Aplicación de tecnología de visualización tridimensional en la gestión de información de exploración de petróleo y gas en la cuenca de Sichuan
(1. Instituto de Investigación para la Exploración y el Desarrollo del Petróleo de China, Beijing 100083; 2. Universidad de Geociencias de China (Beijing), Beijing 100083)
Sobre la base del análisis de las limitaciones de la aplicación de la tecnología de visualización 3D en el campo petrolero, se proporciona el proceso de construcción y el modelo de gestión y organización de datos del sistema de visualización 3D global. Utilizando ArcSDE como motor de datos espaciales y Oracle 10g como plataforma, se estableció una base de datos espacial masiva para la exploración de petróleo y gas en la cuenca de Sichuan. Basado en la plataforma de software de visualización 3D Skyline TerraSuite y la potente plataforma de desarrollo de visualización 3D TerraDeveloper, se diseñó y desarrolló una plataforma integral de gestión de información de exploración de petróleo y gas basada en el modelo 3D global. El sistema integra una base de datos geográfica básica, una base de datos geológica regional, una base de datos de ingeniería terrestre, una base de datos de imágenes de teledetección, una base de datos estratigráfica, datos de fallas y datos de registro de pozos. No solo proporciona una poderosa gestión de datos básicos para la exploración de petróleo y gas, y modelado tridimensional del terreno. visualización de modelos, pero también proporciona una plataforma de diseño y análisis visual para personal profesional y técnico.
Palabras clave: Visualización 3D y sistema de información geográfica 3D, navegación global para la exploración de petróleo y gas en la Cuenca de Sichuan
Investigación sobre la aplicación de la tecnología de visualización 3D en la gestión de la información de exploración petrolera en la Cuenca de Sichuan. Cuenca de Sichuan
Tang Xianming 1, 2, Qu Shouli 1, Lei Xinhua 2
(1. Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo del Petróleo de Sinopec, Beijing 100083; 2. Universidad de Geociencias de China, Beijing 100083)
Sobre la base del análisis de las deficiencias de las aplicaciones actuales de visualización tridimensional en el campo petrolero, se presentan el proceso de construcción y la estructura de datos del sistema global de visualización tridimensional. Utilizando ArcSDE como motor de datos espaciales y Oracle 10g, se estableció la "Base de datos geográfica de exploración petrolera de la cuenca de Sichuan". Basado en Skyline Terra Developer, se diseñó y estableció el sistema de software "Plataforma de integración y gestión de datos de exploración petrolera 3D basada en un modelo global 3D". El sistema integra una base de datos geográfica, una base de datos geológica regional, una base de datos de ingeniería de superficies, una base de datos de imágenes de teledetección, una base de datos estratigráfica, datos de fallas, una base de datos de registro de pozos y un modelado tridimensional del terreno para realizar la gestión de datos de exploración petrolera, modelado tridimensional del terreno y modelado tridimensional. Visualización de modelos geológicos y otras funciones. Es una plataforma de visualización que ayuda a geólogos y técnicos a realizar diseños y análisis.
Palabras clave Visualización 3D de la cuenca de Sichuan Sistema de información geográfica 3D Exploración petrolera Navegación global
Con el rápido desarrollo de la tecnología de hardware y software de imágenes y gráficos por computadora, la tecnología de visualización del terreno 3D se utiliza en cada vez más más aplicaciones El campo se ha utilizado ampliamente para construir un entorno geográfico global virtual para proporcionar interacción tridimensional en tiempo real para que varios profesionales trabajen, investiguen y se comuniquen, pasando gradualmente de un sueño a una realidad. La tecnología de visualización tridimensional ha sido muy valorada y ampliamente utilizada en la industria petrolera. Hace pleno uso de la información sísmica tridimensional y los atributos sísmicos, y describe varios campos de datos complejos y relaciones de datos con gráficos tridimensionales que son fáciles de percibir para las personas.
La exploración de petróleo y gas consiste en recopilar diversos datos geológicos originales en el campo a través de diferentes medios técnicos, procesarlos e interpretarlos, generar resultados y luego utilizar varios métodos científicos para realizar evaluaciones de cuencas, evaluaciones de trampas y análisis de petróleo y gas. evaluación de reservas de gas, llevar a cabo la planificación y el despliegue de exploración, el diseño de la ubicación de pozos y la investigación geológica integral, y completar tareas de investigación científica y producción de exploración. En el proceso de exploración de petróleo y gas, varias empresas petroleras han acumulado datos geográficos masivos, heterogéneos y de múltiples fuentes, datos de exploración básicos y datos de resultados. La aplicación integral de esta información es de gran importancia para guiar la producción de los campos petroleros. Utilice tecnología SIG 3D e integre y administre información geográfica superficial e información geológica subterránea basada en "Digital Earth" para construir una plataforma de trabajo interactiva en 3D en tiempo real para la exploración, el desarrollo y el análisis de investigación, la toma de decisiones, la planificación y la implementación de petróleo y gas, que puede evaluar eficazmente los recursos petroleros potenciales de manera oportuna, precisa e intuitiva, localizar la distribución espacial y las características de los recursos de petróleo y gas, y llevar a cabo trabajos de exploración y desarrollo de manera correcta y efectiva.
1 Estado actual de la aplicación de la tecnología de visualización tridimensional
Hasta ahora, la tecnología de visualización tridimensional del terreno se divide en dos tipos, uno es la tecnología de representación de superficies y el otro es la representación de volumen. tecnología. En la investigación geológica se utilizan principalmente técnicas de representación volumétrica. La simulación geológica tridimensional incluye principalmente dos partes: modelado geológico tridimensional y visualización, donde la primera es la base de la segunda y la segunda es la expresión de la primera [1]. Actualmente, existen muchos sistemas de software comerciales maduros para la visualización de datos sísmicos 3D, como EarthCube, Geoviz, gOcad, VoleGeo, etc. En el extranjero, existe el 3DV de la Oficina de Exploración Geofísica del Petróleo y, en el país, existe el sistema de interpretación de microcomputadora sísmica 3D de la Compañía Shuanghu. Estos software involucran modelado geológico, exploración sísmica, evaluación minera, simulación de depósitos minerales, planificación y diseño, gestión de producción y otros campos. Cada uno tiene sus propias ventajas funcionales, y es difícil decir cuál es más avanzado [2, 3]. Sin embargo, son principalmente sistemas especializados para el campo geológico, basados en áreas locales en lugar de áreas globales, y tienen un soporte débil para datos geográficos básicos masivos y datos de imágenes de sensores remotos. Con base en esta situación, este artículo diseña y desarrolla una plataforma de gestión de datos espaciales basada en el modelo 3D global basada en la excelente plataforma de software de visualización 3D extranjera Skyline y el lenguaje de programación orientado a objetos Visual C# para analizar el masivo, heterogéneo y de múltiples fuentes. y datos de múltiples fuentes en la cuenca de Sichuan, datos geográficos básicos basados en escala, datos básicos de exploración de petróleo y gas y datos de resultados, e imágenes de detección remota se integran y administran para lograr una visualización tridimensional fluida del terreno y un análisis geológico de exploración de petróleo y gas. .
2 Antecedentes técnicos y proceso básico de desarrollo de sistemas
Con la profundización de las aplicaciones de las geociencias, las personas son cada vez más exigentes para comprender el mundo y abordar los problemas desde una perspectiva global y tres verdaderos. -espacio dimensional. Sin embargo, el espacio 3D es complejo y contiene una gran cantidad de información, lo que requiere funciones integradas de visualización 3D y gestión de objetos espaciales 3D. Al mismo tiempo, debido a las enormes diferencias entre las aplicaciones 3D, se necesita una arquitectura abierta para implementar funciones de personalización del usuario. Con base en este conocimiento, Skyline TerraSuite proporciona un modelo de datos espaciales 3D universal y sus funciones de administración, y permite la expansión dinámica de complementos de funciones de modelado y análisis para áreas de aplicación específicas para adaptarse a aplicaciones 3D específicas. Todo el sistema de software TerraSuite se muestra en la Figura 1.
La implementación del sistema se divide en cuatro partes: la construcción de la escena terrestre tridimensional, el establecimiento de la base de datos central, la personalización del entorno de visualización tridimensional y la personalización de la escena. controladores y aplicaciones.
Figura 1 Sistema de software Skyline TerraSuite
2.1 Construcción de escenas tridimensionales de la Tierra
La construcción de escenas consiste en expresar las escenas y los objetos a simular en un conjunto de Almacenamiento mediante métodos matemáticos Objetos gráficos tridimensionales en ordenadores. La construcción en el sitio se divide en los siguientes pasos:
(1) Recopilación de datos DEM: recopile datos de contorno de todas las escalas o pares estéreo de imágenes de sensores remotos aeroespaciales de varias resoluciones en el área de trabajo para establecer el nivel digital. Modelo de elevación del área (DEM).
(2) Generación de datos DOM: utilizando puntos de control terrestre y datos DEM, las imágenes de detección remota de baja, media y alta resolución en el área de trabajo se corrigen cuidadosamente y luego se genera un mapa de ortoimagen digital (DOM). se genera.
(3) Recopilación de datos DLG: recopile mapas topográficos y datos de campo en todos los niveles del área de trabajo, y establezca DLG en todos los niveles del área de trabajo.
(4) Conversión de datos SIG: utilice herramientas SIG para convertir los datos DLG obtenidos durante la fase de recopilación de datos a un formato de datos aceptable para TerraBuilder.
(5) Modelado de datos: modele algunos edificios de la superficie de campos petroleros, puntos de referencia, pozos petroleros u otros equipos de campos petroleros en 3D MAX, MultiGen o TerraBuilder.
(6) Construcción de escena de la Tierra en 3D: importe los datos anteriores a TerraBuilder para crear un modelo de la Tierra en 3D realista, geográfico y preciso (archivo MPT).
2.2 Establecer una base de datos central
La plataforma de gestión integral de información de exploración de petróleo y gas basada en el modelo tridimensional global es un sistema de aplicación altamente integrado.
Durante el proceso de construcción del sistema, se deben considerar plenamente las cuestiones clave involucradas en el sistema, como la integración de gráficos, atributos, imágenes y datos de texto multiprofesionales, la integración de las bases de datos del sistema y las funciones del software del sistema, la integración del sistema y el entorno de red, etc. Para lograr la integración y expansión de funciones, teniendo en cuenta las características regionales, multidimensionales, temporales, masivas y heterogéneas de los datos de exploración y desarrollo petrolero, se planea utilizar la base de datos relacional comercial a gran escala Oracle10g y la base de datos espacial. motor de datos ArcSDE para procesar estos datos masivos centralizar la gestión y establecer un centro de datos para facilitar la resolución de problemas como el intercambio de datos, la integración de redes, el control de concurrencia, las operaciones multiplataforma y los mecanismos de recuperación de seguridad de los datos.
2.3 Entorno de visualización 3D personalizado
Sobre la base de la escena tridimensional global, la información del tema que le interesa se puede superponer a través de la interfaz con la base de datos. integrarse y almacenarse en la base de datos central Información espacial dinámica y multidimensional en la superficie y bajo tierra, creando así un entorno de visualización tridimensional interactivo emocionante para resaltar las características de un área, demostrar sus funciones y relaciones, y presentar el área desde una perspectiva única.
2.4 Controlador de escena y personalización de la aplicación
(1) Programa de visualización 3D: el entorno de visualización 3D establecido se puede llamar directamente a través de la interfaz API o se pueden generar escenas en tiempo real en función Según los parámetros de la escena 3D, cargar capas dinámicamente ayuda a comprender intuitivamente la relación entre los datos espaciales.
(2) Consulta e interacción en el espacio tridimensional: directamente en el entorno de visualización tridimensional, se proporcionan consultas interactivas y otras operaciones para varios datos y entidades de escena almacenados en la base de datos central, lo que proporciona un entorno dinámico. para más servicios de decisión de exploración espacial.
(3) Personalización de aplicaciones: utilizando varios controles ActiveX proporcionados por el kit de desarrollo de software TerraDeveloper, puede crear sus propias aplicaciones orientadas a 3D y lograr la integración de aplicaciones con otros sistemas [4].
3 Diseño general del sistema
3.1 Arquitectura del sistema
De acuerdo con los requisitos funcionales del sistema, técnicamente se requiere que el sistema tenga adaptabilidad a los cambios comerciales. alta seguridad y gran capacidad Debido a las características de almacenamiento y procesamiento de datos, el marco técnico del sistema adopta una estructura B(C)/AS/DS de tres capas. Al mismo tiempo, considerando la integración entre el sistema y otros sistemas profesionales, se planea utilizar tecnología de integración de aplicaciones basada en SOA (Arquitectura Orientada a Servicios) y Servicios Web (Servicios Web) para construir una información geográfica superficial integral e información geológica subterránea. basado en la plataforma de servicios de Gestión "Digital Earth". La arquitectura de todo el sistema se muestra en la Figura 2.
3.2 Forma organizativa de los datos del sistema
La forma organizativa de los datos del sistema es la clave del sistema de visualización y su calidad afectará directamente la eficiencia de la representación de la escena. En la plataforma de gestión de datos espaciales basada en el modelo 3D global, incluye principalmente tres partes de datos: ① Datos de escena, es decir, la información del terreno contenida en el entorno de la escena, que se incluye después del procesamiento de la imagen. archivo mpt; ② Datos gráficos físicos, es decir, información gráfica de objetos físicos de exploración de petróleo y gas, que es un modelo tridimensional procesado por software de procesamiento de imágenes 3D como 3D MAX; ③ Datos de atributos del objeto, es decir, petróleo y gas; información de atributos de exploración. Toda la información sobre el objeto está contenida en su interior. archivo fly, los datos de la escena orientados a objetos se organizan en forma de capas. En la actualidad, las capas de datos integradas en el sistema en la cuenca de Sichuan incluyen principalmente:
(1)DLG - dibujo lineal digital: capas de cobertura terrestre, vegetación, carreteras, sistemas de agua, áreas residenciales, etc. diferentes escalas en toda la región.
Figura 2 Arquitectura de la plataforma de gestión de datos de exploración de petróleo y gas basada en un modelo tridimensional global
(2) DEM-Digital Elevation Model: datos del modelo de elevación digital a diferentes escalas en todo el región.
(3)DOM-Ortofoto Digital: Ortofoto en color de toda la región a diferentes escalas y resoluciones.
(4)DRG-Digital Raster Map: Datos ráster de mapas topográficos de diferentes escalas de toda la región.
(5)Datos de topónimos nacionales.
(6) Mapa geológico 1:200000.
(7) Datos básicos de exploración: red de prospección, minas y áreas de exploración tridimensionales.
(8) Datos de resultados de exploración: anomalías sísmicas, pronóstico tipo I, pronóstico tipo II, arrecifes, arrecifes, playas y zonas de facies, etc.
(9) Datos estructurales: fallas, contornos, etc. (Xuanhan, Tongnan ocho).
(10) Datos de localización de pozos.
(11) Información de ingeniería del terreno: gasoductos, carreteras.
3.3 Módulos de funciones del sistema
El sistema de integración y gestión de información de exploración de petróleo y gas basado en el modelo 3D global se divide en gestión de datos de exploración de petróleo, operaciones básicas 3D y consulta de navegación SIG 3D. , análisis 3D y otros módulos. La interfaz principal del sistema se muestra en la Figura 3.
Las funciones específicas de cada módulo son las siguientes:
(1) Gestión de datos de exploración petrolera: el sistema utiliza tecnología GIS, tecnología XML, base de datos espacial y otras tecnologías para almacenar y gestionar Información de geografía básica de múltiples escalas, datos básicos de exploración y datos de resultados, imágenes de detección remota de múltiples resoluciones, varios gráficos e informes de texto y otra información superficial y subterránea. Realiza las funciones de registrar (importar), convertir, editar y consultar los datos y resultados obtenidos de mapas base geográficos y de exploración geológica de petróleo y gas. Además, el sistema también proporciona hipervínculos y servicios relacionados a entidades objetivo, como funciones de almacenamiento y gestión relacionadas de datos de atributos de tablas de prueba y datos gráficos relacionados con la perforación, así como consultas de diversa información básica y resultados de pruebas relacionados con la perforación.
Interfaz del sistema de plataforma de gestión de datos de exploración de petróleo y gas basada en un modelo tridimensional global.
(2) Funciones básicas de operación 3D: en la escena 3D global, se implementan las siguientes funciones:
Agrandar, reducir, trasladar, rotar y otras funciones 3D básicas
Seleccione un objeto, céntrelo y explore el objeto.
Vuela o salta a un objeto específico;
Obtiene las coordenadas de latitud y longitud y el valor de elevación de cualquier punto en la escena;
Objetos puntuales y líneas de los objetos de la escena se pueden escalar independientemente del intento;
Proporciona instantáneas e impresiones de la escena.
(3) Consulta de navegación SIG tridimensional: realice análisis de navegación y posicionamiento tridimensional de información geográfica básica, datos geológicos y datos de exploración en el sistema de coordenadas global.
Posicionamiento global y navegación en cualquier ubicación;
Funciones de vinculación 2D y 3D;
Generación de rango, ortogonal, elevación y perfil;
Modelado 3D de entidades de superficie y gestión de diversos atributos;
La función de navegación 3D de la trayectoria de vuelo y la perspectiva se puede personalizar. Puede diseñar su propia ruta de vuelo o puede elegir una ruta de vuelo predefinida para un vuelo tridimensional (Figura 4).
(4) Función de análisis tridimensional:
Figura 4 Configuración de la trayectoria de vuelo de la plataforma de gestión de datos de exploración de petróleo y gas basada en el modelo tridimensional global.
Función de medición: mide la distancia (horizontal, vertical, ondulada con el terreno) y el área.
Selección de objetos regionales: puedes seleccionar cuadros poligonales para la selección de objetos y obtener los objetos en el seleccionado; área colección de objetos, contando el número de entidades en el área, formando una lista de clasificación;
Observación de perfiles: realizando una observación transversal de la escena en el área seleccionada, que puede analizar el relieve de la superficie;
Dibujo de contorno: use un marco rectangular para seleccionar un rango específico, y se puede mostrar el mapa de contorno del rango, y el modo de visualización del contorno se puede configurar arbitrariamente;
Análisis de ruta óptima : Según el intervalo de replanteo dado, la pendiente ascendente máxima, la pendiente descendente máxima, el ancho de replanteo permitido y otra información de parámetros, calcula automáticamente la línea de replanteo óptima de acuerdo con la tendencia del terreno;
Análisis de línea de visión: basado en el sistema de al seleccionar dos puntos en el suelo, la distancia entre los dos puntos se puede calcular automáticamente. Visibilidad;
Análisis del horizonte: puede analizar la visibilidad del horizonte en cualquier punto y ángulo de visión de la escena;
Análisis espacial: seleccione un radio determinado para la ubicación de la emergencia y utilice el análisis. La herramienta puede hacer todo el rango espacial del punto objetivo y proporcionar toma de decisiones.
4 Expansión de la aplicación del sistema
El sistema de integración y gestión de información de exploración de petróleo y gas basado en el modelo tridimensional global no solo proporciona gestión de datos de información de exploración de petróleo y gas superficial y subterránea, Modelado tridimensional y visualización de modelos, funciones globales potentes como posicionamiento y navegación.
, la expansión del sistema y la integración profesional del sistema también se pueden llevar a cabo para lograr aplicaciones profundas en la exploración y el desarrollo de petróleo y gas. Tales como optimización de la ruta de exploración geológica de campo y organización del trabajo, diseño y optimización del sistema de observación y recolección de datos sísmicos, optimización de la ubicación del sitio de pozos de exploración y cálculos de ingeniería, planificación de implementación del sitio de pozos de desarrollo y análisis de ingeniería previos a la perforación, ingeniería terrestre de recolección y transporte de petróleo y gas. optimización del diseño y programa, planificación y optimización de la información de vías navegables del bloque objetivo, integración del sistema de posicionamiento global y servicios en el sitio de campos petroleros, etc.
5 Conclusión
La tecnología de visualización tridimensional ha madurado en el país y en el extranjero, pero el sistema de información geográfica (SIG) tridimensional basado en el modelo tridimensional global acaba de comenzar. Especialmente para la exploración de petróleo y gas superficial y subterránea, la gestión integrada tridimensional de la información carece de modelos clásicos y experiencia madura. Este artículo se basa en el sistema de integración y gestión de información de exploración de petróleo y gas tridimensional global diseñado y desarrollado por Skyline TerraDeveloper. Se centra en el sistema de gestión de información de exploración de petróleo y gas subterráneo y superficial interactivo en el entorno de realidad virtual. Esquema de composición del sistema de la plataforma de navegación global de realidad virtual interactiva y sistemas prototipo. Todo el sistema funciona de manera confiable, es fácil de trasplantar y mantener y tiene poderosas capacidades de análisis espacial. Combinando el estado actual de la investigación de los sistemas de visualización y modelado geológico 3D, las tendencias de desarrollo de tecnologías relacionadas y las necesidades de aplicación de la práctica de ingeniería real, el autor cree que es necesario explorar, investigar y resolver más a fondo los siguientes problemas:
(1) Investigación e implementación La plataforma de gestión de integración de datos espaciales existente basada en el modelo tridimensional global tiene funciones perfectas de integración y visualización de integración tridimensional sobre el suelo y subterránea.
(2) Enriquecer continuamente la interfaz con otro software de análisis sísmico tridimensional.
(3) La investigación y el desarrollo de sistemas de visualización 3D en red basados en la tecnología VRML/X3D han sentado las bases para proporcionar soporte y servicios más universales para el público en general, técnicos profesionales y científicos geológicos.
Referencias
[1] Simon W. Shoulding. Modelado científico geológico tridimensional: tecnología informática para la descripción de características geológicas [M Berlín: Springer-Verlag, 1994].
Zhu Liangfeng, Pan Xin, Wu Xincai. Diseño y desarrollo de un sistema de visualización y modelado geológico tridimensional [J]. Geotechnical Mechanics, 2006, 27 (5): 828 ~ 832.
Jiang, et al. Aplicación de la tecnología de visualización tridimensional en la interpretación de datos sísmicos [J]. Journal of Ocean University of China (Natural Science Edition), 2004, 34(1): 147 ~ 152.
[4]Documento TerraDeveloper de Skyline Software Systems Company [EB/OL]. [2007-6-1]/.