文摘

针对实时渲染的速度慢和贫困影响的大型水库地质网格模型,一个新的网格模型隐藏算法通过分析Eclipse水库存储格式网格模型,网格模型表示,和细胞排序规则,优化原有的网格数据,提高储层网格模型的渲染速度。本文算法在消除隐藏点和面临根据网格的拓扑关系,最后,只有可见的点和面临数据提取最终的视觉输入数据。通过三维可视化软件的实现储层地质模型和轨迹,验证隐藏算法的正确性和效率。在软件,首先,显示网格的数量是有效地减少了预处理,WPF的3 d图形技术和采用螺旋实现高效储层网格显示。不同规模储层模型的比较测试表明,该方法可以减少点和表面数据超过85%,显示速度优化的效果是显著的。3 d显示函数实现交互式漫游等功能,缩放,和储层模型的视角切换,真正揭示了再次地下开采的地质环境和钻孔信息,这有利于钻井解释和决策,提供了一个合理的钻井地质目标跟踪的钻井过程中,钻井方案和实现地质工程一体化的无缝连接。

1。介绍

地质工程集成,是一种有效的工作流程为非常规油气储层的勘探和开发,已成为业内广泛共识(1- - - - - -6]涵盖专业领域如地质、油藏、地球物理勘探、钻井、泥浆录井、试井、生产测试、石油和天然气生产,井下操作。“地质学”在这里并不特别参考地质学科的学科但通常指的是多学科综合研究工作集中在水库,包括储层特征、地质建模、等等(7- - - - - -12]。“工程”是指一系列的工程技术应用和解决方案优化钻井生产的勘探和开发的过程。在钻井过程中,三维工程地质数据被加载到一个统一的三维模型,以及地下空间的三维场景生动地显示通过软件显示,它可以建立一个良好的沟通渠道工程和地质专家和更好地实现多学科合作。这是地质工程的一个重要表现形式的集成。目前,水库三维可视化的理论研究和技术方法在中国仍在探索阶段。

储层地质模型的基础和核心是地质工程一体化的石油和天然气的勘探和开发。其基于储层三维地质模型可视化技术利用虚拟现实的特点来真正复制储层在地下空间的分布规律,和开发人员可以直观地研究复杂地质构造和分析探索的结果。成熟的大规模商业应用软件主要包含三维可视化建模模块。为了研究和利用地质研究成果在主流商业软件,有必要分析网格描述不同的软件的方法和编写相应的处理程序,实现高效的三维地质模型可视化。组织、装入和大型水库模型的可视化数据需要存储容量高,计算机的处理速度,绘图速度。当旋转和缩放进行交互式操作,计算数据量巨大,显示速度是缓慢的和不连续13- - - - - -16]。

摘要水库优化模型是根据地质工程集成的需要。通过分析储层模型的常用文件格式数据在Eclipse中,提取所需的数据,和网格消隐水库,文件数据的数量大大减少。同时,结合最新的3 d图形界面,传输的效率和显示储层模型的全面改善,满足需求的模型图和可视化平台建设大规模油藏地质资料。

实现网格消隐的模块化开发,首先读取文件,然后提取读取文件数据。数据提取后,判断是加工的脸是完全重复判断12点的坐标值。如果12值完全相同,面对重复;否则,它不能被重复。毕竟网评判的脸,显示和隐藏关系得到了所有的面孔。这个时候,只要显示表面上的点都需要显示的点,毕竟显示表面上的点显示,所有的点需要显示将显示,和之间的关系显示和隐藏点的清楚。在这个时候,会重复显示的点,因为一个点可能由多个显示脸使用。这些点需要不需要显示多次重复使用;他们只需要显示一次。因此,有必要安排自然数的显示点的顺序,和所有的显示点只安排一次。 After sorting, the point set is obtained. At the beginning, the coordinates of points are stored in double type, and the displayed surface is composed of 4 points with 3 values for each point, that is, 12 double type storage values. After the surface set is represented by the point set, a point is composed of four integers, that is, four int type values. It is self-evident that this processing improves the computational efficiency by 5 times and greatly improves the display effect.

2。储层模型数据格式

Eclipse是最常用的油藏数值模拟软件,所以水库部门通常可以在Eclipse中提供储层模型数据文件格式。首先,本文解释Eclipse模型和提取数据内容的文件格式和网格数据通过关键词根据属性显示在可视化,为下一步提供输入数据的下料优化。

Eclipse储层模型采用六面体网格,其基本单元是凸六面体。模型文件包含多个数据文件来描述不同的内容。数据文件类型如表所示1。

根据模型数据存储在部分关键词。当软件加载数据时,它可以确定后续数据的内容根据关键字当遇到相应的关键词。常见的关键词Eclipse如表所示2。

存储在文本格式的数据文件和二进制格式,其中以文本格式的数据文件可以直接由文本编辑器,容易阅读,但它不利于计算机处理,用大量的数据和处理效率低。二进制文件不能被直接由文本,但他们可以快速加载到电脑,用少量的数据,处理效率高。以下分别介绍。

2.1。文本格式

在Eclipse中把FGRID网格文件为例,如图1。

其基本格式是根据关键词分割;例如,维度关键字是用来描述维度,坐标关键字用于描述细胞的坐标,和角落关键字用于描述坐标的角落。因为文本格式可以直接阅读,它可以读取编程根据关键词的含义。

2.2。二进制格式

在Eclipse中有五种数据类型的二进制文件,如表所示3。

的主要观点是,Eclipse的二进制类型字节编码顺序文件大端字节,它不同于常用的x86处理器字节编码顺序小端字节序。如果采用x86处理器,字节顺序加载数据时需要逆转。一个完美的计算机程序可以确定CPU的编码顺序通过动态运行时字节顺序判断,以便动态地确定编码订单需要处理,这对跨平台开发尤为重要。

3所示。储层模型预处理

储层模型的网格数据是非常巨大的。在可视化过程中,如果直接显示所有网格,它将给显卡带来巨大的压力,和普通显卡很难达到显示要求。的基础上,分析储层地质网格数据的规则,提出了一种新的网格消隐算法,优化原始网格数据,编制三维可视化软件,实现互动功能,比如漫游、缩放,储层和视点切换模型在三维环境。分析后,有大量的闭塞网格的细胞之间的关系。在不影响显示效果的前提下的储层模型,重复的顶点和面临大量的3 d细胞是隐藏和简化,最后只有表面的分,脸可以达到相同的可视化显示的目的,同时,可以大大减少所需的数据显示,显示可以提高效率,可以减少对硬件的需求。

同时,大部分的数值模拟参数中使用的模型文件不需要可视化的过程,也是无效的,网络中传输的数据。通过预处理软件,提取所需的数据可视化、存储和传输的一种有效的方式,可以有效地存储和传输的数据量减少,效率可以提高。

储层模型的预处理主要包括两个方面,一个是消隐计算网格模型(17],另一种是消隐的高效存储结果。

根据储层地质模型网格的特点,提出了一个隐藏的算法基于拓扑关系的细胞,而实现快速隐藏计算通过一组预定义的数据点和飞机协会的关系。该方法快速、稳定,在实际应用中取得了令人满意的成果。以下是主要的算法的实现过程。

3.1。细胞六面体的定义

储层模型所描述的角落六面体网格。一个水库组成的网格NX×纽约×新西兰六面体(细胞)。这些细胞并非无序,但在有序的排列X,Y,Z的方向。因此,了解细胞的数量可以决定细胞的位置在整个网格及其邻近细胞。

首先,定义一个细胞,如图2。

如图所示,每个单元的六个面都是0,前线;1、背;2、左;3,对吧;4、;5-down, 8个顶点:上四个顶点编号从0到3逆时针顺序,和较低的四个顶点编号从4到7。

3.2。储层隐藏数据网格

本文隐藏算法消除隐藏点,根据网格的拓扑关系,面临的隐藏是指脸,四个顶点的两个六面体完全一致。算法的策略是解决的可见的点集和脸集有效的网格。首先,法官网格的有效性,算法扫描和计算根据X,Y,Z方向的细胞,法官六个面的的巧合和相邻的有效的网格,并消除了重叠的面孔和顶点可见性的脸。最后,只有可见的点和面临数据提取作为最终的输入数据可视化,在重合的点集还考虑处理问题点,从而获得一个有效的和简洁的消隐方法。

如图3,观察网格,如果相邻的四个顶点的坐标的面孔相邻网格完全重合,那么这两个脸可以隐藏,如果所有三面毗邻每个顶点是隐藏的面孔,点改为隐藏点,所以这一点的坐标值时不需要使用显示网格,且只有一个重合点需要保持可见。

3.2.1之上。储层隐藏数据网格

网格模型消隐算法的基本步骤如图所示4。(我)根据细胞的有效性,初始化和设置六个面的所有有效网格是可见的,和六个面的无效网格是无形的。(2)遍历每一个细胞 ,中( )。(3)确定当前单元格是有效的。如果它是有效的,继续下料计算;否则,转到步骤(2)。(iv)找到相邻,回来,和较低的细胞,分别, , ,和 ,确定的可见性面临3,1,5。如果相邻细胞是无效的,脸是可见的。否则,如果相邻的面孔,即。,2,0, and 4, do not coincide with this face, then both faces are visible; otherwise, they are invisible. Note that, in this step, the visibility of 2, 0, and 4 sides of adjacent cells has been confirmed, so the current cell only needs to judge the visibility of 3, 1, and 5 sides.(v)根据当前单元的六个面的的可见性,确定8个顶点的可见性,也就是说,如果所有三面毗邻每个顶点是无形的,关键是隐藏的;否则,关键是可见的。(vi)根据顶点的可见性,确定哪些顶点需要输出最终的点集。然而,在这个步骤中,需要考虑到顶点可能配合前面的单元顶点。为了避免输出重复的顶点,有必要比较左,前,和上顶点。只有当相邻顶点不一致,对应的顶点将输出,和每一个可见的顶点的索引将被记录在同一时间。(七)判断是否完成遍历。(八)所有可见的顶点都输出到最后一个点集,和每一个可见的脸是输出根据可见顶点的索引。对于每一个脸,只有四个顶点索引值的脸需要输出,最后结果是消隐后保存到数据文件。

3.2.2。高效消隐计算

为了使程序更简洁和高效,软件设计的一组计算表根据拓扑关系的细胞的快速计算。

表中的数据4用于面消隐,从中可以看出,只需要三步循环,和相邻的细胞可以找到相应的方向的增量数据我,j,J k,K在每一行。根据冲裁面指数和邻面指数,可以确定比较的面孔,能见度只有通过比较才能确定冲裁面顶点的顶点索引和相邻顶点索引。

是否在一个单元中顶点可以判断是否可见的可见性面临关键所在。从图可以看出观察每个顶点三脸上,如果脸是可见的,关键是可见的。表中的数据5用于计算顶点消隐。对于任何p在细胞中,0≤p≤7,其可见性只能通过观察来确定三个相邻的能见度在相应的表中的行。

3.2.3。优化下料的结果

基于上述计算,每个单元的可见和可见的点,但是这些面孔的顶点可能重叠。在可视化的过程中,重合点的数据会占用大量的内存显卡,所以有必要进一步优化。优化的目标是得到一组点集和一个脸,没有重合点的点集,和所有可见的脸可以用这些点。

首先,处理细胞。可见点被发现时,检查是否有重叠点相邻上部,前面,左右根据数据表所示6。如果没有重叠点,输出点的点集,并记录的索引值点集的点,也就是说,细胞的顺序属性;否则,使用索引值前面出现的点。

每组的数量代表的索引点可能是相邻的点上,前面,左细胞的细胞。如果不相邻的点对应的细胞,点设置为−1的索引。与这组常数,可以快速输出noncoincident点的点集的细胞。

上述处理后,优化的点集数据与消除重合点,唯一索引的四个顶点的坐标点集时,需要得到可见的脸表达。

3.3。存储消隐的结果

节省下料计算的结果作为一个数据文件有利于减少网络传输的数据量,易于编码和解析,并具有良好的自我描述和可伸缩性。

通过调查各种文本和二进制数据的格式,如XML、JSON、BSON, MsgPack,等等,MsgPack格式决定的基本格式,类似JSON格式的二进制格式,具有良好的自我描述和可扩展性。一般来说,数据量是XML和JSON的1/10的1/20。几乎所有的系统和开发语言提供支持MsgPack格式。

4所示。有效储层模型的可视化

4.1。储层数据的可视化映射

获取一组网格数据统一格式可视化是数据预处理的前置级科学计算可视化的过程,被称为数据操作。下一步是显示数据网格,包括视觉映射和绘制。研究和分析视觉映射方案,找到合适的图像显示效果和人机交互模式。

4.2。储层数据的视觉呈现

储层网格的绘制过程包括①基于数据绘制几何形状,包括网格和轨迹,②确定晶胞参数和颜色之间的关系,也就是说,细胞着色,③3 d对象的控制,如旋转、翻译、和扩展18]。

4.2.1。准备网格图

储层模型的显示的关键是网格处理和显示(19- - - - - -23]。有大量的数据在储层模型中,必须显示前预处理。网格是由一系列的六面体,大量细胞的连续和相互保护的关系;许多细胞的表面,看不见的,因为重叠。在可视化的过程中,显示这些重叠的表面是毫无意义的,只会增加显示的负担和影响性能。在预处理过程中,所有隐藏点,面临着需要消除根据细胞的拓扑关系,从而减少数据显示。

以一个中型模型为例,模型的大小是132×92×45 = 564300细胞,包括182104个有效的细胞,1092624点,和1092624年的脸。预处理后,可见点减少到171611,可见面临减少到153,如表所示7。

继承了MeshGeometryModel3D储层模型,允许开发人员指定位置,常见,纹理坐标信息。关键是通过MeshBuilder类,构造几何对象的关键属性是顶点位置,TriangleIndices,三角形法线,TextureCoordinates。储层网格是由一系列的建起,如图5一个四边形。

3 d图形的基本元素是三角形,四边形分成两个三角形 和 。法向量n是

材料是彩色条纹材料,材料的协调 是 在哪里单元格属性值,是最小的属性值,是属性值的最大值。

4.2.2。网格着色

颜色代码模块是整个三维可视化的基础模块,和颜色代码模块的设计直接决定了可视化效果。在可视化的过程中,相应的储层属性模型可以用不同的颜色表示,因为使用颜色可以更好地显示整个的趋势形成和分布的属性,它是更容易判断该地区的当前状态,所以它是非常重要的设计一个好的颜色编码系统。摘要网格是彩色的颜色代码。通过选择不同的颜色编码,网格可以用不同颜色的效果。颜色代码的基本概念是使用一组颜色值来表示数值,如常用的彩虹颜色代码。与此同时,本文还建立了其他颜色代码来满足不同的需求。效果如表所示8。

4.2.3。钻井眼轨迹图

三维显示的轨迹模型在水库中扮演一个重要组成部分(三维模型24]。这反映了轨迹模型通过三维可视化技术和网格模型,结合水库,不仅促进了水库和地质人员观察和分析利用井的井位置和井轨迹方向更直观,而且了解钻井深度和轨迹穿越的地层情况也带来方便后续轨迹设计和控制,制定发展计划,油田开发管理和决策。轨迹数据主要包括测量深度(MD),倾角(Dev)和方位(Azi)。如表所示9的空间坐标轨迹需要通过计算:北坐标x,东坐标y和垂直深度z,分别代表某一点的位移在南北方向的轨迹,东西方向,垂直方向相对于井口。

以井口为坐标原点,两个相邻测量点是递归地计算依次从井口。通过假设的三维曲线形状测量两点之间的部分,垂直Δ增量Z,南北Δ增量X和东西方Δ增量Y测量的计算部分,然后他们积累获得x,y,z,形成的轨迹是连接这些数据。在某些情况下,如果井轨迹数据稀疏,会有断线路直接连接,所以顺利轨迹可以通过空间圆弧插补或三次样条插值25]。

为单个的X,Y,Z是相对于其井口坐标。针对不同的井,井口的北坐标和东坐标和井口高度在地图上是不同的。如果多井数据被放置在同一坐标系中,所有的数据必须纠正一个统一的坐标系统。 : 在哪里衬套高度,是北井口地图的坐标,是东井口地图的坐标。

为了减少计算在实际开发中,可以使用相对坐标移动轨迹的井口位置通过翻译转换,这样可以充分利用GPU的计算。

4.2.4。三维转换

平移、旋转和缩放是基本三维转换,和公式可以用来表示每个转换。然而,当代表各种各样的连续转换,公式将变得非常复杂,更方便实现各种基本的转换和组合转换利用坐标变换矩阵。

视角转换类似于摄影成像原理,这是项目的三维几何空间到二维平面,透视图是非常接近人类的视觉。储层模型的可视化经常使用角度变换,可以得到更加真实的显示效果。

通过设置参数的“相机”,包括位置,向上的方向,定位、视角、平面附近,飞机,用户可以查看3 d场景从不同角度和距离,实现旋转、缩放、和翻译的整个场景,如图6。

5。有效储层模型的可视化方法,实现基于WPF

研究地质工程集成、工程和地质资料结合地下油藏的三维场景生动地显示通过可视化技术,可有效加强多学科交流,提高技术决策的效率,为钻井过程提供一个直观的技术手段。为了实现地质储层数据的可视化,第一步是加载模型文件,主要包括电网和属性数据。三维可视化软件开发与高性能显示大量的数据,这就需要高效的图形界面和组织数据的使用。开发的软件加载产生的网格之前隐藏算法。阅读Egrid文件是一个循环的过程。根据关键字数据段每次读取的数据段,和数据段的内容记录年代确定,进行不同的处理,直到所有数据片段阅读。

大多数以前的研究储层数据可视化是基于c++语言和OpenGL图形技术。商业软件是基于开放的发明家,一个先进的OpenGL的商业软件包,其中一些是直接用OSG或OpenGL开发的。Windows,因为目前主流桌面平台,可以提供非常强大的图形功能和提供了一个强大的直接3 d图形界面和一个强大的直接为WPF开发3 d图形界面,在游戏开发领域的领先地位。然而,由于历史原因,很少有研究储层基于直接三维数据可视化,并没有被报道。本文提出一种高性能三维可视化解决方案基于Windows Presentation Foundation (WPF)技术和ModelView-ViewModel MVVM设计模式和使用螺旋,举图形界面使用c#语言。它不仅可以满足要求的显示效率和效果也大大提高3 d的可用性控制运用MVVM模式,它可以很容易地嵌入在WPF应用程序。该模型具有重要意义的实现软件与更高的质量和更容易维护和迁移。

本文采用界面设计引擎WPF。净框架,它继承了框架元素的WPF派生类实现特定的绘图操作和合理的设计。螺旋工具包是一种先进的3 d在。net开发技术。它有一个图形之间的良好平衡性能和开发效率,可以满足大多数应用程序的需求。螺旋工具箱有两个版本的WPF和sharpdx,两者都可以用WPF完美整合。WPF架构如图7。

MVVM模式用户界面分为三个部分:模型、视图,视图模型根据不同的职责,使代码层次且易于维护和移植。视图层的主要功能是显示数据,由XAML。模型层主要是用来处理数据和业务逻辑。视图模型可以处理数据模型和业务逻辑视图在同一时间。MVVM的工作流逻辑结构如下:用户操作视图界面;视图接收用户的操作指令;操作指令发送给视图模型同时,如图8。视图模型更新模型的数据根据操作指令。在模型更新后,发送通知视图模型。视图模型接口更新指令发送给视图和视图调整视图界面。MVVM逻辑结构具有低耦合的特点,可重用性和可测试性。

这个软件开发严格按照MVVM模式的可视化功能是完全与用户界面和数据模型,和易用性和可维护性达到一个新的高度。

基于WPF技术和MVVM设计模式,隐藏网格的可视化功能实现通过使用高性能三维可视化解决方案的螺旋和举的图形界面,不仅能满足要求的显示效率和效果,但也大大提高3 d的可用性控制。

6。储层地质工程模型集成的应用程序

软件界面如图9(一)是模型参数选择界面,(b)进口文件接口,和(c)是彩条选择界面。软件可以显示20多属性储层模型,如上衣、深度、孔隙度、渗透率、净毛比。3 d显示的轨迹和储层模型在表27如图10。图10显示了视觉效果比较发达的软件和商业软件都没有发生。可以看出,本文所开发的软件是准确的和有效的在展示储层模型。为了减少无效的电网,加快显示速度,隐藏算法在前面的纸是用来显示储层模型。

三维图形显示的两件软件基本上都是相同的,但数据导入和绘画的时间是不同的。数据没有处理,需要很长时间来导入数据,并画出图形。根据这个例子中,大约需要半分钟数据导入计算机图像如图10;然而,数据简化后,进口数据量大大减少,进口时间也大大减少。大约需要10秒相同的模型导入到同一台计算机,和图像如图10是获得。从图可以看出10 (d)大减少,由于要处理的数据在画画,画整个过程时间大大减少,几乎可以快速导入的数据,和图形可以立即计算,大大促进了图形显示,提高了显示时间,提高显示效率。

还应该提到上述计算是要处理的数据量。事实上,里面有许多计算这些数据时实际的比较计算,所以计算所需的数据量远远高于上述获得的数据。处理和简化后,每个数据不重复,只有一次,所以不需要内部之间的计算数据,因此,实际计算和简化效果会更好。此外,随着网格数量的增加,例如,下一次,100×100×100网,简化的数量会更大,改善的效果会更明显。

图11显示了3 d的储层属性模型1和模型3不同网格颜色和背景颜色包括static-gross比率(NTG),孔隙度(PORO),垂直扩张+网格显示,网格旋转放大显示。

7所示。结论

(1)针对目前有效的可视化油藏模型的缺陷,基于分析数据格式和排序规则的储层地质模型网格,提出了储层地质模型网格消隐算法。这些基于拓扑关系的消隐算法极大地减少细胞参与最终的数量计算,提高下料效率。单元直接面对数字的排序完全消除了无形的网格内,避免大量的线和脸搜索计算。分类单元平面的深度,大量的十字路口和比较计算消隐算法中避免,和计算量大大减少,从而实现快速消隐的目标。减少三维可视化的计算机硬件的需求,提高显示效率。(2)储层模型的基础上,基于WPF的储层三维可视化软件开发,实现交互式操作,比如漫游、缩放,移动,和视点切换的储层模型,并取得了良好的结果。实际应用证明,该算法简单、快速,且稳定,这是一个更实际的地质数据网格算法隐藏,这为深入研究和应用奠定了坚实的基础地质工程集成技术。(3)Sharpdx和MVVM模式被用来开发3 d组件;WPF封装3 d开发相关技术,使得系统的开发更方便,可以有效地缩短开发周期。与传统的开发方法相比,性能,功能,易用性,和可维护性都大大提高。应用表明,该系统能够准确、实时可视化油藏模型数据和井轨迹和顺利进行,具有较高的实用价值。同时,所有的技术都是开源技术,不需要任何额外的成本,它提供了一种新的经济和高效的解决方案数据可视化在石油行业的应用。

数据可用性

使用的数据来支持这个研究的发现可以从第一作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。