Геологическое моделирование - Geologic modelling

Программное обеспечение для геологического картирования, отображающее снимок экрана со структурной картой, созданной для газа глубиной 8500 футов и Масляный резервуар в поле Земли, Вермилионский приход, Эрат, Луизиана. Разрыв слева направо в верхней части контурная карта указывает на Линия неисправности. Эта линия разлома находится между синими / зелеными контурными линиями и фиолетовыми / красными / желтыми контурными линиями. Тонкая красная круглая контурная линия в центре карты указывает верхнюю часть нефтяного резервуара. Поскольку газ плавает над нефтью, тонкая красная контурная линия отмечает зону контакта газа и масла.

Геологическое моделирование, геологическое моделирование или же геомоделирование это Прикладная наука создания компьютеризированный представления частей Земли корка на основе геофизический и геологический наблюдения, сделанные на поверхности Земли и под ней. Геомодель - это числовой эквивалент трехмерного геологическая карта дополнено описанием физические величины в интересующей области.[1]Геомоделирование связано с концепцией общей модели Земли;[2] которая представляет собой междисциплинарную, совместимую и обновляемую базу знаний о недрах.

Геомоделирование обычно используется для управления природные ресурсы, определяя стихийные бедствия, и количественная оценка геологические процессы, с основными приложениями для масло и газовые месторождения, подземные воды водоносные горизонты и руда депозиты. Например, в нефтегазовая промышленность, реалистичные геологические модели необходимы в качестве входных данных для симулятор резервуара программы, прогнозирующие поведение горных пород при различных углеводород сценарии восстановления. Резервуар можно разработать и добыть только один раз; Поэтому ошибиться, выбрав участок с плохими условиями для развития, трагично и расточительно. Использование геологических моделей и моделирование коллектора позволяет инженеры-разработчики чтобы определить, какие варианты добычи предлагают наиболее безопасный и наиболее экономичный, эффективный и действенный план разработки для конкретного коллектора.

Геологическое моделирование - относительно недавняя дисциплина геология который объединяет структурная геология, седиментология, стратиграфия, палеоклиматология, и диагенез;

В 2-х измерениях (2D) геологическая формация или единица представлена ​​многоугольником, который может быть ограничен разломами, несогласиями или его поперечной протяженностью или обрезкой. В геологических моделях геологическая единица ограничена трехмерными (3D) триангулированными или сетчатыми поверхностями. Эквивалентом нанесенного на карту полигона является полностью замкнутая геологическая единица, использующая триангулированную сетку. Для целей моделирования свойств или флюидов эти объемы могут быть дополнительно разделены на массив ячеек, часто называемый воксели (объемные элементы). Эти 3D-сетки эквивалентны 2D-сеткам, используемым для выражения свойств отдельных поверхностей.

Геомоделирование обычно включает следующие этапы:

  1. Предварительный анализ геологического контекста изучаемой области.
  2. Интерпретация имеющихся данных и наблюдений в виде наборов точек или ломаных линий (например, «палочки разломов», соответствующие разломам на вертикальном сейсмическом разрезе).
  3. Построение структурной модели, описывающей основные границы горных пород (горизонты, несогласия, интрузии, разломы)[3]
  4. Определение трехмерной сетки с учетом структурной модели для поддержки объемного представления неоднородности (см. Геостатистика ) и решение Уравнения с частными производными которые управляют физическими процессами в геологической среде (например, распространение сейсмических волн, перенос жидкости в пористых средах).

Компоненты геологического моделирования

Структурный каркас

Учет пространственного положения основных границ формации, включая влияние нарушение, складывание, и эрозия (несоответствия ). Основные стратиграфические подразделения далее подразделяются на слои ячеек с различной геометрией по отношению к ограничивающим поверхностям (параллельно вершине, параллельно основанию, пропорционально). Максимальные размеры ячеек продиктованы минимальными размерами функций, которые необходимо разрешить (повседневный пример: на цифровой карте города местоположение городского парка может быть адекватно разрешено одним большим зеленым пикселем, но для определения местоположения баскетбольная площадка, бейсбольное поле и бассейн, нужно использовать гораздо меньшие пиксели - более высокое разрешение).

Тип скалы

Каждой ячейке в модели присвоен тип породы. В прибрежном кластическая среда, это может быть пляжный песок, морской верхняя часть берега песок, промежуточная энергия воды морской нижняя часть берега песок и более глубокие морские низкоэнергетические ил и сланец. Распределение этих типов горных пород в модели контролируется несколькими методами, в том числе полигонами границ карты, картами вероятности типов горных пород или статистическим размещением на основе достаточно близко расположенных скважинных данных.

Качество пласта

Параметры качества пласта почти всегда включают: пористость и проницаемость, но может включать измерения содержания глины, факторов цементирования и других факторов, влияющих на хранение и доставку флюидов, содержащихся в порах этих пород. Геостатистический методы наиболее часто используются для заполнения ячеек значениями пористости и проницаемости, соответствующими типу породы каждой ячейки.

Насыщение жидкости

3D конечная разница сетка, используемая в MODFLOW для моделирования потока грунтовых вод в водоносном горизонте.

Большинство рока полностью насыщенный с грунтовые воды. Иногда при определенных условиях часть порового пространства в породе занята другими жидкостями или газами. В энергетике масло и натуральный газ наиболее часто моделируются жидкости. Предпочтительные методы расчета насыщенности углеводородов в геологической модели включают оценку размера порового канала, плотности жидкостей и высоту ячейки над контакт с водой, поскольку именно эти факторы оказывают наибольшее влияние на капиллярное действие, который в конечном итоге контролирует насыщение флюида

Геостатистика

Важная часть геологического моделирования связана с геостатистика. Чтобы представить наблюдаемые данные, часто не на обычных сетках, мы должны использовать определенные методы интерполяции. Наиболее широко используемый метод - это кригинг который использует пространственную корреляцию между данными и предназначен для построения интерполяции с помощью полувариограмм. Чтобы воспроизвести более реалистичную пространственную изменчивость и помочь оценить пространственную неопределенность между данными, часто используется геостатистическое моделирование на основе вариограмм, обучающих изображений или параметрических геологических объектов.

Минеральные месторождения

Геологи, занимающиеся добыча полезных ископаемых и разведка полезных ископаемых использовать геологическое моделирование для определения геометрии и размещения минеральная отложения в недрах земли. Геологические модели помогают определить объем и концентрацию полезных ископаемых, до которых экономические ограничения применяются для определения экономической стоимости минерализация. Месторождения полезных ископаемых, которые считаются рентабельными, могут разрабатываться в мой.

Технологии

Геомоделирование и CAD разделяют много общих технологий. Программное обеспечение обычно реализуется с использованием технологий объектно-ориентированного программирования в C ++, Ява или же C # на одной или нескольких компьютерных платформах. Графический интерфейс пользователя обычно состоит из одного или нескольких окон 3D и 2D графики для визуализации пространственных данных, интерпретаций и результатов моделирования. Такая визуализация обычно достигается за счет использования графическое оборудование. Взаимодействие с пользователем в основном осуществляется с помощью мыши и клавиатуры, хотя 3D-указывающие устройства и иммерсивная среда может использоваться в некоторых особых случаях. ГИС (Географическая информационная система) также является широко используемым инструментом для управления геологическими данными.

Геометрические объекты представлены параметрическими кривыми и поверхностями или дискретными моделями, такими как полигональные сетки.[3][4]

Gravity Highs

Исследования в области геомоделирования

Проблемы, связанные с геомодельным покрытием:[5][6]

  • Определение подходящего Онтология для описания геологических объектов в различных интересующих масштабах,
  • Интеграция различных типов наблюдений в трехмерные геомодели: данные геологического картирования, данные скважин и их интерпретации, сейсмические изображения и интерпретации, данные потенциальных месторождений, данные испытаний скважин и т. Д.,
  • Более точный учет геологических процессов при построении модели,
  • Характеристика неопределенности в отношении геомоделей для помощи в оценке риска. Следовательно, геомоделирование тесно связано с Геостатистика и Теория обратной задачи,
  • Применение недавно разработанного многоточечного геостатистического моделирования (MPS) для интеграции различных источников данных,[7]
  • Автоматическая оптимизация геометрии и сохранение топологии[8]

История

В 70-х годах геомоделирование в основном состояло из автоматических методов 2D-картографии, таких как контурирование, реализованное как FORTRAN процедуры, общающиеся напрямую с графическое оборудование. Появление рабочих станций с 3D графика Возможности в течение 80-х породили новое поколение программного обеспечения для геомоделирования с графическим пользовательским интерфейсом, которое стало зрелым в 90-е годы.[9][10][11]

С момента своего создания геомоделирование в основном мотивировалось и поддерживалось нефтегазовой отраслью.

Программное обеспечение для геологического моделирования

Разработчики программного обеспечения создали несколько пакетов для целей геологического моделирования. Такое программное обеспечение может отображать, редактировать, оцифровывать и автоматически рассчитывать параметры, необходимые инженерам, геологам и геодезистам. Текущее программное обеспечение в основном разрабатывается и коммерциализируется поставщиками программного обеспечения для нефтегазовой или горнодобывающей промышленности:

Геологическое моделирование и визуализация
  • Пакет IRAP RMS
  • GeoticMine
  • Геомодельщик3D
  • DecisionSpace Geosciences Suite
  • Dassault Systèmes ГЕОВИЯ предоставляет Surpac, GEMS и Minex для геологического моделирования
  • GSI3D
  • Mira Geoscience обеспечивает GOCAD Mining Suite, программное обеспечение для трехмерного геологического моделирования, которое компилирует, моделирует и анализирует для достоверной интерпретации с учетом всех данных.
  • Seequent обеспечивает Чехия 3D геологическое моделирование и Геософт Программное обеспечение для 3D-моделирования GM-SYS и VOXI.
  • Maptek предоставляет Vulcan, модульную 3D-визуализацию программного обеспечения для геологического моделирования и планирования горных работ
  • Микромайн это комплексное и простое в использовании решение для разведки и проектирования рудников, которое предлагает интегрированные инструменты для моделирования, оценки, проектирования, оптимизации и составления графиков.
  • Обещание
  • Буревестник
  • Rockworks
  • SGS Genesis
  • Двигаться
  • SKUA-GOCAD
  • Программное обеспечение Datamine предоставляет Studio EM и Studio RM для геологического моделирования
  • Рабочий стол BGS Groundhog бесплатное программное обеспечение, разработанное Управлением геоаналитики и моделирования Британской геологической службы.
Моделирование подземных вод

Более того, отраслевые консорциумы или компании специально работают над улучшением стандартизации и функциональной совместимости баз данных по наукам о Земле и программного обеспечения для геомоделирования:

  • Стандартизация: GeoSciML Комиссией по управлению и применению геолого-геологической информации Международного союза геологических наук.
  • Стандартизация: RESQML (tm) от Energistics
  • Совместимость: OpenSpirit, автор: TIBCO (r)

Смотрите также

Рекомендации

  • Кевин Б. Спраг и Эрик А. де Кемп. (2005) Инструменты интерпретации для трехмерного структурно-геологического моделирования, часть II: Дизайн поверхности на основе разреженных пространственных данных http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1046957.1046969&coll=&dl=ACM
  • де Кемп, Э.А. (2007). Трехмерное геологическое моделирование при поиске полезных ископаемых. В: Гудфеллоу, У.Д., ред. Минеральные месторождения Канады: синтез основных типов месторождений, металлогения районов, эволюция геологических провинций и методы разведки: Геологическая ассоциация Канады, Отдел минеральных отложений, Специальная публикация 5, стр. 1051–1061. https://web.archive.org/web/20081217170553/http://gsc.nrcan.gc.ca/mindep/method/3d/pdf/dekemp_3dgis.pdf

Сноски

  1. ^ Маллет, Дж. Л. (2008). Численные модели Земли. Европейская ассоциация геологов и инженеров (EAGE Publications bv). ISBN  978-90-73781-63-4. Архивировано из оригинал на 2016-03-04. Получено 2013-08-20.
  2. ^ Фанчи, Джон Р. (август 2002 г.). Совместное моделирование Земли: методологии интегрированного моделирования коллектора. Gulf Professional Publishing (отпечаток Elsevier). С. xi – 306. ISBN  978-0-7506-7522-2.
  3. ^ а б Комон, Г., Коллон-Друайе, П., Ле Карлье де Веслуд, К., Сосс, Дж. И Визер, С. (2009), Трехмерное моделирование геологических структур на поверхности. Математические науки о Земле, 41(9):927–945
  4. ^ Маллет Ж.-Л. Геомоделирование. Серия прикладной геостатистики. Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-514460-4
  5. ^ Каумон, Г., К стохастическому изменяющемуся во времени геологическому моделированию (2010), Математические науки о Земле, 42(5):(555-569)
  6. ^ Перрин, М., Чжу, Б., Рейно, Дж. Ф. и Шнайдер, С. (2005), Приложения для геологического моделирования, основанные на знаниях, "Journal of Petroleum Science and Engineering", 47 (1–2): 89–104
  7. ^ Тахмасеби П., Хезархани А., Сахими М., 2012 г., Многоточечное геостатистическое моделирование на основе функций взаимной корреляции, Вычислительные науки о Земле, 16 (3): 779-79742
  8. ^ М. Р. Алверс, Х. Дж. Гётце, Б. Ламейер, К. Плонка и С. Шмидт, 2013 г., Достижения в трехмерном моделировании потенциального поля EarthDoc, 75-я конференция и выставка EAGE, включающая SPE EUROPEC 2013
  9. ^ История динамической графики В архиве 2011-07-25 на Wayback Machine
  10. ^ Происхождение программного обеспечения Gocad
  11. ^ Дж. Л. Малле, П. Жакмен и Н. Шейманов (1989). Проект GOCAD: Геометрическое моделирование сложных геологических поверхностей, SEG Expanded Abstracts 8, 126, Дои:10.1190/1.1889515

внешняя ссылка