等领域发挥着越来越重要的作用。
建立一个精确、全面的三维地理信息系统模型是实现科学决策和有效管理的关键。
本文将从数据获取、模型构建和数据可视化等方面分析三维地理信息系统建模的技巧，希望能为相关领域的研究者和从业者提供一些参考。
一、数据获取三维地理信息系统模型的准确性和真实性直接取决于数据的质量和精度。
数据获取是三维建模的第一步，合理选择数据获取方式对于模型的精度和可靠性有着重要影响。
1. 遥感数据遥感技术是获取三维地理信息的重要手段之一。
通过航空摄影、卫星遥感等技术可以获取到大范围的地形、地貌、建筑物等数据，为三维建模提供了基础。
在选取遥感数据时，要考虑数据的分辨率、准确度和时间等因素，选择合适的遥感数据来源能够提高建模的质量和效率。
2. 激光扫描数据激光扫描技术通过发射激光束并接收反射回来的光束，能够获取更加真实和准确的地形数据。
激光扫描数据具有高分辨率和高精度的特点，可以捕捉到建筑物和地形的细节信息。
在建模过程中，合理利用激光扫描数据可以提高模型的精度和真实性。
二、模型构建根据获取的数据，进行模型的构建是三维地理信息系统建模的核心步骤。
模型构建的关键在于如何根据数据的特点选择适合的建模方法，以实现模型的精确表达和高效管理。
1. 建筑物模型建筑物是城市三维地理信息系统中非常重要的元素。
对于建筑物模型的构建，可以通过BIM（建筑信息模型）和CAD（计算机辅助设计）等软件进行。
BIM技术可以实现对建筑物的全生命周期管理，提供准确、完整的建筑物模型。
合理利用建筑物的形状、纹理和属性信息，可以提高建筑物模型的真实感和表现力。
2. 地形模型地形是城市三维地理信息系统中的另一个重要要素。
地形模型的构建可以通过数字高程模型（DEM）和地形网格化等方法进行。
DEM是一种以栅格形式表示地形表面的数字模型，能够提供高度信息，可用于分析地质灾害和水文模拟等。
三维地质建模技术方法及实现步骤ppt课件
（二） 、建立层模型技术
正在攻关的方向及内容
地震、测井结合高分辨率层序地层学 测井约束下的地震反演；
沉积学：在野外露头精细解剖各类沉积体的建筑 结构要素，识别界面特征；
计算机自动对比:有模拟手工对比，有地质统计对 比（见一些报导）。
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（二） 、建立层模型技术
目前的实际应用：
在建立本区“岩—电”关系的基础上，用测 井
三维地质建模技术方法及实现步骤
阴国锋
2007.10.22
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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
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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。
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二、地质建模技术发展的现状
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（二） 、建立层模型技术
现有成熟和流行技术：
河流砂体小层对比，应用“等高程”，“切片” 等方法：现已比较广泛应用，但仍为有待深化的技术；
地震横向追踪技术：有待提高分辨率； 高分辨率层序地层学：露头—岩心—测井—地 震综合，力争把准层序缩小到“十米级”。
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（二） 、建立层模型技术
正在攻关的方向及内容：
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。
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（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。
三维地理信息建模方法
三维地理信息建模方法我折腾了好久三维地理信息建模方法，总算找到点门道。
说实话，刚开始的时候，我真的是一头雾水。
我就知道这是个把地理的信息用三维的模型呈现出来的事儿，可怎么开始呢？我一开始纯粹是瞎摸索。
我最早尝试的方法是找现成的数据然后直接凑一块儿。
我当时想啊，这地理信息不就在那嘛，高度信息也能找到些，把它们按照地图上的位置摆一摆不就成了。
结果发现这完全不行。
就像搭积木，看似我把各个小积木块儿（数据块）都堆起来了，可实际根本不是那么回事儿。
因为各个数据来源的精度都不一样，有的地儿高了，有的地儿低了，整个模型一团糟。
这给我的教训就是，数据的预处理是非常重要的。
后来，我学着先对数据进行清洗和校准。
这个过程就像整理杂乱的菜市场，各种蔬菜水果（各类数据）都混在一起，还大小不一。
我得先把它们归类，大小差不多的放在一块儿，脏的要洗干净（去除错误和异常值）。
记着，这个校准的过程有的时候就靠猜。
比如说有些地方的海拔高度的数据感觉不太对，我就只能找附近可靠的数据来估算，可这个过程我心里一直没底。
我还尝试了用软件自动生成模型。
有些软件号称能一键生成很酷炫的三维地理模型。
我就雄心勃勃地导入数据进去，结果发现那模型错得离谱。
它就像一个念书念歪了的学生，看似在读书，可完全没领会意思。
我后来发现是因为我没有设置好软件的各种参数。
比如采样率这个参数，我开始设置得特别大，结果模型细节全丢掉了，就剩下个大概的轮廓，所以针对不同规模的数据和不同要求，要调整好参数才行。
再就是纹理映射这个事儿。
我刚开始以为就是把图片随便贴上去就算了。
我把从网上找的一些山水风景的图片直接往地形模型上贴，发现完全对不上。
这就好比你给一个人穿衣服，却拿了件超大的衣服，袖子都到地上了。
纹理映射不仅要图片大小合适，角度啥的都得对，最好的方法就是把纹理图片按照实际地形一块一块精准地切割，再贴上去。
我还试过手动建模，这个方法真是费力不讨好。
自己慢慢地在那一点点地捏地形，建建筑。
三维地质建模
假设把n个城市看作图的n个顶点，边表示两个城市之间的线 路，每条边上的权值表示铺设该线路所需造价。铺设线路连接n 个城市，但不形成回路，这实际上就是图的生成树，而以最少 的线路铺设造价连接各个城市，即求线路铺设造价最优问题， 实际上就是在图的生成树中选择权值之和最小的生成树。构造 最小生成树的算法有很多，下面分别介绍克鲁斯卡尔(Kruskal) 算法和普里姆(Prim)算法。
区采用较大的体元，在异质区不断细分直至各子区内均是
同质体元为止。 八叉树模型的数据结构是是将所要表示的三维空间 V按X、Y、Z三个方向从中间进行分割，把V分割成八个 立方体，然后根据每个立方体中所含的目标来决定是否对
各立方体继续进行八等分的划分，一直划分到每个立方体
被一个目标所充满，或没有目标，或其大小已成为预先定 义的不可再分的体素为止。是三维栅格数据的压缩形式。
点的内插
点的内插法可以采用：
移动平均法； 局部函数法；
克里格（Kriging）内插法。
移动平均法
在局部范围（或称窗口）内计算n个 数据点的平均值.
窗口的大小对内插的结果有决定性的影响。 小窗口将增强近距离数据的影响； 大窗口将增强远距离数据的影响，减小近距离数据的 影响。
局部函数法
线的抽稀与加密—剖面方向的统一
（2）初始地质界面的构建
（3）地质体的封闭
（4）拓扑关系的构建 （5）地质界面加密与插值 （6）三维模型的局部修正
5、基于任意剖面多约束三维地质建模
所解决的问题： （1）避免了近平行剖面选取纵向或横向单一剖面构建三
维地质模型的局限性；
（2）对于两个剖面之间距离较大时产生的“空白区域”，
4.2 褶 皱
NJUT
三维地质建模技术方法及实现步骤
三维地质建模技术方法及实现步骤三维地质建模是基于实地采集的地质数据，通过计算机技术和地质知识，将地质对象在计算机环境中进行模拟和可视化呈现的过程。
它主要用于地质勘探、资源评价和地质灾害预测等领域。
下面将介绍三维地质建模技术的方法以及实现步骤。
一、三维地质建模技术方法1.数据采集：通过地质勘探和测量技术，获取地质数据，包括地质剖面、地下水位、岩性、构造等。
数据采集应选择合适的刻度、密度和时刻，以保证三维模型的准确性和真实性。
2.数据预处理：对采集到的地质数据进行预处理，主要包括数据清洗、数据调整和数据融合等。
数据清洗是指对数据中的异常值和噪声进行处理，以保证数据的可靠性。
数据调整是指对不同数据之间的尺度、坐标和分辨率进行调整，以便进行统一处理。
数据融合是指将不同类型的数据进行整合，获得更准确和全面的地质信息。
3.数据分析与处理：根据采集到的地质数据，利用地质统计学、地质物理学和地质学模拟方法等进行数据的分析与处理，以获得地质对象的空间分布特征和属性参数。
这些分析和处理的方法包括：无标度变异函数、地质统计学插值方法和多点模拟等。
4.三维网格建模：根据地质数据的特征和属性，选择适当的三维网格建模方法。
常用的三维网格建模方法包括地形插值、体素网格建模、几何模型和随机模型等。
其中，体素网格建模是最常用的方法之一，它将地质对象分割成一系列的体素元素，用来表达地质体的几何和属性特征。
5.模型验证与修正：通过与实际地质观测数据进行比对，验证三维地质模型的准确性和可靠性。
如果发现模型存在误差或不合理之处，需要通过调整和修正模型，使之与实际情况相符。
6.可视化与分析：利用计算机技术和三维可视化软件，将三维地质模型进行可视化呈现。
通过对模型进行旋转、放大和镜像等操作，可以观察和分析地质对象的空间形态和内部结构，以提供决策依据和技术支持。
二、三维地质建模实现步骤1.数据采集：根据实际的地质勘探任务，选择合适的地质探测技术和设备，进行野外地质数据的采集。
三维地学建模与可视化数字地形建模PPT课件
局部优化过程，local optimal procedure ，LOP
LOP局部优化过程
• 热点应用--三角网数字地面模型快速构建算法研究
井测量、GPS技术、钻孔勘探、物理勘探技术 2. 面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、
集成传感技术 3. 体方式：CT扫描、3D地震技术 室内获取方式： 1.点方式：坐标量算、手扶数字化 2.面方式：扫描数字化
空间数据分类获取方法
1. 2D(x,y)： 天文测量、大地测量、工程测量、 地图数字化、遥感
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地形图
地形曲面几何特征
DEM数据采样策略与采样方法
采样的布点原则
合成孔径雷达干涉测量数据采集方法
机载激光扫描数据采集
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基于声波、超声波的DEM数据采集
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实例地形图数据获取
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实例数据
• 已有数据：地形地质图（mapgis工程，里 面包含等高线线数据，线数据里面不包含 属性值）
– 逼近面和实际地形曲面对应点之间满足关系式：
• 光滑性
– 光滑性和平顺性
DEM建立的一般步骤与方法
• 采用合适的空间模型构造空间结构； • 采用合适的属性域函数； • 在空间结构中进行采样，构造空间域函数
；
– 有限性，可计算性
• 利用空间域函数进行分析
规则DEM建立的基本思路
DEM内插方法
2. 地表3D(x,y,z) 与地上3D(x,y,z) ：大地测量、工程 测量、 GPS技术、地图数字化、摄影测量、激光 扫描技术 、SAR/InSAR、集成传感技术、 CT扫 描
direct三维地质建模方法及规范
5、地质建模的步骤：
一、数据准备 1、数据类型； 2、数据集成及质量检查；
数据集成----集成不同比例尺、不同来源 的井数据、地震数据、试井数据、二维图 形数据等，形成统一的储层建模数据库。
二、构造建模
1、建立断层模型； 2、建立层面模型； 3、建立网格模型；
数据检查----应用不同的统计分析方法对数 据进行检查。如直方图、散点图、三维显 示。
不同渗流单元的变化 裂缝空间展布 孔、渗、饱分布 单井储层特征 平面、剖面储层展布特征 三维空间储层分布特征
层次觃模 二维层模型：砂体剖面模型、平面模型 与维数 三维体模型：井组模型、砂体模型、参数模型、隔夹
层模型
3、三维地质建模的原则
1、多学科综合一体化建模---地震信息预测井间储层分布、测试及动态信息预测储 层的连通关系； 2、相控储层建模---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，分相进行井间插值或随机 模拟，进而建立储层参数分布模型。 。 3、等时建模---利用等时界面将沉积体划分为若干等时层，按层建模，同时针对不 同的等时层输入反映各自地质特征的不同的建模参数；储层建模过程中三维网块化 一般在层内进行 ； 4、成因控制储层相建模---在相建模时，应充分应用层序地层学原理及沉积相模式 来约束建模过程，依据层序演化模式及相模式（相序规律、砂体叠加规律、微相组
5、地质建模的步骤：
构造建模是三维储层地质建模的重要基础。主要内容包括三个方面：
第一，通过地震及钻井解释的断层数据，建立断层模型；
第二，在断层模型控制下，建立各个地层顶、底的层面模型； 第三，以断层及层面模型为基础，建立一定网格分辨率的等时三维地层网格体模型。
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1.三维网格模型建立
1.三维网格模型建立
三维网格模型建立包含以下七个步骤： 第一步：创建三维模型； 第二步：定义网格边界线； 第三步：骨架网格剖分； 第四步：主层（面）建立； 第五步：亚层（面）建立； 第六步：垂向网格划分； 第七步：建立地层模型。
1.三维网格模型建立
第一步：创建三维模型：选择三维模型右键“创建三维模型”
第三步：骨架网格剖分 （2）网格方向设置
网格的取向： 1）网格的取向应使其可靠地反映静动态参数主要变化方向上的特征； 2）网格应平行于主要渗透率方向； 3）网格应尽量与井排的主要驱替方向平行； 4）应注意网格不同取向带来的不同影响； 5）需要时可使用九点差分格式来克服由于网格取向带来的影响。
1.三维网格模型建立
第二步：定义网格边界线：打开二维视窗，显示井位及对应的断层模型，点 击断层模型，断层模型名称变粗后处于编辑状态即可设置网格线边界
1.三维网格模型建立
第三步：骨架网格剖分 （1）网格类型选择
矩形网格：所有单元网格的长、宽均相等，垂向连接顶 底网格点的网格面为垂直的。由于其计算速度快的特点, 一些大型油气田经常采用此网格类型.有研究认为正交网 格计算结果比其他网格精确.正交网格的数学描述也比较 简单。 角点网格：角点网格是目前应用较广的一种结构化网格 类型，网格位置能用i , j , k 定义，并且单元网格的长、 宽大小可变，垂向连接顶底网格点的网格面可以是倾斜。
提示：主层面一般指砂层组顶底面
1.三维网格模型建立
砂组顶面构造
层面插值操作界面
砂底面构造
1.三维网格模型建立
第五步：亚层（面）建立：模型右键—地层建模—亚层（面）建立 （在砂层组顶底面控制下创建小层的构造面）
提示：亚层面一般指砂层组内部的小层顶底面
1.三维网格模型建立
各小层构造面三维视图
地层范围：选择要插入的地层范围 插值顺序选择：从顶面往下、从底面往上、从顶底往中间 网格最小厚度：手动输入 体积校正方式：层厚度比例、各层等比例、累积到最后一个层 厚度计算方式：地层真厚度、地层垂直厚度、沿 Pillar 厚度 亚层建立过程中可采用地层厚度、厚度累加等进行约束
1.三维网格模型建立
第三步：骨架网格剖分 （3）网格数量设置
1）网格的数量应考虑研究的目的和模型的分辨程度。 2）提供足够的网格使模型能反映出相应尺度下的静态属性在空间的展布和变化情况，非均 质状况越严重、地质的认识越丰富细致，网格数应越多，比较精细时应能够对最小沉积微相在平 面和垂向上进行细致地刻划。 3）在涉及一种流体驱替另一种流体的油藏研究中，必须提供足够的网格以控制和跟踪流体 界面的运动。 4）在油田级的三维模拟中，同一层系的注采井间至少有三个网格。 5）如果油藏模拟的后续预测方案涉及加密井，那么在网格设计时还应事先预留出位置，以 保证注采井间至少有三个网格。 6）在进行只包括几口井的小规模研究中，井间至少有五个网格。 7）垂向网格的数量取决于模拟层段的数量。
1.三维网格模型建立
第三步：骨架网格剖分
模型右键—地层建模—骨架网格剖分
注意：骨架网格剖分需要选择断层模型、设置网格旋转角度及I、J方向网格间距、 断层面选择、趋势线选择。
1.三维网格模型建立
第三步：骨架网格剖分
骨架网格
拓扑网格
1.三维网格模型建立
第四步：主层（面）建立：模型右键—地层建模—主层（面）建立
第三步：骨架网格剖分 （2）网格方向设置
为了控制网格质量，使网 格沿主断层方向分布；或 给数模提供网格，需要对 断层周围的网格“Z”形处 理。为此软件提供了趋势 线、断块线、指定趋势线 上网格个数、“Z”形网格 剖分等功能
I方向趋势线
J 方 向 趋 势 线
I方向趋势线 J 方 向 趋 势 线
“Z”形网格剖分
三维储量计算 模型粗化 模型输出
储层三维地质建模
三维建模功能改进：
1）支持断层线、厚度趋势等约束地层模型创建； 2）新增按井、多边形、面局部网格加密功能； 3）优化井数据网格化功能； 4）全新的属性数据分析功能； 5）增加基于目标的河道随机建模； 6）全新的切片功能； 7）改进粗化功能，支持构造层面粗化。
数字化油藏表征工作平台 Direct V5
三维地质建模
北京泰隆兴业软件技术有限公司 北京瑞马能源科技有限公司
储层三维地质建模
断层建模 地层建模 属性建模
储层三维地质建模
三维地质模型定义
骨架网格剖分
地层建模
垂向网格剖分
三维建模流程图：
建立三维网格模型 建立沉积微模型
分析油气水分界限
建立储层参数模型 建立净毛比模型 建立油气水界面模型
1.三维网格模型建立
第三步：骨架网格剖分 （4）网格的尺寸
1）要考虑网格尺寸对所研究问题精细程度的影响。网格尺寸过大会使动静态参数在较大范围内平均化， 不利于参数分布的刻划，也使获取适当的相对渗透率曲线变得困难，而网格尺寸过小，模型的收敛性差，计 算需要的时间长，内存占用大。
2）优先考虑使用均匀网格。 3）注意注入井或其它位置上的低孔隙体积网格单元对时间步长带来的不利影响，在不使油藏特征发生畸 变以至损害模拟结果的前提下，应调整相邻网格单元的尺寸、形状或采用死孔隙体积的方法进行处理。 4）对于实际位置很近的井，应将它们设置成同网格的井。 5）在建立油田规模的非均匀直角坐标网格时，在主要变化方向上相邻网格单元的大小之比应不大于2， 在次要变化方向上应不大于3。 6）对于径向网格系统应按（4）式使半径以几何级数递增，以保证网格块之间的压力降相等。 7）径向网格最内部单元的半径要尽可能大一些，应大于或等于井筒半径。常数 值的大小可根据径向网格 总数和网格尺寸来确定，应在大于1小于2的范围内。 8）以模拟层段的地层厚度作为垂向网格的步长。 9）网格的尺寸应结合网格的数量一起来设计。