CN106097451B - 复杂地质模型的并行四面体剖分方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复杂地质模型的并行四面体剖分方法，包括：应用复杂地质体三维可视化建模软件输出地质体的所有块体文件；对块体进行分组；启动多个进程，为每个块体分组分配一个进程；在每个进程中，应用表面建模方法依次对组内各块体进行表面网格剖分，并将组内各块体的表面网格依次合并，形成一个复合块体的表面网格；在每个进程中，对复合块体进行限定四面体网格剖分；所有进程计算完成后，将各进程的四面体网格进行合并，形成整个地质体的四面体剖分网格。该复杂地质模型的并行四面体剖分方法应用范围更广,可以处理更为复杂的地质体，具有更高的效率，内存需求低，可以应对大尺度地质体的四面体剖分。

Description

复杂地质模型的并行四面体剖分方法
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种复杂地质模型的并行四面体剖分方法。
背景技术
目前针对复杂地质体的四面体剖分方法的基本思路为首先利用层位数据确定地质体内不同地质块体的三维表面(表面建模方法)，然后对表面限定的地质体进行三维限定四面体剖分(实体建模方法)。孟宪海等人，以及孟祥宾、初剑等人都应用这一思路进行细致的研究。他们采用了复杂的三维Delaunay三角剖分算法进行地质体表面限定，因此需要引入三角形曲面的求交、分割、缝合等复杂操作，实现复杂，形成的表面三角形质量难以保证。另一方面，四面体剖分算法在处理大尺度地质体时存在内存需求大、计算周期长的缺点，影响了其在实际生产中的应用。霍吉东提出了基于多层的Delaunay四面体剖分并行算法，该算法提出了对多层地质体进行并行四面体剖分然后合并的思路。但是一方面该算法应用范围小，不能处理较复杂的地质体；另一方面该算法未进行层位表面限定过程，而是直接对层位数据进行了四面体剖分，这样形成的层间界面难以相互匹配，层位四面体网格合并过程不具备可操作性。
现有串行方法的缺点是计算效率低，内存需求大，难以应对大尺度的地质体的网格剖分。现有并行方法的缺点主要表现在两个方面：一是现有技术的应用范围局限于多层层状地质体，不适用于更为复杂的地质构造；二是现有技术缺少块体表面网格限定过程，导致不能很好的刻画块体表面，并且层间界面网格难以相互匹配，使得层位四面体网格合并过程不具备可操作性。
复杂地质体三维可视化建模软件CVM(软著证书登记号：2015SR167372)是胜利油田物探研究院自主研发的三维交互建模软件，该软件可以将地质体解释层位、断层等进行融合，得到封闭的地质块体(专利名称:三维次级封闭地质体融合面的速度建模方法,申请号:201510853950.3)。本质上,CVM软件是一种块体表面建模方法，不同的是该软件使用了四边形网格进行表面限定。由于四边形四个顶点不一定在一个平面上，因此这种对块体表面的限定方法并不精确。为此我们发明了一种新的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可应用于复杂地质体，算法效率高，内存需求小，可以实现大尺度地质模型的四面体网格剖分的复杂地质模型的并行四面体剖分方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：复杂地质模型的并行四面体剖分方法，该复杂地质模型的并行四面体剖分方法包括：步骤1，应用复杂地质体三维可视化建模软件输出地质体的所有块体文件；步骤2，对块体进行分组；步骤3，启动多个进程，为每个块体分组分配一个进程；步骤4，在每个进程中，应用表面建模方法依次对组内各块体进行表面网格剖分，并将组内各块体的表面网格依次合并，形成一个复合块体的表面网格；步骤5，在每个进程中，对复合块体进行限定四面体网格剖分；步骤6，所有进程计算完成后，将各进程的四面体网格进行合并，形成整个地质体的四面体剖分网格。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，每个文件存放一个块体的顶层和底层的散点数据。
在步骤2中，依据块体之间的相对位置关系对块体进行分组，相对位置上具有相互包含关系的块体分在同一分组。
在步骤2中，根据块体大小分组，将相对较小的几个分为一组，相对较大的一个分为一组。
在步骤3中，如果多个分组被分配到同一个进程，则该进程将按照步骤4和步骤5依次串行的处理这些分组，并在该进程中依次将剖分结果合并。
在步骤4中，表面建模方法需保证网格剖分的唯一性，即在任何场景中，该算法对某一层位散点数据的剖分形成的网格都是相同的，表面网格包括外表面网格和内表面网格。
在步骤5中，限定四面体网格剖分不能改变块体的表面网格剖分。
该复杂地质模型的并行四面体剖分方法还包括，在步骤5之后，对复合块体的四面体网格进行加密，加密过程中对各块体的表面网格的修改操作相同。
在步骤6中，并行进行四面体网格的合并，即先两两合并，合并后网格数目为原来的一半；然后对合并后的这些网格继续进行两两合并，迭代此过程，最后合并为一个网格。
本发明中的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，基于CVM软件融合技术对地质体确定闭合块体信息，使得分组后各块体分组的剖分操作相互独立；对各独立块体分组，使用表面建模方法和实体建模方法相结合的方式实现四面体网格剖分；最后将所有四面剖分网格合并成整个地质体的剖分网格。在上述剖分过程中，保持块体表面网格的一致性，从而保证合并过程的可行性。相比于规则的六面体网格，本发明对地质模型进行不规则四面体网格剖分，可以更精细的描述地质体的复杂构造和内部属性，可以为高精度地震正演、偏移等以及油藏模拟和开发等算法提供精细的剖分网格，进而获得更高精度的成果。本发明与现有技术相比，具有以下优点：第一：本发明应用范围更广,可以处理更为复杂的地质体。第二：本发明具有更高的效率，内存需求低，可以应对大尺度地质体的四面体剖分。
附图说明
图1为本发明的复杂地质模型的并行四面体剖分方法的一具体实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的复杂地质模型的并行四面体剖分方法的流程图。
(1)应用复杂地质体三维可视化建模软件(CVM软件)输出地质体的所有块体文件；每个文件存放一个块体的顶层和底层的散点数据。
(2)依据块体之间的相对位置关系对块体进行分组；相对位置上具有相互包含关系的块体分在同一分组。分组内的块体不能独立的进行四面体剖分，必须进行步骤4的表面网格合并后一起进行四面体剖分。这种方式的优点是可以避免四面体剖分和合并过程中对“洞”的复杂处理。但是这里也可以不分组。
在一实施例中，还可以根据块体大小分组，将相对较小的几个分为一组，相对较大的一个分为一组，这样分组后，各组的块体合并后的规模比较接近，四面体剖分的计算量也接近，各进程的计算时间就相差不多，这样可以提高并行效率。
(3)启动多个进程，为每个块体分组分配一个进程；如果多个分组被分配到同一个进程，则该进程将按照步骤(4)-(5)依次串行的处理这些分组，并在该进程中依次将剖分结果合并。
(4)在每个进程中，应用表面建模方法依次对组内各块体进行表面网格剖分，并将组内各块体的表面网格依次合并，形成一个复合块体的表面网格；表面建模方法需要保证网格剖分的唯一性，即在任何场景中，该算法对某一层位散点数据的剖分形成的网格都是相同的。这里的表面网格包括外表面网格和内表面网格，因为有些块体可能在另一个块的内部，则合并后，该块体的表面网格就成了复合块体的内表面网格。
(5)在每个进程中，对复合块体进行限定四面体网格剖分；限定四面体网格剖分不能改变块体的表面网格剖分。在步骤(5)之后可对复合块体的四面体网格进行加密。加密过程也要保证对各块体的表面网格的修改操作相同。原因是一个表面网格一般为两个块体所共有，称为两个块体的接触面，对各块体表面网格进行相同的修改能够保证最终形成的接触面网格相同，这样能够简化块体合并过程。
(6)所有进程计算完成后，将各进程的四面体网格进行合并，形成整个地质体的四面体剖分网格；在一实施例中，合并过程也可以并行进行，即先两两合并，合并后网格数目为原来的一半；然后对合并后的这些网格继续上述操作(两两合并)，迭代此过程，最后合并一个网格。

Claims (9)

1.复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，该复杂地质模型的并行四面体剖分方法包括：
步骤1，应用复杂地质体三维可视化建模软件输出地质体的所有块体文件；
步骤2，对块体进行分组；
步骤3，启动多个进程，为每个块体分组分配一个进程；
步骤4，在每个进程中，应用表面建模方法依次对组内各块体进行表面网格剖分，并将组内各块体的表面网格依次合并，形成一个复合块体的表面网格；
步骤5，在每个进程中，对复合块体的表面网格进行限定四面体网格剖分；
步骤6，所有进程计算完成后，将各进程的四面体网格进行合并，形成整个地质体的四面体剖分网格。
2.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，在步骤1中，每个文件存放一个块体的顶层和底层的散点数据。
3.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，在步骤2中，依据块体之间的相对位置关系对块体进行分组，相对位置上具有相互包含关系的块体分在同一分组。
4.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，在步骤2中，根据块体大小分为多个组。
5.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，在步骤3中，如果多个分组被分配到同一个进程，则该进程将按照步骤4和步骤5依次串行的处理这些分组，并在该进程中依次将剖分结果合并。
6.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，在步骤4中，表面建模方法需保证网格剖分的唯一性，即在任何场景中，该表面建模方法对某一层为散点数据的剖分形成的网格都是相同的，表面网格包括外表面网格和内表面网格。
7.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，在步骤5中，限定四面体网格剖分不能改变块体的表面网格剖分。
8.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，该复杂地质模型的并行四面体剖分方法还包括，在步骤5之后，对复合块体的四面体网格进行加密，加密过程中对各块体的表面网格的修改操作相同。
9.根据权利要求1所述的复杂地质模型的并行四面体剖分方法，其特征在于，在步骤6中，并行进行四面体网格的合并，即先两两合并，合并后网格数目为原来的一半；然后对合并后的这些网格继续进行两两合并，迭代此过程，最后合并为一个网格。
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