Jeolojik modelleme - Geologic modelling

8500ft derinliğindeki bir gaz için oluşturulan bir yapı haritasının ekran görüntüsünü gösteren jeolojik haritalama yazılımı ve Yağ haznesi Dünya alanında, Vermilion Mahalle, Erath, Louisiana. Soldan sağa boşluk, sayfanın üst kısmına yakın eşyükselti haritası gösterir Fay hattı. Bu fay hattı, mavi / yeşil kontur çizgileri ile mor / kırmızı / sarı kontur çizgileri arasındadır. Haritanın ortasındaki ince kırmızı dairesel kontur çizgisi, petrol rezervuarının üstünü gösterir. Gaz, petrolün üzerinde yüzdüğünden, ince kırmızı kontur çizgisi gaz / yağ temas bölgesini işaretler.

Jeolojik modelleme, jeolojik modelleme veya coğrafi modelleme ... uygulamalı bilim yaratmanın bilgisayarlı Dünya'nın bazı bölümlerinin temsilleri kabuk dayalı jeofizik ve jeolojik Dünya yüzeyinde ve altında yapılan gözlemler. Bir jeomodel, üç boyutlu bir nesnenin sayısal eşdeğeridir jeolojik harita bir açıklama ile tamamlanır fiziksel özellikler ilgi alanında.[1]Jeomodelleme, Paylaşılan Dünya Modeli kavramı ile ilgilidir;[2] yeraltı hakkında multidisipliner, birlikte çalışabilir ve güncellenebilir bir bilgi tabanıdır.

Coğrafi modelleme genellikle yönetim için kullanılır doğal Kaynaklar, tanımlama doğal tehlikeler ve nicelleştirme jeolojik süreçler ana uygulamaları ile sıvı yağ ve gaz alanları, yeraltı suyu akiferler ve cevher mevduat. Örneğin, petrol ve gaz endüstrisi, gerçekçi jeolojik modeller girdi olarak gereklidir. rezervuar simülatörü kayaların çeşitli altındaki davranışını tahmin eden programlar hidrokarbon kurtarma senaryoları. Bir rezervuar yalnızca bir kez geliştirilebilir ve üretilebilir; bu nedenle, geliştirme için kötü koşullara sahip bir site seçerek hata yapmak trajik ve savurganlıktır. Jeolojik modellerin kullanılması ve rezervuar simülasyonu izin verir rezervuar mühendisleri belirli bir rezervuar için hangi geri kazanım seçeneklerinin en güvenli ve en ekonomik, verimli ve etkili kalkınma planını sunduğunu belirlemek.

Jeolojik modelleme, nispeten yeni bir alt disiplindir. jeoloji hangi bütünleşir yapısal jeoloji, sedimantoloji, stratigrafi, paleoklimatoloji, ve diyajenez;

2 boyutlu (2D), bir jeolojik oluşum veya birim, kusurlar, uyumsuzluklar veya yanal boyutu veya ekin ile sınırlanabilen bir çokgen ile temsil edilir. Jeolojik modellerde bir jeolojik birim 3 boyutlu (3B) üçgenlenmiş veya ızgaralı yüzeylerle sınırlanmıştır. Haritalanmış çokgenin eşdeğeri, üçgenleştirilmiş bir ağ kullanan tamamen kapalı jeolojik birimdir. Mülkiyet veya akışkan modelleme amacıyla bu hacimler, genellikle bir dizi hücreye ayrılabilir. vokseller (hacimsel elemanlar). Bu 3B ızgaralar, tek yüzeylerin özelliklerini ifade etmek için kullanılan 2B ızgaralara eşdeğerdir.

Jeo modelleme genellikle aşağıdaki adımları içerir:

  1. Çalışma alanının jeolojik bağlamının ön analizi.
  2. Mevcut verilerin ve gözlemlerin nokta kümeleri veya poligonal çizgiler olarak yorumlanması (örneğin, dikey bir sismik bölümdeki faylara karşılık gelen "fay çubukları").
  3. Ana kaya sınırlarını (ufuklar, uyumsuzluklar, girişler, faylar) tanımlayan yapısal bir modelin inşası[3]
  4. Heterojenliğin hacimsel temsilini desteklemek için yapısal modeli onurlandıran üç boyutlu bir ağın tanımı (bkz. Jeoistatistik ) ve çözme Kısmi Diferansiyel Denklemler yeraltındaki fiziksel süreçleri yöneten (ör. sismik dalga yayılımı, gözenekli ortamda sıvı taşınması).

Jeolojik modelleme bileşenleri

Yapı iskelesi

Etkileri de dahil olmak üzere ana oluşum sınırlarının uzamsal konumlarını birleştirmek faylanma, katlama, ve erozyon (uyumsuzluklar ). Ana stratigrafik bölümler, sınırlayıcı yüzeylerle ilişkili olarak (tepeye paralel, tabana paralel, orantılı) farklı geometrilere sahip hücre katmanlarına daha da bölünmüştür. Maksimum hücre boyutları, çözülecek özelliklerin minimum boyutları tarafından belirlenir (günlük örnek: Bir şehrin dijital bir haritasında, bir şehir parkının konumu, büyük bir yeşil piksel tarafından yeterli bir şekilde çözülebilir, ancak basketbol sahası, beyzbol sahası ve havuz, çok daha küçük pikseller - daha yüksek çözünürlük - kullanılması gerekir).

Kaya türü

Modeldeki her hücreye bir kaya tipi atanmıştır. Bir kıyıda kırıntılı ortam Bunlar sahil kumu, yüksek su enerjili deniz olabilir Upper shoreface kum, orta su enerjisi deniz alt kıyı yüzü kum ve daha derin düşük enerjili deniz alüvyon ve şeyl. Bu kaya türlerinin model içindeki dağılımı, harita sınır poligonları, kaya türü olasılık haritaları dahil olmak üzere birkaç yöntemle kontrol edilir veya yeterince yakın aralıklı kuyu verilerine dayalı istatistiksel olarak yerleştirilir.

Rezervuar kalitesi

Rezervuar kalite parametreleri neredeyse her zaman şunları içerir: gözeneklilik ve geçirgenlik, ancak kil içeriği ölçülerini, simantasyon faktörlerini ve bu kayaların gözeneklerinde bulunan sıvıların depolanmasını ve dağıtılabilirliğini etkileyen diğer faktörleri içerebilir. Jeoistatistik Hücreleri her hücrenin kaya tipine uygun gözeneklilik ve geçirgenlik değerleri ile doldurmak için en çok teknikler kullanılır.

Sıvı doygunluğu

3D Sonlu fark kullanılan ızgara MODFLOW akiferdeki yeraltı suyu akışını simüle etmek için.

Çoğu kaya tamamen doymuş ile yeraltı suyu. Bazen, doğru koşullar altında, kayadaki gözenek boşluğunun bir kısmı başka sıvılar veya gazlar tarafından işgal edilir. Enerji sektöründe, sıvı yağ ve doğal gaz en yaygın şekilde modellenen sıvılardır. Jeolojik bir modelde hidrokarbon doygunluklarını hesaplamak için tercih edilen yöntemler, bir gözenek boğaz boyutu tahminini içerir, yoğunluklar sıvıların ve hücrenin üstündeki yüksekliği su teması, çünkü bu faktörler üzerinde en güçlü etkiye sahiptir kılcal etki, sonuçta sıvı doygunluklarını kontrol eder.

Jeoistatistik

Jeolojik modellemenin önemli bir kısmı aşağıdakilerle ilgilidir: jeoistatistik. Gözlemlenen verileri temsil etmek için, genellikle normal ızgaralarda değil, belirli enterpolasyon tekniklerini kullanmamız gerekir. En yaygın kullanılan teknik Kriging Veriler arasındaki uzamsal korelasyonu kullanan ve interpolasyonu yarı variogramlar aracılığıyla oluşturmayı amaçlayan. Daha gerçekçi uzaysal değişkenliği yeniden üretmek ve veriler arasındaki uzamsal belirsizliği değerlendirmeye yardımcı olmak için, genellikle variogramlara, eğitim görüntülerine veya parametrik jeolojik nesnelere dayalı jeoistatistiksel simülasyon kullanılır.

Maden Yatakları

Katılan jeologlar madencilik ve maden arama geometrisini ve yerleşimini belirlemek için jeolojik modellemeyi kullanın mineral yeraltındaki tortular. Jeolojik modeller, minerallerin hacmini ve konsantrasyonunu tanımlamaya yardımcı olur. ekonomik kısıtlamalar ekonomik değerini belirlemek için uygulanır. mineralleşme. Ekonomik olduğu kabul edilen maden yatakları, bir benim.

Teknoloji

Jeomodelleme ve CAD birçok ortak teknolojiyi paylaşır. Yazılım genellikle nesneye yönelik programlama teknolojileri kullanılarak uygulanır. C ++, Java veya C # bir veya birden fazla bilgisayar platformunda. Grafik kullanıcı arayüzü, genellikle uzamsal verileri, yorumları ve modelleme çıktısını görselleştirmek için bir veya birkaç 3D ve 2D grafik penceresinden oluşur. Bu tür bir görselleştirme, genellikle grafik donanımı. Kullanıcı etkileşimi çoğunlukla fare ve klavye aracılığıyla gerçekleştirilir, ancak 3B işaretleme cihazları ve sürükleyici ortamlar bazı özel durumlarda kullanılabilir. CBS (Coğrafi Bilgi Sistemi) de jeolojik verileri işlemek için yaygın olarak kullanılan bir araçtır.

Geometrik nesneler, parametrik eğriler ve yüzeyler veya aşağıdaki gibi ayrık modellerle temsil edilir: poligonal ağlar.[3][4]

Yerçekimi Yüksekleri

Jeomodellemede Araştırma

Geomodelling kapsamına ilişkin sorunlar:[5][6]

  • Uygun bir Ontoloji jeolojik nesneleri çeşitli ilgi ölçeklerinde tanımlamak,
  • Çeşitli gözlem türlerini 3B jeomodellere entegre etmek: jeolojik haritalama verileri, sondaj verileri ve yorumları, sismik görüntüler ve yorumlar, potansiyel saha verileri, kuyu testi verileri vb.,
  • Model oluşturma sırasında jeolojik süreçlerin daha iyi hesaplanması,
  • Riski değerlendirmeye yardımcı olmak için jeomodeller hakkındaki belirsizliği karakterize etmek. Bu nedenle, Geomodelling ile yakın bir bağlantısı vardır Jeoistatistik ve Ters problem teorisi,
  • Farklı veri kaynaklarını entegre etmek için yeni geliştirilen Çok Noktalı Jeoistatistiksel Simülasyonların (MPS) uygulanması,[7]
  • Otomatik geometri optimizasyonu ve topoloji koruması[8]

Tarih

70'lerde, jeomodelleme esas olarak konturlama gibi otomatik 2B kartografik tekniklerden oluşuyordu. FORTRAN doğrudan iletişim kuran rutinler komplo donanımı. İle iş istasyonlarının ortaya çıkışı 3D grafikler 80'lerdeki yetenekler, 90'larda olgunlaşan grafik kullanıcı arayüzlü yeni nesil bir coğrafi modelleme yazılımı doğurdu.[9][10][11]

Başlangıcından bu yana, jeomodelleme esas olarak petrol ve gaz endüstrisi tarafından motive edilmiş ve desteklenmiştir.

Jeolojik modelleme yazılımı

Yazılım geliştiricileri jeolojik modelleme amaçları için çeşitli paketler oluşturmuşlardır. Bu tür yazılımlar, mühendisler, jeologlar ve haritacılar tarafından ihtiyaç duyulan parametreleri görüntüleyebilir, düzenleyebilir, dijitalleştirebilir ve otomatik olarak hesaplayabilir. Mevcut yazılım, esas olarak petrol ve gaz veya madencilik sektörü yazılım satıcıları tarafından geliştirilir ve ticarileştirilir:

Jeolojik modelleme ve görselleştirme
Yeraltı suyu modellemesi

Dahası, endüstri konsorsiyumları veya şirketler, özellikle yer bilimi veri tabanlarının ve jeo modelleme yazılımının standardizasyonunu ve birlikte çalışabilirliğini geliştirmek için çalışıyorlar:

  • Standardizasyon: GeoSciML Uluslararası Jeoloji Bilimleri Birliği Yerbilimi Bilgilerinin Yönetimi ve Uygulanması Komisyonu tarafından.
  • Standardizasyon: RESQML (tm) Energistics tarafından
  • Birlikte çalışabilirlik: OpenSpirit, TIBCO (r) tarafından

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dipnotlar

  1. ^ Mallet, J.L. (2008). Sayısal Toprak Modelleri. Avrupa Yerbilimciler ve Mühendisler Birliği (EAGE Publications bv). ISBN  978-90-73781-63-4. Arşivlenen orijinal 2016-03-04 tarihinde. Alındı 2013-08-20.
  2. ^ Fanchi, John R. (Ağustos 2002). Paylaşılan Toprak Modellemesi: Entegre Rezervuar Simülasyonları için Metodolojiler. Gulf Professional Publishing (Elsevier baskısı). s. xi – 306. ISBN  978-0-7506-7522-2.
  3. ^ a b Caumon, G., Collon-Drouaillet, P., Le Carlier de Veslud, C., Sausse, J. ve Viseur, S. (2009), Jeolojik yapıların yüzey tabanlı 3D modellemesi, Matematiksel Yerbilimleri, 41(9):927–945
  4. ^ Mallet, J.-L., Jeomodelleme, Uygulamalı Jeoistatistik Serileri. Oxford University Press. ISBN  978-0-19-514460-4
  5. ^ Caumon, G., Stokastik zamanla değişen jeolojik modellemeye doğru (2010), Matematiksel Yerbilimleri, 42(5):(555-569)
  6. ^ Perrin, M., Zhu, B., Rainaud, J.F. ve Schneider, S. (2005), Jeolojik modelleme için bilgi odaklı uygulamalar, "Petrol Bilimi ve Mühendisliği Dergisi", 47 (1–2): 89–104
  7. ^ Tahmasebi, P., Hezarkhani, A., Sahimi, M., 2012, Çapraz korelasyon fonksiyonlarına dayalı çok noktalı jeoistatistiksel modelleme, Hesaplamalı Yerbilimleri, 16 (3): 779-79742
  8. ^ M.R. Alvers, H.J. Götze, B. Lahmeyer, C. Plonka ve S. Schmidt, 2013, 3B Potansiyel Alan Modellemesindeki Gelişmeler EarthDoc, SPE EUROPEC 2013'ü içeren 75. EAGE Konferansı ve Sergisi
  9. ^ Dinamik Grafik Geçmişi Arşivlendi 2011-07-25 de Wayback Makinesi
  10. ^ Gocad yazılımının kökeni
  11. ^ J.L. Mallet, P. Jacquemin ve N. Cheimanoff (1989). GOCAD projesi: Karmaşık jeolojik yüzeylerin geometrik modellemesi, SEG Expanded Abstracts 8, 126, doi:10.1190/1.1889515

Dış bağlantılar