GOCAD 软件三维地质建模方法

GOCAD 软件三维地质建模方法

1建模方法

GOCAD 三维地质建模主要包括两类：一类是构造模型（structural modeling）建模，一类是三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模。

（1）构造模型（structural modeling）建模建立地质体构造模型具有非常重要的意义。通过建立构造模型能够模拟地层面、断层面的形态、位置和相互关系；结合反映地质体的各种属性模型的可视化图形，还能够用于辅助设计钻井轨迹。此外，构造模型还是地震勘探过程中地震反演的重要手段。

（2）三维储层栅格结构（3D Reservoir Grid Construction）建模根据建立的构造模型，在3D Reservoir Grid Construction 中可以建立其体模型；同时地质体含有多种反映岩层岩性、资源分布等特性的参数，如岩层的孔隙度、渗透率等，可对这些物性参数进行计算和综合分析，得到地质体的物性参数模型。

当采样值在地质体内密集、规则分布时，

可以直接建立采样值到应用模型的映射关系，

把对采样值的处理转化为对物性参数的处理，

这样可以充分利用计算机的存储量大、计算速

度快的特点。

当采样值呈散乱分布，并且数据量有限时，

需要采用数学插值方法，拟合出连续的数据分

布，充分利用由采样值所隐含的数据场的内部

联系，精确的模拟模型中属性场的分布。

图1-1孔隙度参数模型分布图

2 建模流程

2.1数据分析

（1）钻孔、测井分布及数据分析

支持三维建模的数据主要为钻孔

和测井。由于对区域范围和建立三维地

质建模的精度要求不同，得对所得到的

钻孔、测井的分布和根据其取得的数据

进行分析和处理是的必要。根据钻孔、

测井的分布范围和稠密程度可以大致

确定地层的分布界限，对钻孔较少区域

采取补充钻探或者采用其它方法进行

处理。

图2-1由二维地质剖面图形成的三维连井剖面图（2）地质剖面

对于建立三维地质模型，只根据钻孔和测井是不够的，在长期的地质勘探中形成的地质剖面图，对建立三维地质模型具有重要的作用。对地质剖面进行矢量化形成ASCII文件，输入到GOCAD 中形成三维地质剖面，可以根据其提供的地层起伏、尖灭等对研究区进行建模，增加建模的精确度。

（3）参数分析

由钻孔、测井取样得到的地质参数如孔隙度、饱和容重、压缩系数、压缩模量等等，具有随机性和结构性：随机性指参数在特定点上取值不确定，杂乱无章，但参数总体取值服从一定概率分布规律的一种现象；

结构性指参数在空间分布上确定的、有规律的一种表现特征。根据建立不同的参数模型时，要对所选择的参数进行统计分析，使建立的参数模型更加合理。

2.2 插值方法

离散光滑插值根据数据分析得到的离散点建立各个岩层的曲面，并与建立的三维地质剖面进行对照，提取剖面与曲面相异处的点，作为控制点，经过离散光滑插值来拟合曲面，使建立的曲面符合已知数据，提高精确度。

空间数据的内插是通用CAD 和GIS 软件的进本功能但这两类软件使用的数据内插算法并不使用地质构造的数据内插。CAD 系统的数据插值目标是建立光滑、漂亮的曲线或曲面，不考虑空间对象本身具有的属性特征，以及这些属性同空间几何形态之间的关联，但仅使用与二维空间对象的插值，无法满足三维空间的插值需求，同时GIS 插值算法使用与连续表面的插值，对断裂等空间不连续现象的支持不足。

针对以上通过插值算法的不足，提出了针对地质建模特点的插值算法，即离散光滑插值算法（DSI）。DSI 类似于解微分方程的有限元方法，用一系列具有空间实体几何和物理特性、相互连接的空间坐标点来模拟地质体，已知节点的空间信息和属性信息被转化为线形约束，引入到模型生成的全过程，因而DSI 插值适用于自然物体的模拟。

DSI 技术的基本内容是，对一个离散化的自然体模型，建立相互之间联络的网络，如果网络上的点值满足某种约束条件，则未知节点上的值可以通过解一个线性方程得到。

2.3 建立三维地质模型

(1) 由已建立的各个岩层的曲面，在GOCAD 的workflow 中建立地质体的相关层面结构模型。

(2) 根据建立的层面结构模型，生成体模型（Sgrid），然后输入参数，建立物性模型。

GOCAD 软件以DSI 插值方法为基础，融合地质体形状的定性数据，提供了一种“地质体网格”的概念：一个地质体网格由边界和内部网格单元组成，其中边界由地质体的界面定义，内部网格单元代表地质体的内部组成，用来进行面向对象的随机模拟方法。

对于地质建模来说，利用有限的观测数据集合来进行地质体的物性随机模拟是非常重要的，该方法需要以下三步来完成：

①用确定性或者随机性方法定义一个由几何形态定义的三维地质体网格地质体的外壳；

②使用这个外壳来选择定位于地质体外壳内的三维网格的子集；

③对上述步骤②定义的子网格应用地质统计方法来模拟地质体内的物性参数变化。

2.4 地质统计分析

在GOCAD 软件中，地质统计主要分析数据的空间关系。根据输入的参数数据，进行空间数据分析，把分析得到的变量分析保存成文件，然后根据所选择的地质统计方法，如普通Kriging、简单Kriging、协同Kriging 等方法进行估计，最后利用软件提供的有序高斯（SGS）算法进行模拟，根据此，可以形成参数模型的随机模拟。