基于OSG的多源异构油藏模型三维可视化系统研究

摘要

在石油行业中，三维可视化技术是人们了解地面和地下现象，描述其特征的一种工具，它可以把地震、录井等复杂的数据转换成直观的图形图像，以真三维的形式形象地表达地下油藏构造的形态特征、储层物性参数的分布规律和钻井轨迹的分布等。 现今，油藏三维可视化系统初现规模，大部分软件只限于读取本系统所规定或生成的数据格式文件，不能重复利用和研究国外油藏软件地质成果，这在一定程度上限制了油藏可视化的广度。为兼容多种油藏软件地质成果，需要考虑以下两个方面问题:一方面，不同油藏可视化软件导出的油藏地质成果，其网格模型数据在网格存储格式、网格排序方面存在较大差异，且大规模油藏网格模型将占用大量存储空间，同时又需要运算大量数据，限制了模型绘制速度，在移动、旋转、缩放的过程中出现“突然闪现”或“跳跃”现象。另一方面，井轨迹模型数据多以点坐标集合的形式给出，如果以“线”状形式绘制则略显单调，以“圆柱”状形式绘制要进行拐角光滑处理，需引入大量转换计算。针对以上问题，本文采用开源三维图形渲染引擎OpenSceneGraph（简称OSG），以油藏数据为对象，设计实现了多源异构油藏三维可视化应用系统。本系统关键技术如下: 1、解析了石油行业不同软件不同油藏模型的网格数据组织和内容。从系统功能扩展性、独立性出发，设计通用模型接口引擎，能够读取和统一绘制不同油藏模型。 2、实现异构油藏网格模型消隐算法，在不影响油藏模型显示效果的前提下，对原始网格模型数据进行优化，减少送入三维绘图引擎的数据量，提高油藏模型绘制速度。 3、基于切面和三角网方法进行三维井轨迹绘制，可以对任意弯曲轨迹进行自动处理，不必对井轨迹弯曲处进行光滑处理，且该方法简单易计算，保证了绘制的效率性。 4、基于轨迹球实现油藏模型的漫游、缩放、移动和视点切换等交互操作，并通过研究段内插值法和坐标数据转换方法，实现了三维油藏网格模型彩色显示，提高了油藏模型显示效果。 基于本文的理论技术探讨和方法实现，初步构建了一个多源异构油藏模型三维可视化系统，根据不同软件、不同格式、不同规模的油藏地质成果进行系统测试。实验结果表明，该系统能够良好、稳定运行，能够读取和构建不同软件的油藏地质成果，且模型绘制效果好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文组织结构

2 系统结构与OpenSceneGraph引擎

2．1 系统体系结构

2．2 基于MFC+OSG的系统架构

2．3 OpenSceneGraph渲染引擎

2．3．1 OpenSceneGraph概述

2．3．2 OpenSceneGraph组成模块

3 多源异构油藏网格模型统一绘制及优化方法

3．1 多源异构油藏模型

3．1．1 矩形网格模型

3．1．2 角点网格模型

3．1．3 油藏网格排序

3．2 多源异构油藏模型可视化设计

3．2．1 设计原则

3．2．2 模型接口引擎设计

3．3 多源异构油藏网格模型统一绘制方法研究

3．3．1 统一网格存储格式

3．3．2 统一网格排序

3．4 多源异构油藏网格模型绘制优化方法

3．4．1 采用OSG自身高效率渲染方法

3．4．2 油藏模型网格顶点数据优化

4 油藏井轨迹模型三维可视化

4．1 井筒三维可视化

4．1．1 井筒三维可视化方法

4．1．2 井筒绘制

4．2 井头球三维可视化

4．2．1 osg∷Shape类

4．2．2 井头球绘制

4．3 井名三维可视化

4．3．1 osg∷Text类

4．3．2 井名绘制

5 三维油藏模型的显示技术研究

5．1 三维油藏模型漫游

5．2 油藏网格模型彩色显示

5．3 油藏网格模型光滑显示处理

5．4 模型各视点快速切换显示

6 系统测试与分析

6．1 系统测试环境

6．1．1 硬件环境

6．1．2 软件环境

6．2 系统功能测试

6．2．1 系统界面

6．2．2 油藏地质成果网格模型显示

6．2．3 油藏地质成果井轨迹显示

6．2．4 油藏模型缩放、旋转显示

6．2．5 模型各视点快速切换显示

6．3 系统性能测试

6．3．1 模型优化性能测试

6．3．2 模型光滑显示测试

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢