2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库-地质信息系统在地下石油田管理中的应用

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地质信息系统在地下石油田管理中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简述地质信息系统（GIS）在地下石油田管理中的主要作用及其相较于传统管理方式的优势。二、描述在地下石油田管理中，GIS如何处理和存储不同类型的空间地质数据（如地形、构造、岩性、储层属性等）？涉及哪些关键技术和数据结构？三、解释GIS中的叠置分析（OverlayAnalysis）在石油田勘探靶区优选中的应用原理，并列举至少三种具体的叠置分析方法及其在勘探中的适用场景。四、阐述利用GIS技术进行三维地质建模的基本流程，并说明该模型在地下石油田储量计算与管理中的作用。五、说明GIS在优化井位部署方面的应用思路，可以结合具体的地形、地质、工程约束条件进行阐述。六、描述GIS如何集成与管理油气田的生产动态数据（如产量、压力、含水率等），并举例说明GIS在分析生产趋势、辅助决策方面的具体应用。七、分析GIS在油田地面设施选址（如处理厂、泵站等）中的主要考虑因素和决策过程。八、结合具体应用场景，论述GIS在石油田环境管理与风险评价中的作用，并提及可能采用的分析方法。九、简述将遥感（RS）数据与GIS集成应用于地下石油田区域勘探潜力评价的基本步骤和优势。十、设想一个地下石油田开发后期管理的场景，说明GIS在该阶段如何支持老井复查、剩余油潜力分析以及可持续发展规划。试卷答案一、GIS在地下石油田管理中的主要作用包括：空间数据采集、存储、管理、查询、分析和可视化地质信息，支持构造解译、储层评价、圈闭识别、井位部署优化、储量计算、生产动态监测、开发方案制定、环境管理以及决策支持。优势在于能够集成多源异构地质数据，提供直观的空间信息表达，实现空间分析与决策过程的可视化，提高管理效率、科学性和准确性。二、GIS处理和存储空间地质数据涉及：1.数据采集与输入：通过野外测量、遥感、地球物理勘探、钻井数据等获取原始数据，并进行数字化和格式转换。2.数据存储：利用空间数据库（如PostGIS）或文件地理数据库（如Shapefile,Geodatabase）存储矢量数据（点、线、面）、栅格数据（地形图、遥感影像）和属性数据。3.数据组织：建立空间参考系统（坐标系、高程系），进行拓扑关系构建和空间索引创建，优化数据存储和查询效率。4.数据转换与格式化：根据应用需求进行数据格式转换和坐标系统一。关键技术包括空间数据库管理、空间索引、数据模型（如ESRI的ArcSDE、GeoPackage）。三、叠置分析在石油田勘探靶区优选中的应用原理是通过将代表不同地质要素或约束条件的图层进行空间叠加，综合评价有利区带。具体方法及场景：1.布尔逻辑叠置（BooleanOverlay）：适用于筛选满足多个相互独立条件的区域，如同时满足特定构造类型、埋深范围和有利岩相条件的目标区。2.加权叠置（WeightedOverlay）：适用于对不同地质要素进行加权评分，综合评价目标区的勘探潜力，常用于评价有利沉积相带。3.叠置分析（OverlayAnalysis-叠加）：适用于分析不同地质体之间的空间关系，如确定储层顶底界面、圈闭边界等，有助于识别有利储集体。场景包括：评价有利沉积相带、筛选有利构造样式、确定勘探风险区域等。四、三维地质建模流程：1.数据准备：收集和整理各类二维或三维地质数据（测井、地震、钻井、地质图等）。2.网格生成：将研究区域划分为规则或不规则的三维网格（如体元、三角网格）。3.地质体构建：根据地质数据和网格，定义和构建三维地质体，如地层界面、断层、岩性体、孔隙度体等。4.数据插值与整合：利用插值方法（如Kriging）将稀疏数据内插到网格节点，整合不同来源的数据。5.模型编辑与验证：对模型进行拓扑检查、属性赋值、与实际资料对比验证和修正。6.模型应用与可视化：输出模型结果，用于储量计算、流体模拟、工程分析等，并进行三维可视化展示。三维地质模型在储量计算与管理中的作用在于：1.可视化储量：直观展示储层分布、形态和规模。2.精确计算：基于模型计算可动储量、原始储量等，实现更精确的储量评估。3.动态模拟：作为油藏数值模拟的基础，预测油藏生产动态。4.地质认识深化：辅助理解地下地质结构、储层非均质性等。五、GIS优化井位部署的应用思路：1.定义约束条件：收集并数字化所有影响井位选择的因素，如地形高程、地质构造（断层、裂缝）、岩层倾角、储层物性、现有井网分布、钻井难度、安全环保要求、经济成本等，建立空间约束图层。2.空间分析：利用GIS空间分析工具评估潜在井位点的可行性：a)缓冲区分析：设定安全距离，排除禁止区域、高压危险区、重要设施等。b)叠置分析：综合评价各约束条件，确定允许或优选的区域。c)网络分析：考虑钻井路径、交通可达性等工程因素。d)地形分析：评估地形坡度、高程对钻井和作业的影响。3.潜力评价与排序：对满足约束条件的候选井位，结合地质信息（如储层厚度、物性、含油饱和度预测）进行潜力评分或排序。4.可视化决策：在地图上直观展示约束范围、候选井位、潜力排序结果，辅助决策者选择最优井位。该过程旨在提高井位部署的成功率，降低风险和成本。六、GIS集成与管理油气田生产动态数据：1.数据集成：将来自生产报表、传感器、测井、地质模型等来源的产量（油、气、水）、压力、温度、含水率、含水饱和度、地层孔隙压力等动态数据，按照统一的格式和坐标系统，录入到GIS数据库中，并与相应的井位、层位、时间戳等空间和属性信息关联。2.数据管理：利用GIS数据库进行数据的存储、更新、查询和管理，实现生产动态数据的时空可视化。3.分析与可视化：a)时间序列分析：在地图上展示单个井或区域产量、压力随时间的变化趋势。b)空间分布分析：绘制不同时间点的产量、压力等参数的空间分布图，识别异常区域。c)关联分析：分析生产动态参数与地质因素（如储层厚度、渗透率）、工程措施（如压裂、酸化）之间的关系。d)可视化展示：通过动态地图、仪表盘等形式直观展示生产状况，便于监控和管理。GIS在分析生产趋势、辅助决策方面的应用：如识别低产低效井、预测未来产量变化、评估开发效果、优化调整生产策略、支持动态储量计算等。七、GIS在油田地面设施选址中的主要考虑因素和决策过程：1.考虑因素：a)地理环境：地形地貌、地质条件、气候条件。b)地质资源：临近油井、输油管网、储运设施。c)基础设施：公路、铁路、电力、通讯等可达性。d)环境约束：生态保护区、水源保护区、环境敏感区、污染扩散风险。e)安全与灾害：地震带、洪水风险区、防火防爆要求。f)经济性：土地成本、建设成本、运营成本。g)运营需求：与生产区、处理区、生活区的距离关系。2.决策过程：a)数据准备：收集上述各因素的地理信息数据（如地形图、地质图、环境敏感区图层、交通网络、基础设施分布图等）。b)目标设定：明确选址的主要目标和优先级（如最小化运输成本、最大程度规避环境风险、靠近生产区等）。c)约束设置：在GIS中定义各因素的约束区域或距离要求。d)空间分析：应用GIS工具进行分析：如缓冲区分析（确定安全距离）、叠置分析（综合评价适宜区域）、网络分析（评估交通可达性）、选址分析（如最大最小服务区模型、P-中心模型等）。e)方案评估与选择：生成多个候选方案，结合经济、技术、环境、社会等多方面因素进行综合评估和比较，最终选择最优方案。GIS能够将复杂的选址问题空间化、可视化，提高决策的科学性和效率。八、GIS在石油田环境管理与风险评价中的作用及分析方法：作用：1.空间信息管理：集成和管理油田地面设施（井场、站库、管线）、土地利用、植被覆盖、水体、环境监测站点、历史污染点等空间信息。2.风险源识别与评估：定位和评估潜在的环境风险源（如泄漏、排放口），分析其可能影响的范围和程度。3.环境质量监测与评价：集成土壤、水体、空气中的污染物监测数据，绘制污染分布图，评价环境质量状况。4.环境影响评价：辅助进行新建项目或改建项目的环境影响评价，预测和评估潜在的环境影响。5.风险区划与预警：基于风险源、敏感目标和环境敏感度，进行风险区划，建立环境安全预警系统。6.应急管理：在发生环境事故时，快速定位事故地点，分析扩散路径，辅助制定应急响应方案和资源调配。分析方法：可能采用缓冲区分析（确定风险源影响范围）、叠置分析（综合评价环境敏感度与风险源关系）、网络分析（模拟污染物扩散路径）、地形分析（评估洪水风险）、空间统计（分析污染物空间分布模式）等GIS技术。九、将遥感（RS）数据与GIS集成应用于地下石油田区域勘探潜力评价的基本步骤和优势：基本步骤：1.遥感数据获取：获取研究区域的卫星影像或航空影像（如Landsat,Sentinel,高分系列等）。2.遥感图像预处理：对原始影像进行辐射校正、几何校正、大气校正、图像增强等处理，提高图像质量。3.特征提取与解译：利用遥感图像处理技术（如目视解译、计算机分类、光谱分析）提取地表信息，如地形地貌特征（断裂、背斜）、植被覆盖、水系分布、岩石类型、土壤类型等与油气藏相关的间接标志。4.数据格式转换与配准：将遥感提取的特征数据（通常是矢量或栅格数据）转换为GIS可识别的格式，并与基础地理数据进行坐标系统一和几何配准。5.GIS数据库集成：将遥感解译结果、地质图、地球物理资料等集成到统一的GIS数据库中。6.空间分析与评价：在GIS环境中，利用叠置分析、关联分析等方法，将遥感解译的间接标志与已知的地质、地球物理、钻井等数据相结合，综合评价区域勘探潜力，圈定有利勘探区带。7.结果输出与可视化：生成勘探潜力评价图，并进行可视化展示和报告编制。优势：1.宏观快速评价：RS能够快速获取大范围区域的最新地表信息，提高勘探潜力评价的效率。2.信息丰富：提供多光谱、高光谱、雷达等多种信息，有助于识别与油气相关的地表间接标志。3.动态监测：可重复获取数据，用于监测地表环境变化，间接反映地下资源状况。4.成本效益高：相比地面勘探，RS数据获取成本相对较低。5.补充传统方法：可为地面地质调查和地球物理勘探提供先验信息，弥补局部区域数据的不足。十、设想一个地下石油田开发后期管理的场景，GIS在该阶段支持老井复查、剩余油潜力分析以及可持续发展规划：1.老井复查：GIS集成老井的地理位置、开发现状（累计产量、含水率、压力）、完井资料、测井数据、周边地质模型等信息。利用空间查询功能快速定位目标老井，结合GIS可视化展示老井生产动态曲线、周边地层分布和构造特征。通过空间分析（如缓冲区分析、叠置分析），评估老井周边是否存在未被有效开发的剩余油饱和区或新圈闭，为老井二次开发、调整井部署提供依据。2.剩余油潜力分析：在三维地质模型基础上，集成老井生产动态数据、测井解释结果、岩心分析数据等，利用GIS空间分析功能（如基于地理要素的储量估算、连通性分析、流体接触面分析），识别剩余油分布的主要区域、类型（如边底水锥进区、剩余油条带、未动用小层）和潜力大小。GIS可以生成剩余油分布图，并