邵燕林 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430100）

孟令濤 （中石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探部，陜西 西安710000）

許曉宏，何貞銘，張佳華 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430100）

美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)柼岢隽?“數(shù)字地球”之后，信息化建設(shè)的浪潮席卷全球［1］。作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈的石油行業(yè)，提出了Smart Fields、Digital Oil Field、Field of the Future、E－field和Intelligent Energy等油田信息化建設(shè)的前景［1～5］。勘探開(kāi)發(fā)是石油企業(yè)的主營(yíng)業(yè)務(wù)，與之密切關(guān)聯(lián)的 “數(shù)字油藏”的建設(shè)就成為了數(shù)字油田的重點(diǎn)。數(shù)字油藏必須要解決的問(wèn)題是多學(xué)科數(shù)據(jù)和成果的集成管理、合成顯示和分析評(píng)價(jià)等問(wèn)題，空間信息技術(shù)的出現(xiàn)為此提供了解決方案。通過(guò)空間信息技術(shù)，能將各類信息集成起來(lái)，以圖件的方式展示，并進(jìn)行綜合分析［6～8］。數(shù)字油藏成為了現(xiàn)代油藏管理的有效途徑［4］。

在國(guó)內(nèi)大多數(shù)油田，紙質(zhì)介質(zhì)存儲(chǔ)、人工管理仍然是地質(zhì)圖件重要的手段，很多地質(zhì)圖件只有該單一的存儲(chǔ)方式，極大地影響到油藏資料管理的效率，甚至由于紙質(zhì)圖件的損壞，導(dǎo)致重要資料的丟失［7］。同時(shí)，在油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)研究過(guò)程中，研究人員需要收集和整理大量的數(shù)據(jù)資料，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)，借助CoreDraw、AutoCAD、MapInfo Professional和ArcGIS Desktop等矢量制圖軟件，繪制數(shù)量眾多的各種開(kāi)發(fā)地質(zhì)圖件。繪圖過(guò)程往往采用手工編制的方式，精度差、制圖周期長(zhǎng)。開(kāi)發(fā)地質(zhì)圖件的快速矢量制圖與集成管理已經(jīng)成為數(shù)字油藏建設(shè)過(guò)程中的研究重點(diǎn)［8］。

在長(zhǎng)期的石油勘探開(kāi)發(fā)工作中，油田積累了大量的地震、鉆井、測(cè)井和試井等多方面的原始數(shù)據(jù)，其中與油氣井相關(guān)的數(shù)據(jù)占據(jù)了絕大多數(shù)。地質(zhì)柱狀圖是油氣井多源信息綜合顯示的主要載體，也油藏信息顯示和分析評(píng)價(jià)的重要圖件。筆者運(yùn)用空間信息技術(shù)，基于ArcGIS Engine二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，針對(duì)地質(zhì)柱狀圖的快速自動(dòng)矢量制圖方法展開(kāi)了研究。

1 工作流程

1）參考石油天然氣地質(zhì)編圖規(guī)范及圖式標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)地質(zhì)柱狀圖進(jìn)行信息欄 （information column）的劃分，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)ArcGIS Geodatabase的特性，對(duì)地質(zhì)柱狀圖劃分圖層。

2）基于Microsoft數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)OLEDB，開(kāi)展油田靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)以及各類數(shù)據(jù)文件的訪問(wèn)方法的研究，編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件 （data access components），實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖繪圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取 （包括巖性、測(cè)井、實(shí)測(cè)物性、巖心圖片、地層、沉積和Note等數(shù)據(jù)）。

3）開(kāi)展測(cè)井曲線、巖性剖面、巖心照片、地質(zhì)符號(hào)和文字注記等柱狀圖圖元drawing element創(chuàng)建方法的研究，運(yùn)用ArcGIS Engine Developer kit，將這些創(chuàng)建方法分別封裝到相應(yīng)對(duì)象。

4）運(yùn)用C＃Program Design Language（PDL）編寫(xiě)UI，并最終實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖快速矢量制圖系統(tǒng)，并借助空間數(shù)據(jù)庫(kù)GeoDatabase實(shí)現(xiàn)柱狀圖圖層要素類的存儲(chǔ)，借助MXD 文檔實(shí)現(xiàn)柱狀圖圖件的管理。

2 地質(zhì)柱狀圖信息欄劃分方案

在地質(zhì)柱狀圖制圖標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)油田企業(yè)的調(diào)研，筆者利用information column來(lái)組織地質(zhì)柱狀圖，劃分出下列信息欄：

1）通用信息欄——用于存在柱狀圖標(biāo)題、圖框、深度標(biāo)尺等基礎(chǔ)信息的信息欄；

2）文字注記信息欄——以文字注記為主要的信息載體，如地層劃分、沉積相劃分、巖心描述和備注等信息都可以通過(guò)文字注記信息欄實(shí)現(xiàn)可視化；

3）測(cè)井（logging）與物性信息欄——用于以曲線或數(shù)值棒圖的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)各類logging data、實(shí)測(cè)物性和測(cè)井解釋物性的可視化；

4）巖性信息欄——用于以巖性圖斑的方式實(shí)現(xiàn)巖性數(shù)據(jù)的可視化，繪制巖性剖面（lithologic section）；

5）符號(hào)信息欄——用于以符號(hào)圖斑的方式實(shí)現(xiàn)沉積構(gòu)造、解釋結(jié)論、油氣顯示和各類錄井?dāng)?shù)據(jù)的可視化；

6）圖像信息欄——用于巖心照片、鑄體照片和分析化驗(yàn)圖表的可視化，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖綜合信息的集成。

3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

用戶提出了客戶端矢量數(shù)據(jù)編輯的功能需求，考慮服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)系統(tǒng)采用了C／S 模式來(lái)搭建，圖1顯示了地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖系統(tǒng)的三層式體系架構(gòu)。

1）數(shù)據(jù)層 （DAL）。基于數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的提取、地質(zhì)柱狀圖空間要素集的操作；

2）邏輯層 （BLL）。實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖的核心類庫(kù)；

3）表示層 （USL）。系統(tǒng)界面，通過(guò)菜單、快捷鍵和功能控件實(shí)現(xiàn)與用戶的交互。

圖1 地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖系統(tǒng)架構(gòu)

4 自動(dòng)矢量制圖的實(shí)現(xiàn)

4．1 參數(shù)模板定制

地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是復(fù)雜的自動(dòng)矢量制圖參數(shù)模板的定制。地質(zhì)柱狀圖由多類信息欄組合而成，每類信息欄又包含自身復(fù)雜的成圖參數(shù)，難以用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)定制模板和存儲(chǔ)參數(shù)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)ADO．NET 支持XML 技術(shù)，使得數(shù)據(jù)集支持XML 文檔的輸出和讀入，也解決了矢量制圖參數(shù)模板的存儲(chǔ)問(wèn)題。運(yùn)用XML技術(shù)中的XSD，定制了地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖參數(shù)模板 （見(jiàn)圖2），并利用C＃程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖參數(shù)模板的設(shè)置 （見(jiàn)圖3）。

圖2 柱狀圖繪制配置參數(shù) （XSD）

圖3 自動(dòng)矢量制圖參數(shù)配置向?qū)?/p>

4．2 核心類的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于對(duì)地質(zhì)柱狀圖信息欄的認(rèn)識(shí)，筆者設(shè)計(jì)了地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖的類結(jié)構(gòu)靜態(tài)圖。圖4顯示了地質(zhì)柱狀圖矢量制圖所涉及的各個(gè)類及其相互關(guān)系。其中WellCreator是核心類；WellColum 類與WellCreator類之間是聚合關(guān)系，WellCreator類包含WellColumns屬性，為WellColum 集合類型；通過(guò)WellColum 完成地質(zhì)柱狀圖各類信息欄的創(chuàng)建；WellColum 派生出GeneralColumn，ImageColumn，SymbolColumn，LithColumn，NoteColumn和LogColum，從而實(shí)現(xiàn)各類信息欄的創(chuàng)建。

1）LithSymbol類與GeoSymbol類實(shí)現(xiàn)。LithSymbol類實(shí)現(xiàn)各類巖性圖斑的創(chuàng)建，輔助LithColumn信息欄完成巖性剖面的創(chuàng)建。GeoSymbol類用于創(chuàng)建沉積構(gòu)造、油氣顯示和測(cè)井解釋結(jié)論等信息對(duì)應(yīng)的符號(hào)，輔助SymbolColumn類完成符號(hào)欄的創(chuàng)建。筆者基于油藏描述工作經(jīng)驗(yàn)，在參考了地質(zhì)繪圖軟件符號(hào)編碼規(guī)則的基礎(chǔ)上，對(duì)地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖過(guò)程涉及的巖性圖斑、地質(zhì)符號(hào)進(jìn)行了編碼 （見(jiàn)表1）。并在此基礎(chǔ)上，基于ArcEngine二次開(kāi)發(fā)工具中的點(diǎn)、線、面等要素，實(shí)現(xiàn)巖性圖斑和地質(zhì)符號(hào)的創(chuàng)建。

圖4 地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖類結(jié)構(gòu)圖

2）測(cè)井曲線與物性信息欄LogColumn實(shí)現(xiàn)。測(cè)井曲線與物性信息欄LogColumn的繪制過(guò)程中要解決的問(wèn)題是繪制縱、橫向比例尺的設(shè)置。一般而言，縱向?yàn)樯疃?，單位為m，橫向測(cè)井或物性的測(cè)量值，如SP，RT，AC，POR 和PERM 等，其單位能靈活設(shè)置。實(shí)現(xiàn)方法為，設(shè)置圖件坐標(biāo)系單位為M，Y方向比例為1∶1。記Depth為測(cè)井電性或?qū)崪y(cè)物性取樣點(diǎn)測(cè)量深度，Value為測(cè)井電性或?qū)崪y(cè)物性的取樣點(diǎn)測(cè)量值。測(cè)井曲線或物性曲線測(cè)量點(diǎn)繪圖的X坐標(biāo)計(jì)算方法見(jiàn)式 （1），Y 坐標(biāo)計(jì)算方法見(jiàn)式 （2）：

表1 地質(zhì)符號(hào)編碼

式中，F(xiàn)rame X 為信息欄繪圖起始X 坐標(biāo)；Frame Y 為信息欄繪圖起始Y 坐標(biāo)；Columnwidth為信息欄寬度；Depth為取樣深度；Value為取樣值；StartDepth為繪圖起始深度；ScaleStart為取樣值起始刻度；ScaleEnd為取樣值終止刻度。

4．3 自動(dòng)矢量制圖流程

筆者借助UML技術(shù)，設(shè)計(jì)了地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖過(guò)程對(duì)應(yīng)的時(shí)序圖（見(jiàn)圖5）。其中FrmMain是系統(tǒng)的主界面對(duì)應(yīng)的窗體類；FrmWellConfig完成自動(dòng)矢量制圖參數(shù)模板的設(shè)置；WellInfoSelector實(shí)現(xiàn)從油田靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)以及各類數(shù)據(jù)文件中提取地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；WellCreator實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖的創(chuàng)建；FrmMap 是子窗體，輔助FrmMain實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖的可視化?；诖藭r(shí)序圖，通過(guò)C＃程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，最終編碼實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖系統(tǒng)。

圖5 地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)制圖過(guò)程對(duì)象之間的交互

5 應(yīng)用

圖6 地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖系統(tǒng)的應(yīng)用

筆者收集了國(guó)內(nèi)某油田某鉆井的地層、巖性、測(cè)井、實(shí)測(cè)物性、巖心描述和巖心掃描照片等數(shù)據(jù)資料，運(yùn)用地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了巖心描述綜合柱狀圖、伽馬歸位柱狀圖和沉積儲(chǔ)層綜合柱狀圖模板的定制和自動(dòng)快速矢量制圖。圖6顯示了該鉆井的巖心描述綜合柱狀圖自動(dòng)矢量制圖的效果。

應(yīng)用表明，巖心描述綜合柱狀圖的矢量制圖時(shí)間，由1．5d減少至5min，基于ArcEngine地質(zhì)柱狀圖的自動(dòng)矢量制圖方法能極大地提高地質(zhì)柱狀圖矢量制圖效率。借助ArcGIS GeoDatabase的空間數(shù)據(jù)管理方案，該方法還能實(shí)現(xiàn)地質(zhì)柱狀圖的集成管理與企業(yè)網(wǎng)內(nèi) （Intranet）的共享。但由于該方法采用的是C／S架構(gòu)，很難實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)Internet上的圖件共享，一定程度上局限了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍?；贏rcEngine地質(zhì)柱狀圖的自動(dòng)矢量制圖方法能應(yīng)用與數(shù)字油藏建設(shè)過(guò)程的各類地質(zhì)柱狀圖進(jìn)行快速矢量制圖，同樣也適用于日常的地質(zhì)研究矢量制圖。

6 結(jié)論

1）建立了基于空間信息技術(shù)的地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)矢量制圖思路。

2）提出了地質(zhì)柱狀圖信息欄的劃分方案。

3）實(shí)現(xiàn)了基于XML技術(shù)的制圖參數(shù)模板的定制方法。

4）運(yùn)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) （OOP）語(yǔ)言C＃編碼實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)柱狀圖自動(dòng)制圖系統(tǒng)。

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