摘要：三维地质建模是利用各种多源地质数据，特别是钻孔数据，利用多种地质建模方法，如表面建模、实体建模或者面体结合的建模方法，结合各种地质建模的关键技术，建立一个真实的三维地质模型，为用户展示一个虚拟的现实地质环境，还可以利用数值模拟和空间分析对隐伏矿体进行预测和对储量进行预测。能给我们的隐伏矿体的预测提供科学的指导。本文首先对三维地质建模进行概述，并在此基础上对三维地质建模技术在地质开发工作中的具体应用进行研究。
关键词：三维地质；建模技术；地质开发；应用
前言：我国对三维建模技术的研究最早开始于20世纪80年代，随着西方研究的深入，我国众多的研究学者分别在不同的应用领域对三维地质建模技术的方式方法和理论可行性进行研究，为基于三维技术的地下空间描述提出了很多的建模方式。在不同领域开展的三维技术的研究，侧重点也是有所不同的。相关学者对三维地质建模在水利工程中应用进行一系列的研究，天津大学某实验室人员研发了一套水利工程地质三维建模分析系统；黄地龙、柴贺军等人研发出了一套关于岩体结构的三维可视化系统。相关学者根据城市地下空间的具体情况，将三维地质建模应用到城市建设中，并研发出了一套三维地质模拟和可视化的操作系统。此外，也有学者根据各种类工程地质的特点，将三维地质建模应用到地质工程中，并研发出了一套三维可视化分析系统。除了以上提到的领域外，相关研究人员也逐渐将三维地质建模应用到油田开发、矿山开采等各个领域。
一、三维地质建模数据来源与特点分析
在三维地质建模中，用来反映地质体特征的数据来源多种多样，包括地质勘探数据、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据、工程地质数据等等。由于地质原始数据的多源性、离散性和定性特征在很大程度上阻碍了三维地质建模研究的发展。因此，在三维地质建模工作中需要耦合多源信息，对场区地质构造进行分析、解译，将定性描述的数据定量化，尽量以数值型数据和图形数据来进行表达，将离散不确定的数据通过各种插值拟合的手段转化为连续确定的数据，为三维地质建模提供合适的数据源。
二、三维地质建模的难点与关键技术问题分析
通过对三维地质建模数据来源与特点的分析可知，建立一个客观准确的三维地质模型必须满足三个条件：足够多的原始地质采样数据、能够真实反映复杂地下空间关系的地质解译分析、合适的数据结构。就目前复杂地质体的三维建模主要面临的困难可归纳为以下3点：
（一）原始地质数据获取艰难
地质体通常位于地表以下，人们无法直接全面地观察到地质体的各种特征，往往只能通过物探、化探等手段获得地质体的部分特征信息，并通过对这些信息的分析、解释、推断来获得地质体的基本信息。
（二）地下地质体及其空间关系极其复杂
地质条件和地质作用复杂多变，在其影响下，地层被切割成不连续的空间分布，岩体内复杂的岩性变化，以及地质构造过程的动态性更使得地下地质体及其空间关系异常复杂。这大大增加了三维地质建模数据结构、拓扑关系、相应算法的设计与实现难度。
（三）模型的确定性与地质体属性的不确定性存在矛盾
由于稀疏的不充足采样数据和地质体的复杂性决定了地质体属性的未知与不确定，地质工作者只能凭借分析、解释、推断的方式对不连续的、缺失的地质信息进行想象，存在主观上的不确定性。而一旦三维地质模型建立起来却将是确定的，不存在模糊性的东西，它将在地质信息的进一步定量分析和探索利用上发挥巨大的影响力。因此，在三维地质建模与可视化研究中，重难点可归纳为以下三个方面：①合理有效的多源数据耦合方式；②科学合理的数据模型；③正确高效的建模算法。通过对复杂地质体的三维建模难点分析，选择以广义三棱柱（GTP）作数据模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基于广义三棱柱的建模方法能较好地解决地质体的内、外表达与描述，具有一定的空间拓扑关系表达能力，可以处理比较复杂的地质情况，且数据量较为精简，模型结果也可以方便地进行空间分析与显示。
三、三维地质模型的具体应用
（一）油藏形态数字化
三维地质模型建立完成后，能够将地下的油藏形态进行数字化，从而可以非常直观地反映出地层的构造形态以及断层的走向、倾向、断层间的关系，这有助于更好地了解地层层位之间的接触关系。
（二）断点重组
借助断点数据在Petrel软件中的三维可视化，能够使以往抽象地按照数据分析进行的断点组合变得直观化，这样一来便可以大幅度降低断点重组的难度，准确性也随之获得显著提高。从理论的角度上讲，编号相同的断点应当分布在同一个平滑的曲面上，经过反复分析后发现大部分断点都在主断层面上，但是也有一少部分断点与主断层面相偏离，导致这种情况的原因大致有以下几个方面：其一，去除组合不当断点。如1号井深820m位置处的断点，原本归属于71号断层，经过三维地质模型分析后，将该断点确定为孤立断点；其二，修改断点归属。如2号井深1107m位置处的断点，原本归属于724号断层，而通过三维地质模型分析后发现，三维显示该断点落在725号断层的断面上，经核实后将该断点更改为725号断层。
（三）借助三维地质模型生成地质图幅
按照已经建立好的三维地质模型，能够生成研究区域的平面图，然后在map windows中选择数据窗口内的井位、全部断层模型及相应层位，便可以完成井位图和地质构造平面图的绘制，同时还能够在setting中对现实出来的效果进行适当调整，这样便能够任意选择构造线的间隔深度。
（四）在地震横向预测中的应用
通常情况下，在某些三维地震资料较为完好的油田当中，能够把密井网约束下的三维地震反演结果作为背景数据，然后利用协克里金法进行建模，在建模过程中，井点的数据仍可作为硬控制，这有助于确保过点性，而三维地震反演结果则可作为软控制，虽然井间具体的储层参数并不一定与之相等，但是储层的非均质特征却能够获得体现。
（五）在小井距井网中的应用
由于三维地质建模技术基于的是地层骨架，并以沉积单元作为单位来进行构建的。为此，在实际应用中，应当按照地层骨架模型中各个沉积单元的规模及其形成原因，将地质知识库中相应的参数场在变异系数、夹层以及尺寸等方面加以适当调整，然后填入各个网块当中。目前，较为成熟的做法是在构建某一个地区的三维地质模型前，先找出另一个与之沉积特征极为近似的小井距资料作为背景资料，并从中分析出至少两个分形指数，并在建模区域内井间内插所得的参数分布的基础之上，借助分形几何级数得出三维物性模型，以此来满足井间控制。
结语：地质信息的模拟与表达采用的都是剖面图和平面图，这种表现形式的实质就是将三维空间当中的地层、地貌和构造以及一些其它的地质现象反映到某一个平面上进行表达。虽然该方法也能够获得一定的信息，但是其不足之处也是显而易见的，即空间信息的损失与失真和制图过程的繁杂。而三维地质模型的提出有效克服了传统方法的不足，其利用计算机与可视化技术，能够直接从三维空间的角度来表达地质体及地质环境。
参考文献：
[1]孙江浩，胡洪飞.三维地质建模技术发展现状及建模实例的分析[J].工程技术：全文版，2016（03）：278.
[2]张洋洋，周万蓬，吴志春.三维地质建模技术发展现状及建模实例[J].东华理工大学学报：社会科学版，2015（06）：216.
[3]孙江浩，胡洪飞.三维地质建模技术发展现状及建模实例的分析[J].工程技术：全文版，2016（03）：278.
论文作者:杨龙庆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
标签：地质论文; 建模论文; 质体论文; 断点论文; 数据论文; 模型论文; 断层论文; 《基层建设》2019年第14期论文;