三维建模

三维模型油田开发地质研究工作中，目前还没有十分有效、先进的技术。油藏地质研究还主要依靠手工编制的厚度图、油藏剖面图、连通图等。十分需要新的技术的补充与提高。在整个开发阶段地质研究工作中，唯一可以称为新技术的就是三维建模。因此三维建模完全可以在开发阶段地质研究中起到更为突出的作用。实际上，三维建模应该，也完全可以成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术。

现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。

自上世纪五十年代马特龙把地质统计学引用地质研究以来，地质统计学就成了地质建模的核心。但是几十年的实际应用也表明，单纯依靠地质统计学是不能把三维建模更深入的引入到油田的开发生产中的。

如何更多的发挥三维建模技术的作用，真正使其成为油藏开发阶段油藏精细描述和生产措施部署的核心技术是每一个从事三维建模工作的人必须经常琢磨的问题。

严格的讲，三维建模已经不能算是很新的技术，在国外，地质建模已经发展了几十年，中国自上世纪80年代末开始引入EsrthVision以来，也已经发展了快二十年。

autocad三维建模—长方体目前，在市场上可以看到许多优秀建模软件，比较知名的有3DMAX,^[1]

SoftImage, Maya,UG以及AutoCAD等等。它们的共同特点是利用一些基本的几何元素，如立方体、球体等，通过一系列几何操作，如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何场景。利用建模软件构建三维模型主要包括几何建模(Geometric Modeling)、行为建模(KinematicModeling)、物理建模(Physical Modeling)、对象特性建模(Object Behavior)以及模型切分(Model Segmentation)等。其中，几何建模的创建与描述，是虚拟场景造型的重点。

基于图像的建模和绘制(Image-Based Modeling andRendering,IBMR)是当前计算机图形学界一个极其活跃的研究领域。同传统的基于几何的建模和绘制相比，IBMR技术具有许多独特的优点。基于图像的建模和绘制技术给我们提供了获得照片真实感的一种最自然的方式，采用IBMR技术，建模变得更快、更方便，可以获得很高的绘制速度和高度的真实感。

IBMR的最新研究进展已经取得了许多丰硕的成果，并有可能从根本上改变我们对计算机图形学的认识和理念。由于图像本身包含着丰富的场景信息，自然容易从图像获得照片般逼真的场景模型。基于图像的建模的主要目的是由二维图像恢复景物的三维几何结构。由二维图像恢复景物的三维形体原先属于计算机图形学和计算机视觉方面的内容。

由于它的广阔应用前景，如今计算机图形学和计算机视觉方面的研究人员都对这一领域充满兴趣。与传统的利用建模软件或者三维扫描仪得到立体模型的方法相比，基于图像建模的方法成本低廉，真实感强，自动化程度高，因而具有广泛的应用前景。

三维激光扫描三维扫描仪(3 Dimensional Scanner)又称为三维数字化仪(3 Dimensional Digitizer)。它是当前使用的对实际物体三维建模的重要工具之一。它能快速方便的将真实世界的立体彩色信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了有效的手段。

它与传统的平面扫描仪、摄像机、图形采集卡相比有很大不同：首先，其扫描对象不是平面图案，而是立体的实物。其次，通过扫描，可以获得物体表面每个采样点的三维空间坐标，彩色扫描还可以获得每个采样点的色彩。某些扫描设备甚至可以获得物体内部的结构数据。而摄像机只能拍摄物体的某一个侧面，且会丢失大量的深度信息。最后，它输出的不是二维图像，而是包含物体表面每个采样点的三维空间坐标和色彩的数字模型文件。这可以直接用于CAD或三维动画。

彩色扫描仪还可以输出物体表面色彩纹理贴图。早期用于三维测量的是坐标测量机(CMM)。它将一个探针装在三自由度(或更多自由度)的伺服装置上，驱动探针沿三个方向移动。当探针接触物体表面时，测量其在三个方向的移动，就可知道物体表面这一点的三维坐标。控制探针在物体表面移动和触碰，可以完成整个表面的三维测量。其优点是测量精度高；其缺点是价格昂贵，物体形状复杂时的控制复杂，速度慢，无色彩信息。人们借助雷达原理，发展了用激光或超声波等媒介代替探针进行深度测量。测距器向被测物体表面发出信号，依据信号的反射时间或相位变化，可以推算物体表面的空间位置，称为“飞点法”或“图像雷达”。

 三维建模由于地质体的复杂性，三维地质模型中的不确定性是固有的，不可回避的。面对不确定性，擅长地质统计学的专家更喜欢从统计的角度对不确定性进行分析和评价。这在油藏整体评价阶段是正确的，但当我们把三维地质模型直接应用于生产的时候，又是远远不够的。例如从统计学的角度，可以利用随机模拟技术得到多个实现，通过多个实现的分析，对不确定性进行分析和评价。但对于生产来说，我们有可能根据多个实现钻探多套开发井网吗？生产需要的是一个确定的模型。因为生产方案只能有一个，生产措施方案只能有一套，钻探井位也只能有一套。

我们也可以计算出一个最大概率的模型做为最终的结果。但这个最大概率模型就真的更接近于地质体的实际状况吗？有生产经验的人都可以很容易的给与否定的回答。因此要想让地质模型能够被直接从事油藏开发生产的技术人员所接受，更合理的出路是想办法（通过更为充分的基础地质研究和基础数据的应用）尽量降低模型的不确定性。从而为生产方案提供一个更为合理可靠的（而不是多个等概率的）参考依据。

要想做到这一点，出路显然不在于更为合理的计算方法和计算参数上 ，而是更为充分合理的应用地质、物探基础数据。

与基础地质研究的结合

若要将三维建模技术直接应用到油藏开发生产，必须也能够与油藏地质研究相结合。

下面的图片是一个华北油田的例子。我认为是一个将三维建模直接应用于生产研究的很好的例子。

创建由于渤海湾盆地沉积、构造的复杂性，在许多区块地层对比是一个很大的难题，尤其是断点的对比，出现50m左右的误差是很平常的事。但断点对比的不准确，会直接影响到断层两侧油藏关系的认识，并进而影响到生产措施的实施。在利用最初的地层对比方案建立断层模型的时候发现，两条主要断层的断点是分散在断层模型两侧的，显然这是由于地层对比的误差所导致的。对于常规建模工作来说，我们完全可以不必考虑所有的断点，只要根据多数断点建立起一个平均的断面就可以。如果出现不准确的问题，哪是地层对比人员的事，不是我们的责任。但油田采油厂的人从生产要求的角度出发，采用了断层建模与地层对比相交互的方法。即通过Petrel的断层模型找出与断层面不吻合的断点，然后对断点进行重新对比。经过多次的反复，最终将所有的断点都收敛到了一个断面上。其结果不仅使断层模型更为准确，也帮助解决了地层对比工作中长期存在疑问。从而使建模技术很快的被油田一线生产人员所接受和喜爱。

通常，在如何评价地质模型的可靠性方面更多的是从地质统计学的角度进行研究，例如储量计算、多实现的统计分析等，但这些都只是数字上的计算，从建模理论和纯学术研究的角度并无不可。但如果让生产上认可我们所建立的模型，并将模型应用到生产中去，就不能只是这些统计上的数字，因为有生产经验的人都知道计算概率大的模型并不一定是与地下地质情况最吻合的模型。检验的最好标准与生产动态数据进行对比，模型必须与油藏的生产情况相吻合。

一个单砂体模型，总厚仅15m，内部有一些泥质夹层，。模型完成后将过井剖面与生产曲线进行了对比。从生产曲线反映出，由于井轨下面的夹层隔挡，虽然井轨离油水界面很近，但并没有形成水锥，产油量和含水都比较稳定，而相邻无夹层井区含水上升很快，形成了水锥。从而证明了夹层的可靠性。

模型计算时采用了最普通的SEquence Indicator方法。但在前期的基础工作上做了大量的工作。包括：沉积韵律层的细分与对比（15m的砂层被细分为三个韵律层）、精细的地震解释、测井曲线的重新处理、砂体的细致识别与划分（综合了岩芯、电测、试油等）、地震属性的分析与标定、模拟计算中地震属性参数的合理应用等。这从另一方面也说明，模型的可靠性并不是靠统计计算的各种分析得到的，而是靠大量的扎实的基础地质研究工作。

三维建模在储层描述中的应用

三维建模主要应用于开发阶段的油藏静态描述，在储层预测方面起到的作用有限。去年有机会在一个海上的项目里试验了一下，感觉有一定的效果。这里主要想说明只要建模技术得到恰当的应用，可以得到更广泛的成果。这个工区有高分辨三维地震，并进行了反演，并根据反演进行了储层预测。在反演数据体的基础上通过建立三维地质模型，发现对曲流河砂体的描述更为合理准确。

这个工区面积50平方公里左右，只有14口钻井，但三维地震分辨率较高。由于三维地震对曲流河道已经有一定的反映，河道的分布已经是一个确定性的问题，因此采用了确定性的Kriging插值算法，同时通过Co-Kriging利用三维地震反演体对计算进行了条件约束。我也用随机模拟计算过，效果不如Kriging好，说明随机模型也不总是最好的算法

下图中左面为直接根据反演数据提取出的砂体，右面为根据模型提取的砂体。可以看出曲流河砂体得到更清楚的描述。建模过程中最大的难点是建立准确的速度场，使测井曲线与三维地震十分准确的对应。这又一次说明了基础工作在建模过程中的重要性。

在这个实例中我感觉主要改进的是数据在空间上的平衡。三维地震是采集的原始数据，因此应该是可靠的。但受采集条件和处理参数的影响，数据在空间上的统一性较差，通过以归一化的测井曲线进行校正，使数据在空间上得到了有效的平衡，从而使砂体反映的更清楚。

最初的想法来源于对反演处理的一个疑问。在反演处理中提高分辨率的方法主要是利用基于模型的反演。但问题是目前的反演软件中，初始模型的建立也是通过测井曲线的插值，而且这种插值是一种比较简单的数学插值，插值过程中反而没有地震参数的参与。这就导致一个矛盾，如果模型的权重比较小，分辨率就提不上去，如果模型的权重大了，虽然分辨率得到了提高，但很可能会失真，因为初始模型来自于简单的数学插值。而在地质模型的计算中，却可以有效的利用地震数据的空间分布特征。正好弥补了反演技术中的不足。

希望以后有机会能做进一步的试验，把地质模型再做为反演处理中的初始模型，相信反演出的结果会更为可靠、合理。

为重振美国经济，总统奥巴马2月份提交了一份高达3.8万亿美元的2011财年预算草案，不仅创下新的财政预算和赤字纪录，而且由于“预算不足”，草案中还削减了许多暂不影响美国国家安全的尖端技术项目，其中就包括2020年前重返月球并建立永久月球站点的 “星座计划”。

奥巴马此举引来了不少美国政要的质疑，但此间又有分析人士指出：就美国国家航空航天局而言，早夭的“星座计划”虽然是个杯具，但该项目节留下来的钱仍可以用于支持另一项“机器人空间计划”以及其他一些创新技术的开发。

果然，通用与美国国家航空航天局近日宣布将联手合作，加速开发新一代机器人宇航员及其在汽车和航天领域的相关应用技术。

第一代机器人宇航员是10年前由美国国家航空航天局与美国国防部高等研究计划局联合研制的。机器人宇航员能够代替人类完成很多危险或异常精细的太空舱外作业，并提高人类对太空探索和建设能力。