基于Open Inventor的储层可视化

基于 Open Inventor 的储层可视化研究 摘 要 利用 Open Inventor 三维图形开发包来进行地质储层可视化 通过面向 像素可视化技术 得到了地质数据的三维显示 实现了以图形的形式显示数据 体的空间模型 关键词 Open Inventor 地质储层 可视化 0 引言 通过对地质储层的可视化 实现了数据 图形转换 在空间中再现了地质数 据的特点 用三维真实感图像表达地质储层 直观展示储层物性参数空间分布 可应用于油藏模拟的分析和处理 指导油田开发 以往实现储层可视化一般都 使用 OpenGL 图形库进行开发 但 OpenGL 提供的函数并不多 只有一百多个 核心函数 而且 OpenGL 使用的是面向过程的编程方法 提供的功能过于基本 和底层 因此不易在短时间内掌握 作者在本文中采用的是目前使用比较广泛 的三维图形开发包 Open Inventor 来作为开发工具 1 Open Inventor 简介 Open Inventor 是一个面向对象的跨平台的专业三维图形软件 提供广泛的 面向对象集 超过 1300 个易于使用的类 并集成了用户友好的系统架构进行 快速开发 Open Inventor 使用的是面向对象的编程方法 通过一个个类对象 开发人员有可能花费最小的代价 开发出能充分利用图形硬件特性的程序 且 程序具有简单 高效的特点 2 地质储层可视化的具体实现 地质储层的可视化可分成三个步骤 分别为 建模 数据处理以及颜色映 射 2 1 建模 建模通常表现为用来定义几何对象的顶点数据 在本文中即为布网格 为 数据 图形变换建立一座桥梁 把数据和图形联系到一起 步网格过程为根据 地质储层数据中给定的 X Y Z 方向的起始点 步长值以及网格数目 就可以 确定图形的大致形状 使用的网格为三维不规则笛卡尔网格 在 Open Inventor 中类 PbCartesianGrid3D 描述了此网格 三维不规则笛卡尔网格的每个单元是六 面体 六面体相对的两个面不一定是平行的 因而单元块不一定是的长方体或 者正方体 网格点之间的间距互不相同 这类网格的数据必须有显式的坐标信 息 数据在网格上的排列顺序是沿 Z Y X 方向排 设 numX 表示网格模型 X 方向的节点数 numY 表示网格模型 Y 方向上 的节点数 numZ 表示网格模 型的 Z 方向的节点数 共有 numX 1 numY 1 numZ 1 个单元格 图 1 的例 子中 numX 5 numY 4 numZ 2 该网格的几何结构由 X 坐标数组 X Y 坐 标数组 Y Z 坐标数组 Z 定义 每个数组均有 numX numY numZ 个元素 v 是数据数组 Pijk 这一点的 X 坐标是 x i numY numZ j numZ k Y 坐标是 y i numY numZ j numZ k Z 坐标是 z i numY numZ j numZ k 数据 值为 v i numY numZ j numZ k 图 1 三维不规则笛卡尔网格 2 2 数据处理 数据处理作用于第一步建模后的顶点数据 目标是确定哪些数据对象可以 在屏幕上显示 通过地质建模软件 petrel 使用克里金插值算法得到每个网格的 深度值 使用地质统计学算法模拟出对应网格的三维空间坐标 由这两个算法 获得了一组四维坐标向量 即为步网格时所需的数据 因为通过 petrel 导出的 数据可能存在无效值 所以需要对这些无效值进行处理 本文中所采用的办法 是对四维坐标向量的前三个分量 即对应网格的三维空间坐标 进行范围约束 对每个三维空间坐标的 X Y Z 设定最大最小值 满足在这个最大最小范围内 的坐标向量就是有效值 插入到网格中 否则就为无效值 舍弃 2 3 颜色映射 颜色映射负责把颜色值赋给网格 网格就是潜在的像素 每个网格都具有 一个颜色属性以及在屏幕坐标系中的位置属性 网格的位置属性对应于缓存中 某个像素的位置 网格的颜色要么由顶点属性决定 要么通过顶点颜色插值计 算得到 本文中采用的是由顶点属性得到网格颜色 在第二步数据处理后 得 到了有效的四维坐标向量 其中最后一个分量为每个网格的深度值 即网格的 属性值 对这些网格的属性值进行处理 得到最大值和最小值 求出两个最值 差值的绝对值 然后对这个绝对值均等分 由份数确定有多少种颜色 每一个 属性值对应一种颜色 在 Open Inventor 中利用 PoNonLinearDataMapping2 类中 的成员函数对读取的属性值进行颜色赋值 3 结束语 本文利用 Open Inventor 显示地质储层 大大简化了程序开发过程 通过建 模 数据处理以及颜色映射三个步骤 根据基于像素的可视化技术 实现了数 形转换 可以对显示的三维图形进行任意旋转和剖切 从不同的角度观察储层 外部形态及其内部特征 用三维图形表达地质储层模型 加深了使用者对油藏 非均质性的认识和理解 不过在数据处理部分只是对数据做了范围约束而进行 限制 还比较粗糙 因此还需要搜寻新的算法来对数据进行更加合理的处理 参考文献 1 李攀 王明君 傅旭志 夏立显 基于 OIV 的三维地层可视化 J 物探化探计算技 术 2008 4 2 阎锋欣 侯增选 张定华 等 Open Inventor 程序设计从入门到精通 M 北京 清 华大学出版社 2007 3 张荣华 宋雨 刘书刚 等译 交互式计算机图形学 基于 OpenGL 着色器的自顶 向下方法 M 北京 电子工业出版社 2012 4 朱良峰 潘信 吴信才 三维地质建模及可视化系统的设计与开发 J 岩土力学 2006 27 5 828 5 JO