復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，包括：應(yīng)用復(fù)雜地質(zhì)體三維可視化建模軟件輸出地質(zhì)體的所有塊體文件；對(duì)塊體進(jìn)行分組；啟動(dòng)多個(gè)進(jìn)程，為每個(gè)塊體分組分配一個(gè)進(jìn)程；在每個(gè)進(jìn)程中，應(yīng)用表面建模方法依次對(duì)組內(nèi)各塊體進(jìn)行表面網(wǎng)格剖分，并將組內(nèi)各塊體的表面網(wǎng)格依次合并，形成一個(gè)復(fù)合塊體的表面網(wǎng)格；在每個(gè)進(jìn)程中，對(duì)復(fù)合塊體進(jìn)行限定四面體網(wǎng)格剖分；所有進(jìn)程計(jì)算完成后，將各進(jìn)程的四面體網(wǎng)格進(jìn)行合并，形成整個(gè)地質(zhì)體的四面體剖分網(wǎng)格。該復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法應(yīng)用范圍更廣,可以處理更為復(fù)雜的地質(zhì)體，具有更高的效率，內(nèi)存需求低，可以應(yīng)對(duì)大尺度地質(zhì)體的四面體剖分。
【專利說明】
復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)體的四面體剖分方法的基本思路為首先利用層位數(shù)據(jù)確定地質(zhì)體內(nèi)不同地質(zhì)塊體的三維表面(表面建模方法)，然后對(duì)表面限定的地質(zhì)體進(jìn)行三維限定四面體剖分(實(shí)體建模方法)。孟憲海等人，以及孟祥賓、初劍等人都應(yīng)用這一思路進(jìn)行細(xì)致的研究。他們采用了復(fù)雜的三維Delaunay三角剖分算法進(jìn)行地質(zhì)體表面限定，因此需要引入三角形曲面的求交、分割、縫合等復(fù)雜操作，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，形成的表面三角形質(zhì)量難以保證。另一方面，四面體剖分算法在處理大尺度地質(zhì)體時(shí)存在內(nèi)存需求大、計(jì)算周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，影響了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用?；艏獤|提出了基于多層的Delaunay四面體剖分并行算法，該算法提出了對(duì)多層地質(zhì)體進(jìn)行并行四面體剖分然后合并的思路。但是一方面該算法應(yīng)用范圍小，不能處理較復(fù)雜的地質(zhì)體;另一方面該算法未進(jìn)行層位表面限定過程，而是直接對(duì)層位數(shù)據(jù)進(jìn)行了四面體剖分，這樣形成的層間界面難以相互匹配，層位四面體網(wǎng)格合并過程不具備可操作性。
[0003]現(xiàn)有串行方法的缺點(diǎn)是計(jì)算效率低，內(nèi)存需求大，難以應(yīng)對(duì)大尺度的地質(zhì)體的網(wǎng)格剖分?，F(xiàn)有并行方法的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用范圍局限于多層層狀地質(zhì)體，不適用于更為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造;二是現(xiàn)有技術(shù)缺少塊體表面網(wǎng)格限定過程，導(dǎo)致不能很好的刻畫塊體表面，并且層間界面網(wǎng)格難以相互匹配，使得層位四面體網(wǎng)格合并過程不具備可操作性。
[0004]復(fù)雜地質(zhì)體三維可視化建模軟件CVM(軟著證書登記號(hào):2015SR167372)是勝利油田物探研究院自主研發(fā)的三維交互建模軟件，該軟件可以將地質(zhì)體解釋層位、斷層等進(jìn)行融合，得到封閉的地質(zhì)塊體(專利名稱:三維次級(jí)封閉地質(zhì)體融合面的速度建模方法，申請(qǐng)?zhí)?201510853950.3)。本質(zhì)上，CVM軟件是一種塊體表面建模方法，不同的是該軟件使用了四邊形網(wǎng)格進(jìn)行表面限定。由于四邊形四個(gè)頂點(diǎn)不一定在一個(gè)平面上，因此這種對(duì)塊體表面的限定方法并不精確。為此我們發(fā)明了一種新的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，解決了以上技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種可應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)體，算法效率高，內(nèi)存需求小，可以實(shí)現(xiàn)大尺度地質(zhì)模型的四面體網(wǎng)格剖分的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法。
[0006]本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，該復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法包括:步驟I，應(yīng)用復(fù)雜地質(zhì)體三維可視化建模軟件輸出地質(zhì)體的所有塊體文件;步驟2，對(duì)塊體進(jìn)行分組;步驟3，啟動(dòng)多個(gè)進(jìn)程，為每個(gè)塊體分組分配一個(gè)進(jìn)程;步驟4，在每個(gè)進(jìn)程中，應(yīng)用表面建模方法依次對(duì)組內(nèi)各塊體進(jìn)行表面網(wǎng)格剖分，并將組內(nèi)各塊體的表面網(wǎng)格依次合并，形成一個(gè)復(fù)合塊體的表面網(wǎng)格;步驟5，在每個(gè)進(jìn)程中，對(duì)復(fù)合塊體進(jìn)行限定四面體網(wǎng)格剖分;步驟6，所有進(jìn)程計(jì)算完成后，將各進(jìn)程的四面體網(wǎng)格進(jìn)行合并，形成整個(gè)地質(zhì)體的四面體剖分網(wǎng)格。
[0007]本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
[0008]在步驟I中，每個(gè)文件存放一個(gè)塊體的頂層和底層的散點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0009]在步驟2中，依據(jù)塊體之間的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)塊體進(jìn)行分組，相對(duì)位置上具有相互包含關(guān)系的塊體分在同一分組。
[0010]在步驟2中，根據(jù)塊體大小分組，將相對(duì)較小的幾個(gè)分為一組，相對(duì)較大的一個(gè)分為一組。
[0011]在步驟3中，如果多個(gè)分組被分配到同一個(gè)進(jìn)程，則該進(jìn)程將按照步驟4和步驟5依次串行的處理這些分組，并在該進(jìn)程中依次將剖分結(jié)果合并。
[0012]在步驟4中，表面建模方法需保證網(wǎng)格剖分的唯一性，即在任何場(chǎng)景中，該算法對(duì)某一層位散點(diǎn)數(shù)據(jù)的剖分形成的網(wǎng)格都是相同的，表面網(wǎng)格包括外表面網(wǎng)格和內(nèi)表面網(wǎng)格。
[0013]在步驟5中，限定四面體網(wǎng)格剖分不能改變塊體的表面網(wǎng)格剖分。
[0014]該復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法還包括，在步驟5之后，對(duì)復(fù)合塊體的四面體網(wǎng)格進(jìn)行加密，加密過程中對(duì)各塊體的表面網(wǎng)格的修改操作相同。
[0015]在步驟6中，并行進(jìn)行四面體網(wǎng)格的合并，即先兩兩合并，合并后網(wǎng)格數(shù)目為原來的一半;然后對(duì)合并后的這些網(wǎng)格繼續(xù)進(jìn)行兩兩合并，迭代此過程，最后合并為一個(gè)網(wǎng)格。
[0016]本發(fā)明中的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，基于CVM軟件融合技術(shù)對(duì)地質(zhì)體確定閉合塊體信息，使得分組后各塊體分組的剖分操作相互獨(dú)立;對(duì)各獨(dú)立塊體分組，使用表面建模方法和實(shí)體建模方法相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)四面體網(wǎng)格剖分;最后將所有四面剖分網(wǎng)格合并成整個(gè)地質(zhì)體的剖分網(wǎng)格。在上述剖分過程中，保持塊體表面網(wǎng)格的一致性，從而保證合并過程的可行性。相比于規(guī)則的六面體網(wǎng)格，本發(fā)明對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行不規(guī)則四面體網(wǎng)格剖分，可以更精細(xì)的描述地質(zhì)體的復(fù)雜構(gòu)造和內(nèi)部屬性，可以為高精度地震正演、偏移等以及油藏模擬和開發(fā)等算法提供精細(xì)的剖分網(wǎng)格，進(jìn)而獲得更高精度的成果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):第一:本發(fā)明應(yīng)用范圍更廣，可以處理更為復(fù)雜的地質(zhì)體。第二:本發(fā)明具有更高的效率，內(nèi)存需求低，可以應(yīng)對(duì)大尺度地質(zhì)體的四面體剖分。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法的一具體實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說明如下。
[0019]如圖1所示，圖1為本發(fā)明的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法的流程圖。
[0020](I)應(yīng)用復(fù)雜地質(zhì)體三維可視化建模軟件(CVM軟件)輸出地質(zhì)體的所有塊體文件；每個(gè)文件存放一個(gè)塊體的頂層和底層的散點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0021](2)依據(jù)塊體之間的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)塊體進(jìn)行分組；相對(duì)位置上具有相互包含關(guān)系的塊體分在同一分組。分組內(nèi)的塊體不能獨(dú)立的進(jìn)行四面體剖分，必須進(jìn)行步驟4的表面網(wǎng)格合并后一起進(jìn)行四面體剖分。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以避免四面體剖分和合并過程中對(duì)“洞”的復(fù)雜處理。但是這里也可以不分組。
[0022]在一實(shí)施例中，還可以根據(jù)塊體大小分組，將相對(duì)較小的幾個(gè)分為一組，相對(duì)較大的一個(gè)分為一組，這樣分組后，各組的塊體合并后的規(guī)模比較接近，四面體剖分的計(jì)算量也接近，各進(jìn)程的計(jì)算時(shí)間就相差不多，這樣可以提高并行效率。
[0023](3)啟動(dòng)多個(gè)進(jìn)程，為每個(gè)塊體分組分配一個(gè)進(jìn)程;如果多個(gè)分組被分配到同一個(gè)進(jìn)程，則該進(jìn)程將按照步驟(4)-(5)依次串行的處理這些分組，并在該進(jìn)程中依次將剖分結(jié)果合并。
[0024](4)在每個(gè)進(jìn)程中，應(yīng)用表面建模方法依次對(duì)組內(nèi)各塊體進(jìn)行表面網(wǎng)格剖分，并將組內(nèi)各塊體的表面網(wǎng)格依次合并，形成一個(gè)復(fù)合塊體的表面網(wǎng)格;表面建模方法需要保證網(wǎng)格剖分的唯一性，即在任何場(chǎng)景中，該算法對(duì)某一層位散點(diǎn)數(shù)據(jù)的剖分形成的網(wǎng)格都是相同的。這里的表面網(wǎng)格包括外表面網(wǎng)格和內(nèi)表面網(wǎng)格，因?yàn)橛行K體可能在另一個(gè)塊的內(nèi)部，則合并后，該塊體的表面網(wǎng)格就成了復(fù)合塊體的內(nèi)表面網(wǎng)格。
[0025](5)在每個(gè)進(jìn)程中，對(duì)復(fù)合塊體進(jìn)行限定四面體網(wǎng)格剖分;限定四面體網(wǎng)格剖分不能改變塊體的表面網(wǎng)格剖分。在步驟(5)之后可對(duì)復(fù)合塊體的四面體網(wǎng)格進(jìn)行加密。加密過程也要保證對(duì)各塊體的表面網(wǎng)格的修改操作相同。原因是一個(gè)表面網(wǎng)格一般為兩個(gè)塊體所共有，稱為兩個(gè)塊體的接觸面，對(duì)各塊體表面網(wǎng)格進(jìn)行相同的修改能夠保證最終形成的接觸面網(wǎng)格相同，這樣能夠簡(jiǎn)化塊體合并過程。
[0026](6)所有進(jìn)程計(jì)算完成后，將各進(jìn)程的四面體網(wǎng)格進(jìn)行合并，形成整個(gè)地質(zhì)體的四面體剖分網(wǎng)格;在一實(shí)施例中，合并過程也可以并行進(jìn)行，即先兩兩合并，合并后網(wǎng)格數(shù)目為原來的一半;然后對(duì)合并后的這些網(wǎng)格繼續(xù)上述操作(兩兩合并)，迭代此過程，最后合并一個(gè)網(wǎng)格。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，該復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法包括: 步驟1，應(yīng)用復(fù)雜地質(zhì)體三維可視化建模軟件輸出地質(zhì)體的所有塊體文件； 步驟2，對(duì)塊體進(jìn)行分組； 步驟3，啟動(dòng)多個(gè)進(jìn)程，為每個(gè)塊體分組分配一個(gè)進(jìn)程； 步驟4，在每個(gè)進(jìn)程中，應(yīng)用表面建模方法依次對(duì)組內(nèi)各塊體進(jìn)行表面網(wǎng)格剖分，并將組內(nèi)各塊體的表面網(wǎng)格依次合并，形成一個(gè)復(fù)合塊體的表面網(wǎng)格； 步驟5，在每個(gè)進(jìn)程中，對(duì)復(fù)合塊體進(jìn)行限定四面體網(wǎng)格剖分； 步驟6，所有進(jìn)程計(jì)算完成后，將各進(jìn)程的四面體網(wǎng)格進(jìn)行合并，形成整個(gè)地質(zhì)體的四面體剖分網(wǎng)格。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，在步驟I中，每個(gè)文件存放一個(gè)塊體的頂層和底層的散點(diǎn)數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，在步驟2中，依據(jù)塊體之間的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)塊體進(jìn)行分組，相對(duì)位置上具有相互包含關(guān)系的塊體分在同一分組。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，在步驟2中，根據(jù)塊體大小分組，將相對(duì)較小的幾個(gè)分為一組，相對(duì)較大的一個(gè)分為一組。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，在步驟3中，如果多個(gè)分組被分配到同一個(gè)進(jìn)程，則該進(jìn)程將按照步驟4和步驟5依次串行的處理這些分組，并在該進(jìn)程中依次將剖分結(jié)果合并。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，在步驟4中，表面建模方法需保證網(wǎng)格剖分的唯一性，即在任何場(chǎng)景中，該算法對(duì)某一層位散點(diǎn)數(shù)據(jù)的剖分形成的網(wǎng)格都是相同的，表面網(wǎng)格包括外表面網(wǎng)格和內(nèi)表面網(wǎng)格。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，在步驟5中，限定四面體網(wǎng)格剖分不能改變塊體的表面網(wǎng)格剖分。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，該復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法還包括，在步驟5之后，對(duì)復(fù)合塊體的四面體網(wǎng)格進(jìn)行加密，加密過程中對(duì)各塊體的表面網(wǎng)格的修改操作相同。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)模型的并行四面體剖分方法，其特征在于，在步驟6中，并行進(jìn)行四面體網(wǎng)格的合并，即先兩兩合并，合并后網(wǎng)格數(shù)目為原來的一半;然后對(duì)合并后的這些網(wǎng)格繼續(xù)進(jìn)行兩兩合并，迭代此過程，最后合并為一個(gè)網(wǎng)格。
【文檔編號(hào)】G06T17/05GK106097451SQ201610494148
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】廉西猛, 單聯(lián)瑜, 隋志強(qiáng), 趙翠霞, 張睿璇
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院