油藏三维可视化类库的研究与实现

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本文搜集、研究、改进和扩充了现有的某些储层建模方法和可视化方法,并使用面向对象的方法封装它们,从而系统地建构了油藏三维可视化类库。 从最终用户的角度来看,他能够通过本软件快速建立油藏的三维分布图,使之对储层非均质性的描述和认识更合理,从而制订合理的油气田开发方案,达到提高油气采收率和油气产量的目的;从软件工程师和储层建模研究人员的角度来看,他能获得一个易于理解便于维护的、可重用可扩充的、高质量高效率的类库。利用先进的计算机技术,综合多学科知识与理论来构建适合于我国地质特性的油藏可视化类库,对提高油气采收率和油气产量将具有重要的意义。 本文的主要创新点如下: (1)提出了油藏三维可视化类库的整体架构。该架构引入了MVC(Model-View-Control)控件设计理念。该架构由储层可视化建模类库、向量数学类库和三维显示类库三大主体部分组成。目前储层建模系统所采用的算法,大多是采用面向过程的思想实现的,不利于理解、维护和推广;最近也有一些文献在一定程度上开始在储层建模中引入面向对象的思想(如斯坦福大学的GSLib类库),但还没有文献采用纯面向对象的思想对储层建模系统进行全面的设计和规划。本文采用纯面向对象的思想,来构建系统化的油藏可视化类库。经验表明,面向对象方法有利于对系统的理解、维护、重用和扩充; (2)建立了储层可视化建模类库。该类库采用面向对象的思想封装了克里金、序贯高斯、指示模拟、随机游走等主要建模算法。根据建模步骤,构建了构造建模类、沉积相建模类、物性建模类。为方便数据交换,还构建了通用的数据接口类。软件质量度量及应用结果表明,该类库有较好的综合质量; (3)针对河流相储层建模,提出了一套新的随机游走建模方法。与以往的随机游走方法相比,该算法在随机游走概率的设计上有很大的改进。本方法通过井位样本点和地质条件分析河道相点之间的相关性,从而建立从一个网格节点向其它网格节点迁移的非均等转移概率,通过抽样获得河流主水道,以此为基础建立河流微相体系。该方法能适应油田开发前期井网较稀的条件,并随着井网的加密,模型的精度能不断提高。与指示模拟相比,随机游走建模方法能保持更好的连续性,从而展现出更真实的河型; (4)建立了向量数学类库。该类库将向量数学中常用的对象分为元组、向量和矩阵三种类型,并对它们的功能作了严格的区分。通过运算符重载,该类库给用户带来了直观地书写数学表达式的效果。为避免像元组与三元组这样具有相似运算功能的对象在实现时的代码重复,本类库采用继承关系来实现它们。同时采取措施避免了由继承关系引起的混合运算中的强制类型转换。对关键算法进行了算法分析和严格测试。通过和一些开源类库对比表明,本类库功能更完善,效率更高,使用更方便。 (5)建立了针对储层建模这一特殊问题的三维显示类库。该类库主要包括几何形体类、形体分组类、几何变换类、光照材质类等。在构建三维类库这个课题上,Java3D是一个很好的样例,已经作为本文重要的参考,然而,Java3D在虚拟机中以解释的方式执行,效率偏低。同时针对储层建模这一具体问题,其三维显示又有其特殊性。 故本文采用C#语言重构三维显示类库,以便于更方便地运用于储层建模。应用表明,该类库使用方便,易于理解,且具有通用性。
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