Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Программное обеспечение для геологического картирования, отображающее снимок экрана со структурной картой, созданной для газового и нефтяного резервуара глубиной 8500 футов на месторождении Земля, округ Вермилион , Эрат, Луизиана . Зазор слева направо в верхней части контурной карты указывает линию разлома . Эта линия разлома находится между синими / зелеными контурными линиями и фиолетовыми / красными / желтыми контурными линиями. Тонкая красная круглая контурная линия в середине 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 геомоделирование - это прикладная наука о создании компьютеризированных представлений частей земной коры на основе геофизических и геологических наблюдений, проводимых на поверхности Земли и под ней. Геомодель - это числовой эквивалент трехмерной геологической карты, дополненной описанием физических величин 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 природными ресурсами , выявления опасных природных явлений и количественной оценки геологических процессов с основными приложениями к месторождениям нефти и газа, подземным водоносным горизонтам и рудным месторождениям. Например, в нефтегазовой отрасли реалистичные геологические модели требуются в качестве входных данных для программ моделирования коллектора , которые прогнозируют поведение горных пород в условиях различных углеводородов.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 моделирования коллектора позволяет инженерам-разработчикам определить, какие варианты добычи предлагают наиболее безопасный и наиболее экономичный, эффективный и действенный план разработки для конкретного коллектора.

Геологическое моделирование - относительно недавний раздел геологии, который объединяет структурную геологию , седиментологию , стратиграфию , палеоклиматологию и диагенез ;

В 2-мерном (2D) измерении геологическая формация или единица представлена ​​многоугольником, который может быть ограничен разломами, несогласиями или его латеральной протяженностью или культурой. 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 жидкости эти объемы могут быть дополнительно разделены на массив ячеек, часто называемых вокселями (объемными элементами). 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 уравнений в частных производных, которые управляют физическими процессами в геологической среде (например, распространение сейсмических волн , перенос жидкости в пористой среде).

Компоненты геологического моделирования [ править ]

Структурный каркас [ править ]

Включая пространственное положение основных границ формации, включая эффекты разломов , складчатости и эрозии ( несогласия ). 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 камня [ править ]

Каждой ячейке в модели присвоен тип породы. В прибрежной обломочной среде это может быть пляжный песок, морской песок с высокой водной энергией в верхней части берега , морской песок со средней энергией воды в нижней части берега и более глубокий морской ил и сланец с низким уровнем энергии . 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 коллектора [ править ]

Параметры качества коллектора почти всегда включают в себя пористость и проницаемость , но могут включать измерения содержания глины, факторов цементации и других факторов, которые влияют на хранение и доставку флюидов, содержащихся в порах этих пород. Геостатистические методы наиболее часто используются для заполнения ячеек значениями пористости и проницаемости, соответствующими типу породы для каждой ячейки.

Насыщение жидкости [ править ]

Трехмерная сетка конечных разностей, используемая в MODFLOW для моделирования потока грунтовых вод в водоносном горизонте.

Большинство рока полностью насыщенный с подземными водами . Иногда при определенных условиях часть порового пространства в породе занята другими жидкостями или газами. В энергетике чаще всего моделируются нефть и природный газ . Предпочтительные методы расчета насыщенности углеводородов в геологической модели включают оценку размера порового канала, плотности флюидов и высоты ячейки над контактом с водой , поскольку эти факторы оказывают самое сильное влияние на капиллярное действие , которое в конечном итоге контролирует флюидонасыщения.

Геостатистика [ править ]

Важная часть геологического моделирования связана с геостатистикой . Чтобы представить наблюдаемые данные, часто не на обычных сетках, мы должны использовать определенные методы интерполяции. Наиболее широко используемый метод - 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 [ править ]

Геологи, занимающиеся добычей полезных ископаемых и разведкой полезных ископаемых, используют геологическое моделирование для определения геометрии и размещения залежей полезных ископаемых в недрах земли. Геологические модели помогают определить объем и концентрацию полезных ископаемых, к которым применяются экономические ограничения для определения экономической ценности минерализации . Минеральные месторождения, которые считаются рентабельными, могут быть разработаны в шахту .

Технология [ править ]

Геомоделирование и САПР имеют много общих технологий. Программное обеспечение обычно реализуется с использованием технологий объектно-ориентированного программирования на C ++ , Java или 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 графического оборудования . Взаимодействие с пользователем в основном осуществляется с помощью мыши и клавиатуры, хотя в некоторых конкретных случаях могут использоваться 3D-указывающие устройства и иммерсивные среды . 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 [ править ]

Проблемы, относящиеся к геомодельному покрытию: [5] [6]

  • Определение подходящей онтологии 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. Поэтому геомоделирования имеет тесную связь с Геостатистика и обратной задачи теории ,
  • Применение недавно разработанного многоточечного геостатистического моделирования (MPS) для интеграции различных источников данных, [7]
  • Автоматическая оптимизация геометрии и сохранение топологии [8]

История [ править ]

В 70-х годах геомоделирование в основном состояло из автоматических методов 2D-картографии, таких как построение контуров, реализованных в виде подпрограмм FORTRAN , напрямую взаимодействующих с оборудованием для построения графиков . Появление рабочих станций с возможностями трехмерной графики в 80-х годах привело к появлению нового поколения программного обеспечения для геомоделирования с графическим пользовательским интерфейсом, которое стало зрелым в 90-х годах. [9] [10] [11]

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

Программное обеспечение для геологического моделирования [ править ]

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 GEOVIA предоставляет Surpac, GEMS и Minex для геологического моделирования
  • GSI3D
  • Mira Geoscience предоставляет GOCAD Mining Suite , программное обеспечение для трехмерного геологического моделирования, которое компилирует, моделирует и анализирует для достоверной интерпретации, которая учитывает все данные.
  • Seequent предоставляет программное обеспечение для трехмерного геологического моделирования Leapfrog и программное обеспечение для трехмерного моделирования Geosoft GM-SYS и VOXI.
  • Maptek предоставляет Vulcan, модульную трехмерную программную визуализацию для геологического моделирования и планирования горных работ.
  • Micromine - это комплексное и простое в использовании решение для разведки и проектирования рудников, которое предлагает интегрированные инструменты для моделирования, оценки, проектирования, оптимизации и планирования.
  • Обещание
  • Буревестник
  • Rockworks
  • SGS Genesis
  • Двигаться
  • SKUA-GOCAD
  • Datamine Software предоставляет Studio EM и Studio RM для геологического моделирования
  • Бесплатная программа BGS Groundhog Desktop, разработанная Управлением геоаналитики и моделирования Британской геологической службы.
Моделирование подземных вод
  • ПОТОК
  • FEHM
  • MODFLOW
  • GMS
  • Визуальный MODFLOW
  • ZOOMQ3D

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 от TIBCO (r)

См. Также [ править ]

  • Численное моделирование (геология)
  • Нефтяная инженерия
  • От сейсмики до моделирования

Ссылки [ править ]

  • Болдук, AM, Риверин, Миннесота, Лефевр, Р., Фаллара, Ф. и Паради, С.Дж., 2006. Eskers: À la recherche de l'or bleu. La Science au Québec: http://www.sciencepresse.qc.ca/archives/quebec/capque0606f.html
  • Фор, Стефан, Годи, Стефани, Фальяра, Франсин и Трепанье, Сильвен. (2011). Сейсмическая архитектура архейской североамериканской мантии и ее связь с алмазоносными кимберлитовыми месторождениями. Экономическая геология, март – апрель 2011 г., т. 106, с. 223–240. http://econgeol.geoscienceworld.org/content/106/2/223.abstract
  • Фаллара, Франсин, Лего, Марк и Рабо, Оливье (2006). Трехмерное интегрированное геологическое моделирование в субпровинции Абитиби (Квебек, Канада): методы и приложения. Разведка и горная геология, Том. 15, №№ 1–2, с. 27–41. http://web.cim.org/geosoc/docs/pdf/EMG15_3_Fallara_etal.pdf
  • Берг, Р.К., Мазерс, С.Дж., Кесслер, Х. и Кифер, Д.А., 2011. Сводка текущего трехмерного геологического картирования и моделирования в Геологической службе, Шампейн, Иллинойс: Геологическая служба штата Иллинойс, циркуляр 578. https: / /web.archive.org/web/20111009122101/http://library.isgs.uiuc.edu/Pubs/pdfs/circulars/c578.pdf
  • Тернер, AK; Гейбл, К. (2007). «Обзор геологического моделирования. В: Трехмерное геологическое картирование для приложений подземных вод, Расширенные тезисы семинара» (PDF) . Денвер, Колорадо. Архивировано из оригинального (PDF) 21 ноября 2008 года.
  • Кесслер, Х., Мазерс, С., Напье, Б., Террингтон, Р. и Собиш, Х.-Г. (2007). «Настоящее и будущее строительство и поставка трехмерных геологических моделей Британской геологической службой» .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) (Ежегодное собрание GSA в Денвере. Плакат)
  • Wycisk, P., Gossel W., Schlesier, D. & Neumann, C. (2007). «Интегрированное 3D-моделирование подземной геологии и гидрогеологии для управления городскими подземными водами» (PDF) . Международный симпозиум по новым направлениям в управлении городскими водными ресурсами. Архивировано из оригинального (PDF) 17 декабря 2008 года.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  • Кесслер, Х., Мазерс, С., Леллиотт, М., Хьюз, А., Макдональд, Д. (2007). «Строгие трехмерные геологические модели как основа для моделирования подземных вод. В: Трехмерное геологическое картирование для приложений подземных вод, Расширенные тезисы семинара» (PDF) . Денвер, Колорадо. Архивировано из оригинального (PDF) 03 декабря 2008 года.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  • Мерритт, Дж. Э., Монаган, А., Энтвисл, Д., Хьюз, А., Кэмпбелл, Д. и Браун, М. (август 2007 г.). «Трехмерные модели с атрибутами для решения проблем окружающей среды и инженерных наук о Земле в зонах восстановления городов - тематическое исследование в Глазго, Великобритания. In: First Break, Special Topic Environment and Engineering Geoscience» (PDF) . С. Том 25, стр. 79–84.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )[ постоянная мертвая ссылка ]
  • Кевин Б. Спраг и Эрик А. де Кемп. (2005) Инструменты интерпретации для трехмерного структурного 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, EA (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 [ править ]

  1. Перейти ↑ Mallet, JL (2008). Численные модели Земли . Европейская ассоциация геологов и инженеров (EAGE Publications bv). ISBN 978-90-73781-63-4. Архивировано из оригинала на 2016-03-04 . Проверено 20 августа 2013 .
  2. ^ Fanchi, Джон Р. (август 2002). Совместное моделирование Земли: методологии комплексного моделирования коллектора . Gulf Professional Publishing (отпечаток Elsevier). С. xi – 306. ISBN 978-0-7506-7522-2.
  3. ^ a b Комон, Г., Коллон-Друайе, П., Ле Карлье де Веслуд, К., Сосс, Дж. и Визер, С. (2009), Поверхностное трехмерное моделирование геологических структур, 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. ^ Комон, Г., К стохастическому изменяющемуся во времени геологическому моделированию (2010), Mathematical Geosciences , 42 (5) :( 555-569)
  6. ^ Перрин, М., Чжу Б., Rainaud, JF и Шнайдер, S. (2005),знаниях приложений для геологического моделирования, "Журнал нефтяной науки и техники", 47 (1.2): 89-104
  7. ^ Тахмасеби, П., Хезархани, А., Сахими, М., 2012, Многоточечное геостатистическое моделирование на основе функций взаимной корреляции , Computational Geosciences, 16 (3): 779-79742
  8. ^ MR Alvers, HJ Götze, B. Lahmeyer, C. Plonka и S. Schmidt, 2013, Достижения в 3D-моделировании потенциального поля EarthDoc, 75-я конференция и выставка EAGE, включающая SPE EUROPEC 2013
  9. ^ История динамической графики, заархивированная 25 июля 2011 г. на Wayback Machine
  10. ^ Происхождение программного обеспечения Gocad
  11. ^ JL Маллет, П. Jacquemin и Н. Cheimanoff (1989). Проект GOCAD: геометрическое моделирование сложных геологических поверхностей, SEG Expanded Abstracts 8, 126, DOI : 10.1190 / 1.1889515

Внешние ссылки [ править ]

  • Геологическое моделирование в Британской геологической службе