[發明專利]基于復合網格的三維地質體構造建模方法與系統

有效

• 申請號: 201310130973.2
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103236088A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 趙明偉;袁鋼輝;矯樹春;齊建軍
• 申請（專利權）人: 北京金陽普泰石油技術股份有限公司
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及計算幾何以及三維地質建模領域，尤其涉及一種基于復合網格的三維地質體構造建模方法與系統，具體的講是一種生成相輔相成的兩套網格體系的方法與系統，可以模擬任意復雜的地形，并且可以進行給定坐標位置的網格快速查詢與定位。

背景技術

計算網格的生成技術一直都是石油勘探開發領域的重要分支，它奠定了很多工作的基礎，例如：等值線算法，三維地質構造建模，油藏數值模擬等。計算網格總體上分為兩大類：結構網格和非結構網格。常用的結構網格包括矩形網格、六面體網格等，而常用的非結構網格則包括三角形網格、四面體網格等。對于比較簡單的幾何外形處理，結構網格目前已經發展的比較完善，應用的效果也很不錯。但是對于比較復雜的幾何外形，常用的結構網格在處理這些外形時往往會遇到很大的困難，帶來的效果往往也差強人意。非結構化網格的提出與應用，成功地解決了結構網格的上述缺點，極大地推進了計算方法在石油勘探開發的應用。由于在非結構網格的生成中并不需要考慮網格的結構性與正交性，就使得網格單元的大小形狀以及網格點的位置更加容易控制，因此非結構網格就有了很大的靈活性，對于復雜外形的描述也有了普適性。正因為有這一系列的優點，非結構網格技術受到了國內外石油勘探開發領域的廣泛重視，并且得到了迅速的發展和應用。

但是在實際應用過程中比如等值線算法，三維地質建模，油藏數值模擬等，最基本的要求是所生成的網格必須完美的表達任意給定區域，這就意味著單獨使用結構網格是不行的；同時又需要向所生成的網格體系中加入新的井位/斷層數據，其中涉及到了給定坐標位置的網格快速查詢與定位，而單獨使用非結構網格顯然效率低下。

在石油勘探開發中，目前比較常用的結構網格在二維情形主要是以矩形為基本網格單元，在三維情形主要是以六面體為基本網格單元。結構網格的生成比較簡單，只需要確定網格體系的原點，沿各個方向的網格步長以及網格個數即可。結構網格體系的優點在于生成十分簡單，并且易于坐標位置的快速查詢和定位。但是，結構網格對復雜地形的模擬十分困難，這是由于結構網格的單元(二維矩形/三維六面體)不具有很大的靈活性。當給定區域的邊界比較復雜時，結構網格帶來的效果會很差。

另外，在石油勘探開發中，目前比較常用的非結構網格在二維情形主要是以三角形為基本網格單元，在三維情形主要是以四面體為基本網格單元。常用的非結構網格的生成方法主要是Delaunay法：首先在空間布滿初始的網格單元，然后按照一定的準則不斷引入新點，通過節點重組形成新的網格單元。這里的準則指的是Delaunay球面準則，在二維情形即要求每個三角形網格單元的外接圓不包括其他節點，在三維情形即要求每個四面體網格單元的外接球不包括其他網格節點。Delaunay方法的優點就在于網格生成的速度快，網格質量高，可以在所生成網格基礎上很好地進行二維/三維數值計算。

但是，Delaunay網格的缺點主要有二點：一是需要事先提供在給定區域的非結構網格剖分。這是因為在生成Delaunay網格過程中要求初始的非結構網格剖分，然后按照Delaunay球面法則加入一些新點以實現對原有點的置換。在實際應用過程中這必然會帶來額外的計算量，并且初始網格質量的好壞也會對最終生成的Delaunay網格的速度有影響，而這是不易控制的。二是所生成的Delaunay網格不利于查找定位。在實際算法設計中，經常需要查找滿足特定條件的網格編號并進行定位，比如：新加入的井在哪個網格內或者斷層穿過哪些網格。由于Delaunay網格存儲的是點、線、面、體的拓撲結構，在進行給定坐標位置的查找時就得依賴于循環，這會極大地影響到所涉及算法的效率。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中存在的結構網格和非結構網格的不足，提供一種可以模擬任意復雜地形，并且生成速度快、質量好且便于進行給定坐標點的快速查詢與定位的復合網格，以用于三維地質體的構造建模。