GOCAD在龍門山某剖面的三維地質(zhì)建模應(yīng)用研究

成興東 夏時(shí)斌

摘 要：GOCAD是一款強(qiáng)大的地質(zhì)建模和地質(zhì)信息處理的專業(yè)軟件。文章簡要介紹了GOCAD軟件的一些基本情況，并且通過一個(gè)簡單的實(shí)例來說明GOCAD的三維建模過程，把物探解釋從二維帶向了三維，突破了復(fù)雜地形面和地下結(jié)構(gòu)三維建模表達(dá)的限制，并在質(zhì)量上達(dá)到了實(shí)際要求，提供了表達(dá)更為精確的地質(zhì)模型，并在應(yīng)用中逐步得到了推廣。

關(guān)鍵詞：GOCAD；高程數(shù)據(jù)；面；三維地質(zhì)體、

前言

以往，物探工作者通過重、磁、電、震等方法獲得大量的地質(zhì)信息只能通過各自的解釋獲得地下二維結(jié)構(gòu)，并且依照各自的經(jīng)驗(yàn)推斷出地下構(gòu)造和巖層的走向，進(jìn)一步預(yù)測其變化規(guī)律，這樣造成的影響是不能充分地揭示其空間上的變化規(guī)律[1]，甚至有時(shí)通過各個(gè)方法得到的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生對立。經(jīng)年來，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)以及三維技術(shù)的發(fā)展，物探工作也從二維走向了三維，通過三維解釋約束能夠更準(zhǔn)確的了解地下結(jié)構(gòu)。因此，各種三維建模軟件也有了生成的基礎(chǔ)。目前，三維地質(zhì)建模軟件已經(jīng)多種多樣，例如由阿波羅科技集團(tuán)公司推出的軟件Micr，斯倫貝謝公司研發(fā)的Petrel建模軟件以及法國ENSG Nancy地質(zhì)學(xué)院研制的GOCAD軟件，GOCAD地質(zhì)建模軟件是主要應(yīng)用于地質(zhì)領(lǐng)域的三維可視化建模軟件，在地質(zhì)工程、地球物理勘探、礦業(yè)開發(fā)和水利工程中均有廣泛的應(yīng)用，是國際上公認(rèn)的主流建模軟件[2]。文章主要介紹了GOCAD軟件的一些基本特點(diǎn)，在此同時(shí)用GOCAD軟件建立一個(gè)簡單的模型來說明GOCAD軟件的優(yōu)越性。

1 GOCAD軟件介紹

GOCAD是英文Geological Object Computer Aided Design 的簡寫，顧名思義，它是為專門針對地質(zhì)體、旨在幫助進(jìn)行與地質(zhì)體相關(guān)的工程設(shè)計(jì)而開發(fā)的一款軟件系統(tǒng)[3]。它是在國際上得到公認(rèn)的主流建模軟件，在各個(gè)國家的眾多油氣公司得到了廣泛的運(yùn)用，并且我國極力推崇于把GOCAD軟件應(yīng)用在地質(zhì)行業(yè)，GOCAD軟件主要是以工作流程為核心的新一代地質(zhì)建模軟件，其界面友好，功能強(qiáng)大，易學(xué)易用，并且能夠在大多數(shù)硬件平臺(tái)上使用。GOCAD內(nèi)置了多種地球科學(xué)分支學(xué)科的數(shù)據(jù)處理和分析的功能，從而為實(shí)現(xiàn)交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)的統(tǒng)一協(xié)作，提供了統(tǒng)一強(qiáng)大的三維可視化平臺(tái)[4]。它即能構(gòu)建幾何對象，也能對其空間屬性進(jìn)行模擬。應(yīng)用GOCAD軟件的三維地質(zhì)建模方法可以構(gòu)建出三維地質(zhì)構(gòu)造模型和三維儲(chǔ)層?xùn)鸥窠Y(jié)構(gòu)模型[5]。例如具體可以用于油氣藏建模、地震解釋與地震屬性分析、地質(zhì)解釋、井位優(yōu)化與鉆井工程、油藏不確定性分析等。

三維地質(zhì)模型包括地表地形和地下地層、軟弱夾層、斷層及裂隙等地質(zhì)面。它們的空間形態(tài)，由于數(shù)據(jù)源類型和數(shù)據(jù)精度各不相同，不能用單一的數(shù)學(xué)模型表達(dá)，需根據(jù)實(shí)際情況區(qū)別對待，為此GOCAD建模軟件提供了多種方法，滿足建模的需要[6]。GOCAD具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)輸入接口，多種格式的點(diǎn)、線、面都可以直接輸入，如可以為*.txt點(diǎn)文件、采用屏幕定點(diǎn)、*.dxf線文件、井位加載、測井曲線加載、井分層數(shù)據(jù)的加載、層數(shù)據(jù)加載、斷層數(shù)據(jù)加載、地震數(shù)據(jù)加載等（注明：還有很多其余格式，在此不一一列出）。往往由于地球的不可入性，在地球內(nèi)部的斷層、構(gòu)造、巖層等都不能直接看見，而GOCAD確能夠把地下結(jié)構(gòu)重構(gòu)出來，包括它們的幾何形態(tài)、相互間的位置關(guān)系等[6]。GOCAD可以實(shí)現(xiàn)模型的任意旋轉(zhuǎn)、放大、縮??；可以揭開模型的部分塊體而單獨(dú)研究地下的某一個(gè)塊體構(gòu)造，并且計(jì)算出它的面積、體積等；可以切除模型的某一個(gè)剖面而單獨(dú)進(jìn)行研究；可以提取出模型的任一結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)體出來進(jìn)行其他方面的解釋研究等。GOCAD三維地質(zhì)建模突破了復(fù)雜地形面和地下結(jié)構(gòu)三維建模表達(dá)的限制，它從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、工作模式和功能設(shè)置都實(shí)現(xiàn)了真三維化，能夠?qū)Ω鞣N地層、斷裂進(jìn)行模擬，可以把重、磁、電、震、以及地質(zhì)數(shù)據(jù)融合在一起進(jìn)行約束建模，進(jìn)而通過聯(lián)合解釋得到正確結(jié)果，解決了由各方法分離解釋而出現(xiàn)相互矛盾結(jié)果的情況，使物探解釋得到了進(jìn)一步的提高。

2 GOCAD應(yīng)用實(shí)例

GOCAD提供了多種多樣的建模方式，文章則通過一個(gè)簡單的實(shí)例來說明GOCAD的三維建模過程。

2.1 點(diǎn)的生成

GOCAD軟件能夠提供多種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸入，如高程數(shù)據(jù)、鉆井?dāng)?shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)等。GOCAD所利用的高程數(shù)據(jù)都是利用global-mapper軟件所轉(zhuǎn)化而成，將高程數(shù)據(jù)按照（X，Y，Z）的格式保存成文文章件格式，然后在GOCAD軟件中依次執(zhí)行命令：File→Import Objects→Horizon Interpretations→X Y Z，然后打開點(diǎn)文件就可以將點(diǎn)集數(shù)據(jù)導(dǎo)入到GOCAD中，如圖1所示。

2.2 面的生成

在圖1中已經(jīng)成功導(dǎo)入高程數(shù)據(jù)，下面利用上述數(shù)據(jù)生成地表面，具體執(zhí)行過程如下： 在GOCAD軟件中依次執(zhí)行命令：Applications → Wizard →Surface Creation → From Data （without internal Borders）→ From Points and Computed outline-Direct Triangulation →創(chuàng)建地表面的名稱 →Create outline Curve from Data points→Create Surface From Points and Curve，最后點(diǎn)擊確定就可以生成地表面，如圖2所示。

利用圖2生成的地表面可以看出地形的起伏高低，但是更進(jìn)一步的判斷各個(gè)層面的生成年代及河流、斷層等都很困難，因此下一步需要在地表面上附上各種屬性。具體執(zhí)行過程如下：先把想要投到地表面帶上的圖片放到GOCAD軟件中→ 右鍵單擊生成的地表面→ Attributes →Texture → Voxet→ 點(diǎn)擊圖片→點(diǎn)擊OK。最后會(huì)得到如圖3所示的地表面。圖3中的地表面形象的展現(xiàn)出了各個(gè)地層面、河流、斷層等。

2.3 體的生成

在GOCAD中，對于地質(zhì)體模型的建立提供了兩種方法：第一種是網(wǎng)格模型對象（SGrid），第二種是實(shí)體模型對象（Solid）。文章主要介紹實(shí)體模型對象，同理，可以利用生成地表面的方式生成底面，底面高程可以任意設(shè)置。然后在GOCAD軟件中讀出地表面和底面四個(gè)坐標(biāo)的經(jīng)緯度，再把每四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)組成一組TXT文檔，把點(diǎn)文件導(dǎo)入GOCAD軟件中，再分別利用點(diǎn)生成面的方式生成四個(gè)側(cè)面，這樣就可以生成一個(gè)三維地質(zhì)體了，具體如圖4所示。

圖4中同樣可以把地質(zhì)剖面附到側(cè)面上，其方法同在地表面附上屬性一樣，具體如圖5所示。這樣一個(gè)簡單的三維體就建立成功了，其在實(shí)際工作中能夠滿足物探工作者的一系列要求。

3 結(jié)束語

研究表明，GOCAD是一款強(qiáng)大的地質(zhì)建模和地質(zhì)信息處理的專業(yè)軟件，可以識別多種數(shù)據(jù)來源，極大地簡化建模，把物探工作從傳統(tǒng)二維解釋帶向了三維解釋，通過GOCAD三維解釋約束能夠更準(zhǔn)確的了解地下結(jié)構(gòu)，突破了復(fù)雜地形面和地下結(jié)構(gòu)三維建模表達(dá)的限制，并在質(zhì)量上達(dá)到了實(shí)際要求，提供了表達(dá)更為精確的地質(zhì)模型，并在應(yīng)用中逐步得到了推廣。但是，由于GOCAD在國內(nèi)地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用較少， 而且還存在著不少復(fù)雜問題需要研究解決， 尤其是關(guān)于復(fù)雜巖體地質(zhì)建模等問題還有待深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]李愛軍，侯定貴.基于GOCAD的邊坡三維地質(zhì)體模型的構(gòu)建與應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù)，2014（6）：18-21.

[2]趙增玉，陳火根.基于GOCAD的寧蕪盆地云臺(tái)山地區(qū)三維地質(zhì)建模[J].地質(zhì)學(xué)刊，2014，38（4）：652-656.

[3]詹莉，劉聰元.GOCAD及其在烏東德工程的應(yīng)用[J].工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2009（3）：33-37.

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作者簡介：成興東（1989-），男，四川岳池，碩士研究生，主要從事于大地電磁研究。