지질 모델링

Geologic modelling
루이지애나주 에라스 버밀리언 패리시 지구필드에 있는 8500피트 깊이의 가스 및 오일 저장소에서 생성된 구조 지도 스크린샷을 보여주는 지질 지도 소프트웨어.등고선 지도의 맨 위 근처에 있는 왼쪽에서 오른쪽으로의 간격은 결함선을 나타냅니다.이 단층선은 파란색/녹색 등고선과 보라색/빨간색/노란색 등고선 사이에 있습니다.지도 중앙의 가는 빨간색 원형 윤곽선은 오일 저장소의 상단을 나타냅니다.가스는 오일 위에 떠 있기 때문에 얇은 빨간색 윤곽선이 가스/오일 접촉 영역을 표시합니다.

지질 모델링, 지질 모델링 또는 지오모델링은 지구 표면과 지하에서 이루어진 지구물리학적, 지질학적 관찰에 기초하여 지구 지각의 일부분에 대한 컴퓨터화된 표현을 만드는 응용 과학이다.지모델은 관심 [1]영역의 물리량 설명으로 보완된 3차원 지질 지도와 동일한 수치입니다.지오모델링은 지표면에 대한 다원적이고 상호 운용 가능하며 업데이트 가능한 지식 기반인 공유 지구 [2]모델의 개념과 관련이 있습니다.

지모델링은 석유 및 가스전, 지하수 대수층, 광상 등에 주로 적용되며 천연자원 관리, 자연재해 파악 및 지질학적 과정 계량화에 사용된다.예를 들어 석유 및 가스 산업에서는 다양한 탄화수소 회수 시나리오에서 암석의 거동을 예측하는 저수지 시뮬레이터 프로그램의 입력으로 현실적인 지질 모델이 필요하다.저수지는 한 번만 개발·생산이 가능하기 때문에 개발 여건이 열악한 부지를 골라 실수하는 것은 비극적이고 낭비적인 일이다.지질학적 모델과 저수지 시뮬레이션을 사용하여 저수지 엔지니어는 어떤 복구 옵션이 특정 저수지에 대해 가장 안전하고 경제적이고 효율적이며 효과적인 개발 계획을 제공하는지를 식별할 수 있습니다.

지질 모델링은 구조 지질학, 퇴적물학, 층서학, 고생후학 및 지질학이 통합된 비교적 최근의 지질학 하위 분야이다.

2차원(2D)에서 지질학적 형성 또는 단위는 단층, 불일치 또는 횡방향 범위 또는 자르기 등으로 경계가 지정되는 다각형으로 표현된다.지질 모형에서 지질 단위는 3차원(3D) 삼각형 또는 격자형 표면에 의해 경계된다.매핑된 폴리곤에 해당하는 것은 삼각망사를 사용하여 완전히 밀폐된 지질 단위입니다.특성 또는 유체 모델링을 위해 이러한 체적은 복셀(체적 요소)이라고 하는 셀 배열로 더 분리될 수 있다.이러한 3D 그리드는 단일 표면의 특성을 표현하는 데 사용되는 2D 그리드와 동일합니다.

지오모델링은 일반적으로 다음과 같은 단계를 [3]거칩니다.

  1. 연구 영역의 지질학적 맥락에 대한 예비 분석.
  2. 사용 가능한 데이터와 관측치를 점 세트 또는 다각형 선으로 해석(예: 수직 지진 섹션의 단층에 해당하는 "단층 스틱").
  3. 주암 경계(수평, 부적합, 침입, 단층)[4]를 기술하는 구조모델 구축
  4. 이질성의 부피적 표현을 지원하는 구조 모델을 존중하는 3차원 망사 정의(지질통계 참조) 및 지하의 물리적 과정(예: 지진파 전파, 다공질 매체에서의 유체 수송)을 관장하는 편미분 방정식 해결.

지질 모델링 구성 요소

구조 프레임워크

단층, 접힘 및 침식 효과(부적합)를 포함한 주요 형성 경계의 공간 위치 통합.주요 층서 분할은 경계 표면과 관련하여 서로 다른 기하학적 구조를 가진 셀의 층으로 더욱 세분됩니다(위쪽으로 평행, 밑면과 평행, 비례).최대 셀 치수는 해결할 기능의 최소 크기에 따라 결정됩니다(매일 예:도시의 디지털 지도에서 도시 공원의 위치는 하나의 큰 녹색 픽셀로 적절하게 해결될 수 있지만, 농구 코트, 야구장 및 수영장의 위치를 정의하려면 훨씬 더 작은 픽셀(고해상도)을 사용해야 합니다.)

암석형

모델의 각 셀에는 암석 유형이 할당됩니다.해안 쇄설 환경에서는 해변 모래, 고수에너지 해양 상부 해안면 모래, 중수에너지 해양 하부 해안면 모래, 더 깊은 저에너지에너지 해양 실트 및 셰일 등이 있을 수 있다.모델 내에서 이러한 암석 유형의 분포는 지도 경계 폴리곤, 암석 유형 확률 지도를 포함한 여러 가지 방법으로 제어되거나 충분히 촘촘한 간격의 우물 데이터에 기초하여 통계적으로 배치됩니다.

저장소의 품질

저장소의 품질 파라미터에는 거의 항상 다공성과 투과성이 포함되지만 점토함유량, 석출인자 및 암석의 기공에 포함된 유체의 저장 및 전달성에 영향을 미치는 기타 요인 측정이 포함될 수 있습니다.지질통계학적 기법은 각 세포의 암석 유형에 적합한 다공성과 투과성 값을 세포에 주입하는 데 가장 자주 사용됩니다.

유체 포화

대수층 지하수 흐름을 시뮬레이션하기 위해 MODFLOW에서 사용되는 3D 유한 차분 그리드.

대부분의 바위는 지하수로 완전히 포화되어 있다.때때로, 적절한 조건하에서, 바위의 기공 공간 중 일부는 다른 액체나 기체에 의해 점유된다.에너지 산업에서 석유와 천연가스는 가장 일반적으로 모델링되는 유체입니다.지질 모델에서 탄화수소 포화도를 계산하기 위해 선호되는 방법에는 모공 목구멍 크기, 유체의 밀도 및 수접점 위의 세포 높이 추정치가 포함되어 있다. 이러한 인자는 궁극적으로 유체 포화도를 제어하는 모세관 작용에 가장 큰 영향을 미치기 때문이다.

지질통계학

지질 모델링의 중요한 부분은 지질 통계학과 관련이 있다.관찰된 데이터를 표현하기 위해, 종종 정규 그리드가 아닌 특정 보간 기법을 사용해야 한다.가장 널리 사용되는 기술은 데이터 간의 공간적 상관관계를 사용하는 크리깅으로, 반변수로 보간법을 구성하고자 한다.보다 사실적인 공간적 변동을 재현하고 데이터 간의 공간적 불확실성을 평가하기 위해 변동도, 훈련 이미지 또는 파라메트릭 지질 객체를 기반으로 한 지구통계학적 시뮬레이션이 자주 사용된다.

광상

광산 및 광물 탐사에 관여하는 지질학자들은 지질학적 모델링을 사용하여 지표면의 광물 퇴적물의 기하학적 구조와 위치를 결정합니다.지질학적 모델은 광물화의 경제적 가치를 결정하기 위해 경제적 제약이 적용되는 광물의 부피와 농도를 정의하는 데 도움이 된다.경제적이라고 생각되는 광상은 광산으로 개발될 수 있다.

테크놀로지

지오모델링과 CAD는 많은 공통 기술을 공유합니다.소프트웨어는 보통 하나 이상의 컴퓨터 플랫폼에서 C++, Java 또는 C#의 객체 지향 프로그래밍 기술을 사용하여 구현됩니다.그래픽 사용자 인터페이스는 일반적으로 1개 또는 여러 개의 3D 및 2D 그래픽 창으로 구성되어 공간 데이터, 해석 및 모델링 출력을 시각화합니다.이러한 시각화는 일반적으로 그래픽 하드웨어를 이용함으로써 실현됩니다.사용자의 조작은 대부분 마우스와 키보드를 통해 이루어지지만, 경우에 따라서는 3D 포인팅 디바이스와 몰입형 환경이 사용될 수 있습니다.지리정보시스템(GIS)은 지리 데이터를 조작하는 데 널리 사용되는 도구이기도 하다.

기하학적 객체는 파라메트릭 곡선과 표면 또는 폴리곤 [4][5]메시와 같은 이산 모델로 표시됩니다.

중력 높이

지모델링에 관한 연구

지오모델링 [6][7]커버 관련 문제:

  • 지질학적 객체를 다양한 관심 규모로 기술하기 위한 적절한 온톨로지 정의
  • 지질 지도 데이터, 시추공 데이터 및 해석, 지진 이미지 및 해석, 잠재적 현장 데이터, 우물 테스트 데이터 등 다양한 유형의 관측 자료를 3D 지오모델에 통합한다.
  • 모델 구축 중 지질학적 과정을 더 잘 고려할 수 있습니다.
  • 위험을 평가하는 데 도움이 되는 지오모델에 대한 불확실성 특성 분석.그러므로, 거모델링은 지리통계학과 역문제 이론과 밀접한 관련이 있다.
  • 서로 다른 [8]데이터 소스를 통합하기 위해 최근에 개발된 Multiple Point Geostatistic Simulations(MP)를 적용하여
  • 자동화된 지오메트리 최적화 및 토폴로지 보존[9]

역사

70년대에 지오모델링은 주로 윤곽과 같은 자동 2D 지도 제작 기술로 구성되었으며, 플로팅 하드웨어와 직접 통신하는 FORTRAN 루틴으로 구현되었습니다.80년대에 3D 그래픽 기능을 갖춘 워크스테이션의 등장으로 90년대에 [10][11][12]성숙해진 그래픽 사용자 인터페이스를 갖춘 새로운 세대의 지오메들링 소프트웨어가 탄생했습니다.

지모델링은 시작부터 주로 석유와 가스 산업에 의해 동기 부여되고 지원되었다.

지질 모델링 소프트웨어

소프트웨어 개발자는 지질학적 모델링 목적으로 여러 패키지를 구축했습니다.이러한 소프트웨어는 엔지니어, 지질학자 및 평가관이 요구하는 매개변수를 표시, 편집, 디지털화하고 자동으로 계산할 수 있습니다.현재 소프트웨어는 주로 석유 및 가스 또는 광업 소프트웨어 공급업체에 의해 개발 및 상용화되어 있습니다.

지질 모델링 및 시각화
지하수 모델링

또한 산업 컨소시엄 또는 기업들은 특히 지구 과학 데이터베이스와 지오메델링 소프트웨어의 표준화와 상호 운용성을 개선하기 위해 노력하고 있습니다.

  • 표준화:국제 지질 과학 연합 지구 과학 정보의 관리 및 적용을 위한 위원회의 GeoSciML.
  • 표준화: RESQML(tm) by Energistics
  • 상호 운용성:OpenSpirit, TIBCO(r)

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  • 케빈 B.스프래그 & 에릭 A. 드 켐프(2005) 3차원 구조지질모델링을 위한 해석도구 Part II: 희박한 공간데이터를 통한 표면설계 http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1046957.1046969&coll=&dl=ACM
  • De Kemp, E.A. (2007)광물 탐사를 지원하는 3차원 지질 모델링.수신자: 캐나다 광물 매장량, W.D., ed.주요 퇴적물 유형, 지역 금속 발생학, 지질 지방의 진화 및 탐사 방법 종합: 캐나다 지질학회, 광물학부, 특별 출판물 5, 페이지 1051-1061. https://web.archive.org/web/20081217170553/http://https://web.archive.org/web/20081217170553/http

각주

  1. ^ Mallet, J. L. (2008). Numerical Earth Models. European Association of Geoscientists and Engineers (EAGE Publications bv). ISBN 978-90-73781-63-4. Archived from the original on 2016-03-04. Retrieved 2013-08-20.
  2. ^ Fanchi, John R. (August 2002). Shared Earth Modeling : Methodologies for Integrated Reservoir Simulations. Gulf Professional Publishing (Elsevier imprint). pp. xi–306. ISBN 978-0-7506-7522-2.
  3. ^ Chen, Shang-Ying; Hsieh, Bieng-Zih; Hsu, Kuo-Chin; Chang, Yi-Fei; Liu, Jia-Wei; Fan, Kai-Chun; Chiang, Li-Wei; Han, Yin-Lung (January 2021). "Well spacing of the doublet at the Huangtsuishan geothermal site, Taiwan". Geothermics. 89: 101968. doi:10.1016/j.geothermics.2020.101968.
  4. ^ a b Caumon, G., Colon-Drouaillet, P., Le Carlier de Veslud, C., Sousse, J. 및 Viseur, S.(2009), 지질 구조의 표면 기반 3D 모델링, 수학적 지구과학, 41(9):27–945.
  5. ^ Mallet, J.-L., Geomodeling, Applied Geostistics 시리즈.옥스퍼드 대학 출판부ISBN 978-0-19-514460-4
  6. ^ Caumon, G. 확률적 시변성 지질 모델링을 향해(2010), 수학적 지구과학, 42(5):(555-569)
  7. ^ Perrin, M., Zhu, B., Rainaud, J.F. 및 Schneider, S.(2005), 지질 모델링을 위한 지식 중심 애플리케이션, "석유 과학 및 엔지니어링 저널", 47(1-2):89–104
  8. ^ Tahmasebi, P., Hezarkhani, A., Sahimi, M., 2012, 교차 상관 함수를 기반으로 한 다중 지점 지구 통계 모델링, 계산 지구 과학, 16(3):779-79742
  9. ^ M.R. Alvers, H.J. Göze, B. Lahmeyer, C. Plonka 및 S.Spe EURC 2013을 도입한 제75회 EAGE Conference & Exhibition, 2013년 슈미트, 3D 잠재력 필드 모델링의 진보
  10. ^ 다이내믹 그래픽스 이력 2011년 7월 25일 웨이백 머신에 아카이브
  11. ^ Gocad 소프트웨어의 출처
  12. ^ J. L. Mallet, P. Jacquemin, N.Cheimanoff(1989년).GOCAD 프로젝트:복잡한 지질 표면의 기하학적 모델링, SEG Expanded Abstracts 8, 126, doi:10.1190/1.1889515

외부 링크