油气集输三维影像系统的建立和应用——以中石化华北分公司为例

摘要

数字油田的技术理论、技术路线日趋成熟。石油企业作为国家经济支柱产业，其数字化建设开始向三维地理信息系统迈进，各大油田纷纷建立起数据信息中心，而GIS三维可视化系统成为其核心组成部分之一。三维GIS以三维空间为研究对象，用建模、表达、管理、操作、分析以及决策的手段去处理与三维对象相关的信息，相较于二维GIS，其数据量增大，且新增各类对象类型和空间关系，并不单纯是对二维GIS的扩展。国内近几年来在油气田地面配套设施及可视化系统的研究和建设方面发展很快，已经出现了一个理论研究和实际应用的高潮。但如何将生产应用系统的开发与可视化平台设计紧密结合，尚无很好的做法和经验。本文以中石化华北分公司石油企业的数字化建设为例，对我国石油化工企业的三维可视化系统建设的可行性、需求、技术路线和系统功能等进行分析和梳理，以华北分公司主要油藏区块为研究对象，设计开发三维影像系统，并对其中关键技术进行研究。论文主要成果如下:
　　1、设计开发“华北分公司油气集输三维影像系统”。
　　以虚拟可视化、三维地理信息系统、3S技术、数据库技术等相关理论为基础，基于Skyline基础组件平台和B/S软件结构模式，结合Oracle10g数据库，设计、开发了“华北分公司油气集输三维影像系统”。
　　2、对油田地面三维模型的可视化表达和数据库建设进行研究，建立三维影像环境。
　　利用多项式变换法进行遥感影像的几何精校正，运用PANSHARP融合法进行多分辨率影像的融合，以生成彩色正射遥感影像图，并通过TerraBuilder将其与DEM数据相融合，从而实现三维地形的可视化表达。利用专业建模软件与TEPro相结合的方法实现三维地物的可视化表达，同时结合图像映射法、透明纹理法等方法实现一些特殊地物的可视化表达。在三维可视化的基础上，按照地理信息系统的要求以及规范，对集输管网的海量数据进行了有效的组织和管理，建立了适合集输管网管理的地理信息系统，同时也为专业功能的开发奠定了基础。
　　3、进行系统的关键技术研究，为决策者使用提供方便。
　　对最短路径分析技术、管网优化技术、剖面分析技术等关键技术进行研究，详细阐述了Dijkstra算法的原理及其实现过程，通过Dijkstra算法确定了到达某一确定地点（如井场、事故现场等）的最佳线路，为路径选取提供指导性帮助以及辅助性决策，极大地节约了人力物力财力;引入粒子群优化算法，对新增井的集输管网进行优化设计，并进行了应用;根据剖面对象的分布情况，获得其位置信息，绘制出剖面图。
　　随着油气集输三维影像系统的逐步推广和深入使用，促进了基于高分辨率影像的地面工程管理规划方式的改变，从本质上减轻了大量简单烦琐的工作，大大提高了办公效率、决策管理水平和经济效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景与意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状与发展趋势

1．2．1 国外三维GIS系统的研究现状

1．2．2 国内三维GIS系统的研究现状

1．2．3 三维GIS的发展趋势

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究区域

1．3．3 技术路线

第2章 系统开发理论和三维建模技术

2．1 系统开发关键技术

2．1．1 skyline平台

2．1．2 Oracle数据库

2．2 三维建模技术

2．2．1 三维建模技术概述

2．2．2 三维模型设计及优化

第3章 系统设计

3．1 系统需求分析

3．2 系统总体设计

3．2．1 系统设计目标与原则

3．2．2 系统架构与功能设计

3．3 油田地面三维模型的可视化表达

3．3．1 三维地形的可视化表达

3．3．2 三维地物的可视化表达

3．3．3 三维集输管网的可视化表达

3．4 数据库设计

3．4．1 数据来源及组织

3．4．2 数据库设计的原则

3．4．3 油田信息的数字化及其分类

3．4．4 数据库的创建过程

第4章 关键技术

4．1 最短路径分析

4．1．1 图论简述

4．1．2 Dijkstra算法

4．1．3 事故处理最短路径的实现

4．2 管网优化

4．2．1 粒子群算法简介

4．2．2 离散粒子群优化算法(DPSO)

4．2．3 模型求解

4．3 剖面分析技术

第5章 三维影像系统应用

5．1 三维漫游

5．2 空间查询

5．3 井位部署

5．4 地面工程规划

5．5 空间分析

5．5．1 二三维联动

5．5．2 最短路径分析

5．5．3 管网优化分析

5．5．4 地形剖面分析

5．6 辅助汇报分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果