地质体可视化技术论文

2024-05-22

地质体可视化技术论文（精选6篇）

地质体可视化技术论文篇1

前言

新时代背景下, 我国经济发展速度进一步提升, 在经济发展中, 所涉及到的矿产资源众多, 虽然我国幅员辽阔、地大物博, 矿产的储备量也极其丰富, 但由于地质勘探技术的限制, 使得很多矿产资源的具体分布和储量未能明确探出, 但随着可视化技术的研发, 将其应用于地质勘探中, 不仅能够有效的解决矿藏位置, 更能较为准确的确定出相应的储量, 这使得我国对于矿产资源的勘探进入了全新的历史时期。同时, 将可视化技术与物探仪器相结合, 还可在地质勘探中其他方面起到相应的作用, 如地质结构、水文、地貌等, 因此, 对于“地质勘探可视化关键技术的应用”研究, 就具有极大的现实意义。

1 可视化技术的概述

1.1 可视化技术的含义

简单来说, 可视化技术, 即是将晦涩难懂且纷繁复杂的数据信息, 通过建模和渲染等过程, 使其转化为便于人们理解的图形形式。由于可视化技术离不开计算机技术的应用与图形处理技术的应用, 同时, 可视化技术中还涉及到关键性技术:名字服务技术、检索资源技术、以及异构硬件的集成技术。因此, 在对可视化技术进行了解时, 应当有效的了解好图像分析得出的数据信息, 更应当对数据通过计算而产生的变化熟悉, 唯有如此, 才能有效的发挥出可视化技术的相关应用作用。

1.2 可视化技术的特点

可视化技术所具备的特点较为多样: (1) 交互性。可视化技术的此类特点便于对用户数据信息进行管理, 且便于相关数据的开发。 (2) 多维性。通过可视化技术的此类特点, 用户能够对数据的属性以及变量做出了解, 并且, 相关数据信息能够以“维”为单位, 进行分类和排序, 最终显示出来。 (3) 可视性。此类特点是指相关数据能够通过图形转化, 形成二维、三维或连续动画的形式显示而出, 并能够对其模式与关系做可视化分析。

2 可视化关键技术应用于地质勘探中的意义

将可视化关键技术应用于地质勘探之中, 能够有效提升地质勘探的工作效率, 同时也能够有效的改善现阶段的工作环境, 以便于地质勘探人员能够更好的开展和完成相关的勘探工作。由于此技术能够将纷繁复杂且种类众多的数据运用图形的方式显示出来, 使得数据信息不再晦涩、乏味, 也使地质勘探工作更加的富有趣味性, 对于数据分析能力较差的勘探人员而言, 可视化技术无疑是其工作中的福音, 不仅使看懂数据信息不再成为问题, 更使数据信息更为的直观易懂[1]。除此之外, 直观的可视化图形更能够为相关勘探人员带来充分的想象, 使其能够根据图形中地质结构的理解, 找寻出其他可供使用的资源。使地质勘探工作效率进一步提升。

3 可视化关键技术在地质勘探中的应用

地质勘探, 即是运用不同的方法和方式, 对地质进行勘查和探测的过程。通过地质勘探, 能够对地质情况有较为深入的了解, 这其中包含地层结构、水文情况、地容地貌、矿产蕴藏等。同时, 在进行地质勘探过程中, 较为常用的方法即是对采集的样本进行后期的分析和研究, 通过对样本的研究, 再结合地质方面的相关知识以及长期从事地质勘探人员的个人经验等, 对样本采集位置的地质做出相应的判断和总结, 以此来确定出此处的地质条件与地层构成等[2]。很多矿产资源的开发, 也都是通过地质勘探的数据分析与研究确定的。但需要注意的是, 样本采集方法存在一定的误差性和不确定性, 仅靠样本的分析和经验的总结, 便确定好矿产资源的位置、种类和数量, 并随之进行设备的架设, 准备开采工作, 此种做法不仅准确性差, 而且更会时常遭受到严重的经济损失。为此, 将可视化技术应用于地质勘探中, 便能够使此类问题得到有效解决, 而准确性也极大的提升[3]。可视化技术是将声波或电磁波技术与遥感技术相结合, 通过对地质位置释放电磁波或利用自然形成的地震波等, 运用电磁波在不同的地质介质或矿产介质内传播和接收, 能够清晰的将矿产结构以三维立体的形式展示在相关设备的显示屏中。

现阶段, 对于矿产资源的应用逐渐增多, 矿产资源的勘探技术也逐渐完善, 以往对于矿产资源的地质勘探中, 无法确定大型矿藏的规模、深度、以及储藏量等数据, 但随着可视化技术应用于地质勘探中, 此种问题便可迎刃而解[4]。同时, 应用可视化技术不仅能够确定矿藏的具体数据、查看到具体矿产资源的品质, 更能对矿产资源的储藏和开采时限做出较为准确的分析, 从而使地质勘探人员能够依据矿产资源的储量制定出合理的矿产资源的使用方案。并能够使矿产资源得到最为合理的开采时限延长。

除此之外, 由于通过多年的地质勘探, 使得我国的地质勘探数据库信息众多, 但却缺少规律总结, 人们很难通过数据分析来得出具体矿藏的位置及储量, 而将可视化技术应用于地质勘探中, 可视化技术便能够在纷繁复杂的数据库中挑选出有价值的数据信息, 并将数据库信息按照价值规律进行分类, 进而确定出矿产资源所涉及到的数据信息范围[5]。随后, 将不同的数据参数以不同的颜色进行标注, 就能够准确的确定出矿产资源的位置与储量等数据信息。而后, 通过对此数据信息制定出矿产资源的进一步开采或管理方案, 进而, 便可进行如下操作流程:通过地质勘探可视化技术, 寻找到矿产资源储存位置, 并探测到此矿产资源断面情况, 随后采用相关钻井设备对此位置进行模拟打井作业, 对于模拟打井的方向课不做过多要求, 平井、竖井或斜井皆可。并将相应位置的地层岩心进行有效的提取, 这样便可较为快速的将此提取位置的地层信息做初步了解, 并且, 若需进行其他区域的研究, 则可进行单独位置的裁片作业。

由以上分析可知, 可视化技术不仅能够对模拟打井进行良好的指导, 还能有效的缩减无效井位的数量, 从而较少了不必要的地质勘探成本支出, 除此之外, 可视化技术应用于地质勘探中, 还能够有效的提升寻矿的效率和准确性, 因此可以说, 将可视化关键技术应用于地质勘探中, 能够使经济效益以及社会效益同时提升, 更会对我国经济的发展做出积极的推动。

4 结语

综上所述, 随着社会的发展和科技的进步, 可视化关键技术被逐渐研发和完善, 现阶段, 可视化关键技术已经应用于科研、工程、医学、军事等众多领域, 将可视化关键技术应用于地质勘探之中, 不仅极大的提升了地质勘探工作的质量和效率, 更使地质勘探工作上升到全新的发展阶段。虽然我国的可视化关键技术与国外发达国家相比, 还存在一定的差距, 但我们有理由相信, 通过我国科学技术的进一步发展与提升, 定能设计与研发出更加智能化、便捷化、人性化, 同时具备可视化的技术和设备, 为我国经济的发展发挥出巨大的推动作用。

摘要：当前, 随着我国经济发展速度的不断加快, 对于矿产和能源的开采及使用需求也呈逐年递增的趋势。为满足经济发展的需求, 地质勘探工作从未间断, 但由于受到技术上的影响, 勘察效果较为低下, 现阶段, 随着社会的发展和科技的进步, 将可视化关键技术应用于抵制勘探中, 不仅提升了抵制勘探的成功率和效率, 更使我国地质勘探工作迈上了全新的台阶。本文先对可视化技术进行了概述, 简述出其含义与特点, 提出了在地质勘探中应用可视化关键技术的意义, 并进一步探讨了可视化技术在地质勘探中的应用, 旨在为我国地质勘探效率的提升、为满足经济发展和生产、生活需要, 尽自己的微薄之力。

关键词：地质勘探,可视化技术

参考文献

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[5]张生德, 张时忠, 门吉华.可视化技术及其在地质勘探中的应用浅析[J].地质勘探安全, 2000, 04:42~43+49.

地质体可视化技术论文篇2

在石油勘探开发过程中的地质图件生成方面, 可视化技术[1]的引入可以完全解决以往由地质工作者手工绘制、周期长、出错率高的问题。另外, 利用可视化技术, 当新数据加入时在原有图件模型的基础上修改、编辑、更新图件非常方便, 可解决以往人工重新绘制的缺陷。近年来, 国内有些软件公司研制和开发了计算机地质图件绘图系统, 但基本上是在Auto CAD、MapInfo、CorelDraw等国外计算机辅助设计软件或GIS软件平台上的二次开发[2,3,4,5]。

利用可视化技术自动生成地质图件一般需要三个步骤, 即:首先根据勘探开发过程中已获取的数据点、断层线及边界对勘探目的区域剖分, 然后插值建立图件的数学模型, 最后对所建模型进行显示和输出。本文就以地质图件的生成问题为对象, 研究可视化技术在计算机自动生成地质图件方面的应用。

1地质图件中勘探目的区域的剖分

针对地质图件中勘探目的区域剖分, 本文采用了Delauney三角剖分技术[6]。Delauney三角剖分所具有的优良特性在很大程度上满足了地质图件自动生成过程中对区域剖分的要求。

1.1基于“空洞”算法的点集Delaunay三角剖分

点集Delaunay三角剖分的算法有许多种, 其中“空洞”算法[7]简单而且高效。以Delaunay空洞法可以导出带约束条件的区域Delaunay三角剖分算法。该算法首先生成一个包含所有点的三角形, 并作为初始网格, 然后逐步将点集中的每个点作为新顶点加入网格中。

为了在一个点集的Delaunay三角剖分中加入一个新顶点, 可以将外接圆中包含新顶点的三角形删除, 形成一个Delaunay空洞 (cavity) , 如图1所示。

Delaunay空洞的边界是由线段组成的, 将Delaunay空洞上的每个线段同空洞的核相连, 所生成的新三角形都符合Delaunay准则[8], 用这种方法可得到包含新顶点的新的Delaunay三角网格 (如图2所示) 。

1.2带约束条件的区域Delauney三角剖分原理

带约束条件的区域Delaunay三角剖分是一个比较难以解决的问题, 国内外对此进行了大量的研究, 提出了很多方法。其中, “边界细分”算法[7]是一个行之有效的方法。

带约束条件的域Delaunay边界细分算法思路如下:

1) 首先将边界线、限定边细分成小线段。

2) 采用“空洞”算法, 将小线段的顶点集合进行点集的Delaunay三角剖分。

3) 对每个小线段, 检查其在三角网格中的存在性:

如果一个小线段在网格中不存在, 则在该线段中点处加入一点以细分该线段, 将细分点加入到剖分的点集中;在包含该线段顶点的三角网格单元外接圆圆心处加入一点, 以细分此三角形, 将加入点并入剖分的点集中。

4) 返回2) , 重新利用“空洞”算法进行剖分, 直到所有小线段都在网格中存在时算法结束。

地质图件中勘探目的区域含有比较复杂的内外边界, 因此计算机自动生成地质图件过程中的区域剖分可采用带约束条件的区域Delauney三角剖分。图3给出的实例是我国东部油田某油区一局部目标勘探区域及其上的采样数据点, 该区域内存在着比较复杂的剖分限制条件——断层线。在此情况下本文采用了带约束条件的区域Delauney三角剖分。图4给出的是剖分结果。

1.3三角网格数据结构

在区域三角剖分过程中, 需要进行大量的查询和计算工作, 其中包括:

1) 寻找构成三角形的三个点坐标;

2) 寻找构成一个三角形的三个边;

3) 给定一条边, 寻找共此边的两个三角形;

4) 判断共边的两个三角形的位置关系是否优化;

5) 对非优化的三角形进行局部优化。

由此, 本文对三角剖分过程中以及剖分后的三角网格采用了“翼边”型数据结构, 如图5所示。

三角剖分整体数据结构为 (以“面向对象的C++”语言描述) :

2地质图件数学模型的插值建立

在对地质图件所包含的目的勘探区域进行了三角网格剖分后, 就需要利用数学手段以勘探采样数据, 对三角网格顶点插值建立图件的数学模型[8]。地质统计学中克里金插值技术是一种无偏、最优的插值技术[9,10], 文献[10]对各种插值算法的比较说明, 克里金插值技术的效果优于其他插值算法的效果。在地质图件计算机自动生成过程中采样数据一般不满足平稳假设, 存在漂移 (定义见下) , 因此本文采用了泛克里金法。下面简要给出泛克里金法插值原理。

设研究区域为A, 区域化变量为{Z (x) ∈A}, x表示空间位置, Z (x) 在采样点xi (i=1, 2, …, n) 处的属性值为z (xi) , i=1, 2, …, n;则根据克里金插值原理[10], 未采样点x0处的属性值z (x0) 估计值是n个已知采样点属性值的加权和, 即:

$z (x_{0}) = \sum_{i = 1}^{n} λ_{i} z (x_{i})$

式中, λi (i=1, 2, …, n) 为待求权系数。

若Z (x) 在研究区域A中不满足二阶平稳条件, 存在未知的漂移成分:E[Z (x) ]=m (x) 。此时, 可以假设Z (x) 的广义线性模型为:

$Ζ (x) = \sum_{i = 0}^{Κ} f_{i} (x) β_{i} + R (x)$

其中: $E [Ζ (x)] = m (x) = \sum_{i = 0}^{Κ} f_{i} (x) β_{i}$ , 通常取为p (0≤p≤2) 次多项式。

R (x) 是满足二阶平稳假设的变量, 称为Z (x) 的剩余, 且:

E[R (x) ]=0 E[R (xi) , R (xj) ]=C (xi, xj)

由此, Z (x) 的广义线性模型由两部分组成:一部分是确定性成分, 即Z (x) 的数学期望m (x) ;另一部分是其剩余R (x) 。

由于: $E [z (x_{0})] = \sum_{i = 0}^{Κ} f_{i} (x_{0}) β_{i}$

$E [z^{*} (x_{0})] = E [\sum_{i = 1}^{Ν} λ_{i} z (x_{i})] = \sum_{i = 1}^{Ν} λ_{i} [\sum_{j = 0}^{Κ} f_{j} (x_{i}) β_{j}]$

依据无偏条件, 可得到待定权系数λi (i=1, 2, …, N) 所满足的关系式:

$\sum_{i = 1}^{Ν} λ_{i} f_{k} (x_{i}) = f_{k} (x_{0}) k = 0, 1, \dots, Κ$

以无偏条件为约束, 使得泛克里金法插值方差为最小可得到求解待定权系数λi (i=1, 2, …, N) 方程组:

${\begin{cases} \sum_{i = 1}^{Ν} λ_{i} C (x_{i}, x_{j}) - \sum_{k = 0}^{Κ} μ_{k} f_{k} (x_{j}) = C (x_{0}, x_{j}) j = 1, 2, \dots, Ν \\ \sum_{i = 1}^{Ν} λ_{i} f_{k} (x_{i}) = f_{k} (x_{0}) k = 0, 1, \dots, Κ \end{cases}$

相应的泛克里金法插值方差为:

$σ_{U Κ}^{2} = C (x_{0}, x_{0}) + \sum_{i = 1}^{Ν} λ_{i} C (x_{i}, x_{0}) - \sum_{k = 0}^{Κ} μ_{k} f_{k} (x_{0})$

3待插值三角网格顶点邻域内已知采样点的搜索算法

由于克里金插值技术不依赖于三角网格剖分, 插值时只需要搜索待插值三角网格顶点邻域内有限个已知采样点。采用全局搜索算法效率显然非常低, 特别是在采样点数据量非常大时尤为如此。本文对此提出了“多边形扩张”搜索算法, 其流程简述如下:

1) 借助三角网格“翼边”数据结构, 搜索以待插值三角网格顶点为共同顶点的所有三角形, 这些三角形将围成一个“向外扩张的多边形”。

2) 检索该多边形内所有三角网格单元中的已知采样点, 将这些三角网格单元标记为“已检索三角网格单元”, 把这些三角网格单元中属于边界线段的边记录到“边界边集合”中。

3) 如果检索到的已知采样点个数满足插值要求, 搜索过程结束, 否则, 依次检索以“向外扩张多边形”每一个顶点为共同顶点的所有三角网格单元。这些三角网格单元就构成了一个集合。其中, 外围三角网格单元的最外边将围成一个新的“向外扩张多边形”。

4) 对于该集合中的每一个三角网格单元, 如果未被标记为“已检索三角网格单元”, 则检索其内包含的已知采样点, 并作相应处理;将该三角网格单元标记为“已检索三角网格单元”;将其中属于边界线段的边记录到“边界边集合”中。

5) 用新的“向外扩张多边形”重复步骤3) -4) , 直至检索到的已知采样点个数达到插值要求为止。

步骤4) 中提到的对已检索到的采样点作相应处理指的是:如果某一个采样点和待插值三角网格顶点的连线与“边界边集合”中的边相交, 则需要对该两点之间的距离进行必要的特殊处理。

下面给出“多边形扩张”搜索法在各种情况下的示例图, 由图6-图8所示。

4断层和边界对插值结果影响的特殊处理

克里金插值技术的插值函数是以空间点之间的距离为变量的。如果勘探目的区域内空间两点之间被边界或断层线阻隔, 则断层和边界会造成插值结果的不连续, 插值过程需要将这一效果表现出来。本文对此所采用的方法是, 对被阻隔的两个点之间的距离不直接取为欧氏距离, 而采用一种“距离环绕”的办法对欧氏距离进行必要的补偿。

如图9所示, 待插值三角网格顶点为空间点A, 而点B为点A邻域内已知采样点, 点A和点B之间被一断层线 (或视其为内边界) 阻隔。

点A与点B之间的距离DAB不再利用欧氏距离, 即:DAB≠‖A-B‖, 而采用:

DAB=DBC+DCD+DDE+DEF+DFG+DGH+DHI+DIJ+DJA

5地质图件的计算机显示

地质图件数学模型建立后, 需要对所建模型以传统的计算机图形学方法进行显示。显示方式可采用等值线显示、网格模型的三维空间显示、渐变色显示等。下面给出本文利用可视化技术, 结合VC++编程语言在图3、图4的基础上所建地质图件的等值线显示、网格三维空间显示以及渐变色显示的结果图, 分别见图10-13。

图14、图15分别为本文对东部油田某油区地下砂三段S12层、S32层地震测线数据进行自动处理, 生成的等值线图及层位立体图。

6结论

本文利用可视化手段实现了自动绘制地质图件。在自动绘制过程中, 采用了Delaunay剖分方法对勘探目的区域进行了剖分;图件数学模型的建立采用了克里金插值技术;提出了“多边形扩张”算法搜索待插值三角网格顶点邻域内已知采样点;以“距离环绕”法处理了断层线和边界线对插值结果的影响。通过具体的应用实例验证了利用可视化手段计算机自动生成地质图件的效果。

摘要：研究利用可视化技术自动生成地质图件。首先给出限制条件下的区域Delaunay剖分原理;其次采用了地质统计学中的克里金插值技术建立图件模型, 提出了“多边形”扩张法搜索待插值三角网格顶点邻域内的已知采样点, 以“距离环绕法”处理了断层和边界对插值结果造成的影响;结合地质图件自动建立过程;最后给出了一个具体的应用实例。

关键词：地质图件,科学计算可视化,限制条件下的Delaunay三角剖分,克里金插值技术,“多边形”扩张法

参考文献

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地质体可视化技术论文篇3

1 可视化技术的内涵

1.1 可视化技术的概念

可视化技术是指应用计算机图像处理软件和图形处理技术, 把栅格数据转换为矢量数据即图像, 并显示在电子屏幕上, 再进行交叉式处理的过程。可视化技术涉及的领域比较广, 包括计算机图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交叉技术等都有应用其中。可视化的最开始起源于科学计算可视化, 科学家们不仅需要通过图形、图像来分析由计算机算出的数据, 还应该熟悉在计算过程中这些数据所发生的变化。

1.2 可视化技术的特点

可视化技术的主要特点包括所处环境是交互式的、属性多维、具有强大的可视性等。用户能够以交互的方式对数据进行管理, 并开发数据;能够显示描述对象或事件的数据的多维属性, 而数据能够按照每一维属性, 对数据进行分类、排序、组合和显示。可视性数据还能够用图像、曲线、二维图形、三维体和动画等形式来表示, 并对数据之间的相互联系进行可枧化分析。

2 发展可视化技术的意义

早在二十世纪八十年代, 计算机技术就已经开始应用在科学计算和数据处理方面了, 但是, 当时计算机的应用水平还比较落后, 只能够对相关的数据进行统一的批量处理, 还达不到智能化水平以及对数据进行交叉处理的效果, 与此同时, 也没有对计算机运行过程进行引导的功能, 操作者只能等待计算机得出计算结果。这种批量处理也还是只能人工操作完成, 最后输出的只是二维图像, 不能直观的反应某些数据特征。这种方法使得有关数据很难在第一时间形象的为人们展现出整体内涵, 而且还可能造成丢失大量数据的后果, 使得计算结果出现偏差。随着科学技术的迅猛发展, 地质勘探相关的数据也在不断增多, 如何有效的进行数据可视化现在已经成为亟待解决的问题之一。此外, 进入二十一世纪以来, 计算机相关的科技水平得到了很大的提高, 计算机的硬件和软件不断被更新, 电脑内存和磁盘空间也在扩大, 其功能越来越全面, 现已能够通过高配置的硬件来对很多重要的图形和图像进行处理。那么通过数据可视化技术, 快速、直观、形象的分析描述海量复杂的数据和信息已经不再困难, 还能够对项目数据和测绘数据的可视化进行交互补化的操作。所以, 目前先进的可视化技术已经达到了对海量复杂的抽象数据进行快速准确的描述和分析的要求。海量复杂而又抽象的数据只有利用可视化技术转换为具体的图像, 才能够充分激发人的形象思想。从更深层次的角度来讲, 可视化技术就是从海量复杂的数据中找到其中存在的规律和特征, 进而为科学技术水平的提高、病因诊断以及业务决策等提供借鉴和参考依据。可视化技术在很大程度上提高了数据的处理效率, 使得不断产生的抽象数据能够得到最高最佳的利用。

3 可视化技术在地质勘探中的应用

在地质勘探的过程中, 所应用的传统方法是采集样本, 之后相关的专家和学者对所采集的样本进行各种研究和分析, 并结合所学知识和实践经验给出相应的总结和判断, 比如该区域是否存在矿产以及矿产的种类、数量等;初步确定存在矿产后开始钻井, 在钻井的同时进行采样分析。这种传统的勘探方法在很多情况下会由于判断出现失误, 而造成严重的经济损失。随着可视化技术的不断发展, 它在地质勘探的生产实践中应用越来越多。这种新的勘探方式是利用自然产生的地震波或着人工发出的电磁波, 在不同的矿物质中的传播频率特征不同等特点, 利用遥感技术就能够显示矿产结构的立体分布。在油气勘探过程中, 可视化技术的应用已经到了比较成熟的阶段, 现已取得了比较好的效果。现阶段, 石油工业中还存在一个亟待解决的严重问题, 那就是怎样识别规模比较大且埋藏比较深的矿藏位置。除了寻找新的矿藏之外, 先进的可视化技术还可以使我们利用分析和处理方法得出最佳的矿藏使用方案, 使现存的矿藏处于最佳利用状态, 并延长很多矿藏的开采时限。相关专业的人员必需对海量复杂的矿藏勘探数据进行认真深入的分析和研究, 并得出结论, 才能确定矿藏是否存在, 然后有针对性的制定对矿藏资源的开采和管理方案。我国地域广阔, 矿藏勘测数据的数量也非常多, 且分布基本没有规律可言, 因此, 没有办法直接根据勘测所得数据得出结论。通过可视化技术能够从海量复杂的地质勘探数据中, 发现有价值的规律面, 并表示出具体的范围和趋势, 还能够用不同的颜色和亮度表示出不同数据的参数, 以及它们之间的相互关系, 进而使得相关研究人员对原始数据作出做出更精确的解译, 分析得出矿藏资源是否存在、如果存在, 矿藏资源的位置以及储量等关键信息。通过这些数据信息, 人们就能够快速方便地进行开采矿藏资源的操作, 步骤如下:作探测到矿藏资源位置的断面圈;并找到合适位置进行模拟打井, 打井的方向向下为竖井;还可以单独挑出某个地质层用于其它研究, 使人们能够快速了解地下的具体情况等等。将可视化技术应用于地质勘探, 不仅能够指导打井作业、降低无效井位的数量, 还能够大大提高寻找矿藏资源的效率, 对提高经济效益和社会效益都有很大的作用。

结束语

随着科学技术的飞速发展, 可视化技术和计算机硬件技术也在很大程度上得到了发展, 目前, 可视化技术已经在地质勘探、航空航天、军事、医疗等领域都有了很成功的应用案例。我国的可视化技术从上世纪九十年代初开始崛起, 至今不管是在技术方面, 还是在地质勘探等的应用方面, 都取得了不小的成就, 但还是与国外先进水平存在一定的差距。所以, 在可视化技术的研究和应用方面, 还有很大的空间需要我们去研究和探索。

参考文献

[1]乐杰, 徐蕾.可视化技术及其在地质勘探中的应用浅析[M].北京:人民科学出版社, 2013:192-198.

地质体可视化技术论文篇4

1 综合探测技术介绍

1.1 高密度电法探测技术分析

高密度电法探测技术主要是对煤矿巷道迎头前方富水性低阻区有效, 电流激发主要是通过球形的方式向四周扩散的, 依据对称性原则, 一旦巷道的前方或者后方出现地质异常体, 电流就会产生畸变。因而在对煤炭资源进行开采的过程中, 需要根据电流线的变化来推测煤矿巷道前方是否存在地质异常体。

1.2 瞬变电磁法探测技术分析

瞬变电磁法探测技术的优势集中体现在探测灵活便捷、探测效率较高、对低阻地质异常体具有很强的敏感度等, 这些优势的存在使瞬变电磁法探测技术在煤炭资源的开采中应用比较普及。瞬变电磁法探测技术主要是在地面瞬变电磁的基础上, 通过不断改进与完善进而在井下得到应用的。在对二次场进行测量的过程中可以得到不同深度的地质特征, 在探测的过程中一旦发现有异常, 就可以对异常体的位置以及大小等进行有效的确定。井下瞬变电磁法探测技术主要利用的是小线圈进行发射与接收, 这种应用原理对于再复杂的矿井巷道条件都能很好地适应[2]。该探测技术的灵活便捷性主要体现在不仅可以对矿井巷道的前方、侧方甚至可以对矿井巷道的上方以及下方的地质异常体进行灵活的探测。

1.3 炸药法地震探测技术分析

矿井巷道内的地震探测其系统布局与地面的地震探测是雷同的, 两者之间的不同之处在于矿井巷道的空间有限, 需要将检波器设置在矿井巷道的侧面, 在掌子面上进行炸药震源。产生的地震波一旦遇到反射界面就会产生反射波, 设置在矿井巷道侧面的检波器会接收掌子面前方的地质界面信息。在矿井巷道内进行激发可以减少表层的干扰, 再加上离目标体比较近, 地震波的能量以及高频成分衰减的就会比较少, 因而可以获得比较精准的地震资料。

1.4 随掘地震探测技术分析

不同于一般的反射波法, 随掘地震探测主要采用掘进机对岩石进行掘进与切割, 将掘金与切割的过程中产生的波动作为震源, 检波器设置在矿井巷道的后方, 并且对掌子面前方的反射波进行有效的接收。不同于一般的反射波法探测技术, 随掘地震探测技术在对地质异常体的探测上更加安全有效。随掘地震探测技术在探测的过程中对正常的施工作业不会产生任何的影响, 还能为探测施工作业节省更多的时间[3]。

1.5 微动探测技术分析

微动探测技术主要是利用特有的检波器, 在特有观测台阵的基础上获得天然的微动信号, 再通过度数据进行科学的处理与分析, 提取面波信号, 之后通过反演形式获得地下横波速度结构, 进而对地质构造进行探测的新型技术[4]。为了确定地质异常体的平面位置以及柱顶高度情况, 可以采用微动探测技术对矿井地质异常体进行探测, 探测的主要目的是进一步研究地质异常体发育情况以及是否会对安全生产产生不利的影响。

采用综合探测技术对矿井地质异常体进行探测, 选取的探测方法不同, 获得的探测结果自然也会存在很大的差异性, 在通过对比分析的前提下, 采取更加科学的探测技术能够对矿井地质异常体进行精准的定位[5]。

2 案例分析

山西某煤矿分别采用瞬变电磁探测技术以及高密度电法探测技术来具体分析矿井巷道侧方可能存在的陷落柱是否会对其周围透水的低阻区产生一定的影响。沿着矿井巷道的方向分别布置瞬变电磁以及高密度电法的测线, 通过对陷落柱全方位的探测, 进而确定陷落柱的边界富水性能。陷落柱周围存在局部含水现象, 并且富水性能比较薄弱, 这种情况不影响煤层的正常开采。通过本次探测实验得知, 瞬变电磁探测技术与高密度电法探测技术的结合, 在矿井探测中能够取得良好的探测效果。这两种探测方法的结合使探测结果显著, 精准度也比较高。

3 结语

针对不同的地质异常体, 采用比较先进的探测技术以及综合性的探测技术才能取得良好的探测结果, 综合使用各种探测技术对矿井地质异常体现象进行探测, 其目的主要是避免在煤炭开采过程中受到地质异常体的影响。当前, 伴随我国科学技术的不断进步, 各种矿井勘探技术在地质异常体的探测方面都取得了有效的进展, 多种探测技术并行使用可以为我国的煤矿开采提供科学的开采方案。

摘要：在对煤层进行开采的过程中, 出于对开采安全的考虑, 需要对前方的地质异常体进行科学的探测。本文主要介绍与分析不同探测技术, 通过总结理论方法来研究不同探测技术在不同地质异常体中的作用。

关键词：煤矿,地质异常体,综合探测技术,探测方法,应用分析

参考文献

[1]杨镜明, 等.高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤田采空区勘查及注浆检测中的应用[J].地球物理学进展, 2014, 01:362-369.

[2]程久龙, 等.矿井巷道地球物理方法超前探测研究进展与展望[J].煤炭学报, 2014, 08:42-50.

[3]李术才, 等.隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J].岩石力学与工程学报, 2014, 06:90-113.

[4]胡国泽, 等.井下槽波地震勘探——预防煤矿灾害的一种地球物理方法[J].地球物理学进展, 2013, 01:439-451.

地质体可视化技术论文篇5

1) 不同区域开发效果差异明显, 该块中部主力区汽驱效果好于外围区, 少量井出现汽窜或高温汽窜趋势, 个别井组油汽比小于0.1;

2) 边底水水侵严重, 汽驱热利用率低, 影响汽驱效果;

3) 注汽井地质条件差的井组开发效果不理想;

4) 大倾角部位下倾方向生产井见效慢或不见效, 降低井组内蒸汽驱替体积。

根据上述存在的问题, 将各类地质参数与开发效果对比分析, 影响开发效果的主要地质因素有以下几个方面:

(1) 地层倾角

通过不同倾角区域开发效果对比, 确定地层倾角对蒸汽驱开发的影响。监测结果显示, 由于蒸汽的超覆作用, 上倾方面蒸汽突破速度较大。表明在较均质的地质体条件下, 随地层倾角增大, 蒸汽会强烈地向上倾方向运动, 不同地层倾角日产油、油汽比变化曲线可以看出, 地层倾角小于10度优势明显。

(2) 油层厚度

油层是蒸汽驱开发的物质基础, 油层越厚、净总比越大, 热损失越小。研究发现, 汽驱井组随有效厚度增加, 开发效果逐渐变好。开发效果好的井组有效厚度与油汽比呈现较好的二阶函数。有效厚度在20m~35m之间油汽比随着有效厚度的增加而增加。

(3) 储层非均质性

非均质性对蒸汽驱开发影响很大, 平面非均质性对蒸汽驱开发效果影响, 通过试验区不同相带物性及生产井开发效果统计, 蒸汽沿砂体厚度大、物性较好的主河道方向优先突进, 开发效果较好。储层综合研究发现, 渗透率平面分布与开发效果匹配较好, 渗透率大于2μm2的区域开发效果较好。

(4) 隔夹层特征

隔夹层发育影响蒸汽热利用率, 从热效率评价上来看, 隔层热损为12.9%。夹层频率与开发效果对比来看, 夹层频率高的区域开发效果较差。

1 地质体分类评价

根据莲花油层纵横向发育特点, 该块中部主力区油层发育, 分两套层系进行蒸汽驱开发, 外围采取一套层系开发。开发效果研究表明, 主力蒸汽驱开发效果相对好, 区域井组开发效果存在差异。地质分析研究, 开发效果较好的主力区油层发育、净总比值高、夹层频率小、渗透率大于2μm2的区域广泛分布, 变异系数小 (表1) 。这些因素共同反映出:地质体条件直接影响蒸汽驱开发效果。

开发效果以油气比作为主要依据, 划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个级别, 在地质参数与开发效果对应关系的一致性基础上选取典型井组进行剖析:开发效果为Ⅰ类的典型井组, 夹层频率小于15层/100m, 渗透率大于2.0μm2, 净总比大于50%, 大于5m的油层占总厚度的比值大于0.5。而开发效果为三类的井组, 夹层频率大于20层/100m, 渗透率小于1.5μm2, 大于5m的油层占总厚度比值小于0.2, 净总比小于0.4。平面上, 主力区夹层频率普遍小于15层/100m, 渗透率大于2.0μm2, 净总比0.5以上, 大于5m的油层占总厚度比值大于0.5大面积连片分布, 而外围区域只有零星分布。

同时研究发现注汽井和生产井对井组开发效果影响不同, 注汽井对井组开发效果影响很大。在单井分类后建立井组地质体分类界线时分注汽井、生产井两个方面来确定, 并最终建立了井组分类标准。

齐40块转驱井组地质体划分为3个级别。地质体分类结果与开发效果匹配较好, 研究发现蒸汽驱开发效果受地质体控制, 在地质体评价为Ⅲ类区域通常蒸汽驱的开发效果较差, 在地质体评价为Ⅰ类的地方蒸汽驱开发效果较好, 地质体评价为Ⅱ类区域开发效果介于两者之间。同时, 由于受到井网完善程度低, 以及井网自身不规则、工艺措施等原因的影响, 个别井组地质体评价为Ⅰ类, 而开发效果为Ⅲ类, 以此确定动态调整重点。

2 成果应用

采取纵向上注采剖面调整及平面上采液井点综合调控等举措提高井组开发效果, 区域采取针对不同地质体的调控措施。

主体部位:改变蒸汽流向, 纵向注入井剖面调整, 平面采液井点综合调控;对生产井高温水窜层位封堵, 选层集中吞吐改变蒸汽流向、水平井辅助汽驱。

东北角:增加注入热量 (提高干度、注汽速度) ;有效驱替层位的重新确定;注汽井与莲I合注分采;关停低效井组。

边部薄层区:加强平面蒸汽波及 (加强有效排液) ;提高注汽质量 (提高干度、连续注汽) ;储层改造。

边水区:提高热效率 (封堵边底水侵入层) ;井网调整;提高蒸汽干度;关停低效井组。

摘要：辽河油田齐40块莲花油层工业化蒸汽驱开发以来, 不同区域开发效果差异明显, 在地质影响因素研究的基础上, 优选地质参数, 分析每种参数对蒸汽驱开发效果影响, 确定该块不同区域地质参数的关键值, 建立单井、井组分类标准, 进行地质体分类, 通过地质体分类结果与开发效果对比, 对符合率较低的区域提出调整建议, 对于同类型油藏的开发具有一定的借鉴意义。

地质体可视化技术论文篇6

1 预应力锚索的应用和发展

预应力锚固技术自20世纪60年代开始引入我国以来, 已经在公路边坡加固中取得了广泛应用。在公路边墙支护和治理岩质明挖高边坡中, 取得了巨大的工程效益和经济效益。最初采用机械式内锚头, 锚固力为600kN。这种内锚头沿用了十多年。后来经过改进, 内锚固段采用灌浆 (水泥浆或水泥砂浆) , 施工方便、锚固力大。现在, 国内采用的预应力锚索的锚固力一般为1000～5000kN, 10000kN的预应力锚索正在进行试验研究。在国外, 预应力锚索最大锚固力已达10000k N以上。预应力锚索的孔深已达到80m以上, 锚固对象已从岩体扩展到土层和堆积层。颅应力锚索的结构形式和施工工艺不断推陈出新, 产生了无粘结预应力锚索、压力型内锚头、单孔多锚头等技术和工艺。

2 预应力锚索施工

2.1 施工平台

由于环境制约, 锚索加固工程施工时, 需搭设刚性施工平台, 并应该满足施工要求。施工平台一般用扣件式钢管搭设, 特别要注意稳定和安全问题。

2.2 钻孔

钻孔在锚索的施工中是工期控制的关键工序之一。为了确保钻孔的质量和效率, 采用了潜孔冲击式钻机。在钻井操作时, 依据锚索设计的长度整齐摆放钻孔所需要的钻杆, 当钻杆全部使用完毕, 钻孔的深度与设计深度相符合。钻孔深度与锚索设计的长度相比应当超出0.5m左右。

当钻孔结束后, 依次拆卸钻具与钻杆, 并清洗冲击器放置备用。将一根聚乙烯管对孔深进行复核, 同时使用高压风对钻孔吹入, 在孔内的粉尘清理干净之后, 保证孔深与锚索设计长度相等或适当超出, 取出聚乙烯管, 封闭孔口。

特殊情况的处理方法:

渗水的处理方法。在钻孔的施工过程中或结束后进行吹孔操作时, 由孔中吹出的粉尘碎渣构成为小石粒、黄色或灰色的团粒而非粉尘, 这表明孔内存在渗水现象, 岩粉大多在孔壁上贴附。如果孔深已达到设计要求, 以清水注入, 之后用高压风吹净钻孔, 至吹出物为清水;如果孔深未达到设计要求, 及时冲击器仍工作且又进尺, 也必须立即停止钻孔操作, 拔出钻具, 在钻孔清洗之后再进行钻进, 保持循环操作至施工结束。在孔内的渗水量较大、有积水时, 吹出物为碎石和泥浆, 这种情况下不会出现岩粉糊住孔壁的现象, 保持冲击器工作即可继续进行钻孔操作。若渗水量过大将冲击器淹没, 冲击器会自动停止工作, 应拔出钻具进行压力注浆。

塌孔、卡钻的处理。当钻孔操作穿越风化较强的岩体或岩层破碎带的时候, 通常可能导致塌孔发生。塌孔的主要标志为孔中吹出物为黄色岩粉, 同时夹杂部分原状石块 (非钻头碎的、无光泽的、不新鲜的) 。此时无论钻进深度是否达到要求, 都必须立刻停止钻进操作, 拔出钻具并进行固壁注浆, 注浆的压力为0.4MPa, 灌注浆液的成分为水玻璃与水泥砂浆, 24小时后重新尝试钻孔。雨季施工中, 经常发生孔内有岩体破碎带渗流的泥浆, 在固壁注浆之前, 应以清水和高压风将泥浆清除。否则固壁注浆效果会受到影响, 还会导致意外情况的误判。

2.3 锚索施工

各部位锚索施工遵循“紧跟开挖面, 先马道上面一排, 然后自上而下, 立体穿插, 平面分散”的原则进行;对于网格梁锚索, 优先采用先造孔穿束后浇筑网格混凝土的施工方法。在开挖面完成清坡验收以后, 立即使用进口大型履带式岩锚钻机对紧邻马道一排锚索进行造孔;造孔结束后在进行其他工序的同时开始搭设坡面钢管脚手架。钢管脚手架通过坡面锚杆进行加固, 临空面布置安全防护网, 每层造孔平台铺设5cm厚马道板, 平台上下使用钢爬梯进行连接, 坡面锚索造孔采用YG、MG、MD系列国产轻型锚索钻机造孔。钢铰线下料和锚索编束在工作面附近就近选择, 灌浆在马道上进行, 张拉在对应的施工平台上进行。

2.4 锚固法注浆

穿束结束后, 按照实验室提供的配合比制成纯水泥浆, 并进行浆液流动型和泌水性试验, 使用灌浆泵按照技术要求的压力进行锚固段灌浆, 采用灌浆自动记录仪进行记录。锚固段灌浆的质壤直接影响锚索的锚固效果, 应充分给予重视。锚固段灌浆结束后三天严禁扰动锚索体。对于无黏结式锚索锚圆段和张拉段的灌浆要求一次完成。

2.5 外锚头制作

整个外锚头的施工程序如下:钢垫板与导向钢管的加工—锚墩插筋—安装导向钢管—焊接加固—墩头钢筋的制作—安装模板—冲洗仓号—验仓—混凝土浇筑—等强养护。混凝土在拌和站按照试验室确定的配合比拌制, 混凝土搅拌车运至现场, 泵送至工作匾, 采用直径为50软轴振捣密实。同时, 防止混凝土掉入锚索孔内影响张拉, 当混凝土强度达到70%时, 拆除模板, 并及时洒水养护。

2.6 张拉

张拉设备 (油泵、千斤顶、压力表) 配套标定后, 配套使用。张拉程序分为单股预紧和整束张拉两个阶段, 单股预紧应进行两次以上, 整束张拉分五个量级进行。预应力锚索张拉程序如下:单根预紧至20%P (稳压5min) 测伸长值—卸除单拉、安装整拉千斤顶—整拉至25%P (稳压5min) 测伸长—整拉至50%P (稳压5min) 测伸长值—整拉至75%P (稳压5rain) 测伸长值—整拉至100%P (稳压5min) 测伸长值—整拉至110%P (稳压30min) —锁定, 其中P为设计张拉荷载。

2.7 封孔回填灌浆和外锚头保护

张拉锁定工作结束后, 经监理工程师检查合格, 进行张拉段回填灌浆, 采用集中灌浆站逐孔进行灌浆, 具体的施工方法与内锚段相同, 为保证自由段所有空隙回填密实, 必须对孔口段的离析沉缩部分进行补封灌浆。灌浆完成后, 预留10cm钢铰线, 其余部分用手提式砂轮切割机切除, 并用水泥砂浆按设计图纸进行保护。

3 降水效果评价

本工程在下部土方开挖过程中, 降水深度满足了土方施工要求, 降水效果明显。根据降水对周围建筑物的沉降观测结果, 降水对本工程周围建筑物沉降影响较小。

但根据施工经验, 在渗透系数较大地区及地质情况较差地区或降水时间较长降水速率过快时, 较小范围的降水均会对周围建筑物产生较大影响, 在施工中应进行充分论证。未受到降水所影响, 施工安全方面有保证, 保证了施工的质量以及安全, 不会造成较大的影响。

4 结束语

工程结束, 进行观测, 各项指标符合要求, 稳定性良好。目前该技术已经广泛应用于各公路项目。由于能充分的调动和提高岩土体的自稳能力和自身强度, 大大减少结构物体体积和减轻结构物体自重, 显著节约工程材料, 并有利于施工的安全等多方面的优点, 已经成为提高岩土稳定性和解决复杂的岩土工程问题最经济有效的方法之一。

参考文献

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[2]谢杰, 王林, 周炜, 杨宝红, 章志勇.预应力锚索在边坡中加固作用探讨[J].江西建材, 2008, (01) .

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