经过几十年的发展,数字油田对地质模型的需求已远远不能局限于简单的地质空间结构的三维可视化展示,而是希望能够针对行业应用进行更高级的专业定量分析,这对模型的设计和构建提出了更高的要求。目前油气勘探中主要的地质体建模有两种:框架建模和实体建模,由于这两种建模方法所采用的数据模型的不同,造成构模过程相互独立,模型之间难以集成,这给模型的专业定量分析带来了较大的限制。　　 为了同时满足描述地质构造和地质体内部特征的需要,本文在综合分析国内外地质建模软件所采用地质模型优缺点的基础上,简化矢量与栅格集成的面向对象混合数据模型,提出了地质框架与实体集成模型(简称为集成模型)。模型采用TIN表示构造面、地质体的表面形态特征和拓扑关系,用TEN表示地质体内部结构,并且,在模型中还定义了结点、弧段、面片、四面体体元、体基本几何元素之间的拓扑关系及其与点、线、面、体4类空间对象之间的拓扑关系。　　 依据地质框架与实体集成模型的特点,并考虑到数字油田三维地质建模数据源多样性特征,本文提出的模型构建方法主要思路如下:首先,收集研究区各类源数据,分析其类型和特点,对建模数据源进行数据融合和归并;其次,提取各地层界面边界线和描述内部形态的散点数据,采用TIN数据模型构建地层面、断层面等地质对象,并对所相交地层进行切割处理,对地层上下界面进行封闭处理,以实现地质框架结构的构建;然后,利用专用算法从框架结构曲面片中提取地质区块,形成地质区块表面模型,并以此为限定条件,采用四面体剖分技术和空间插值技术,完成地质块体实体结构的构建。　　 为实现上述思想,本文进行了一系列的技术研究,给出了详细算法,并进行了底层开发、实现和测试,具体包括:　　 1)多源数据间的偏差分析与修正技术。多源数据由于获取手段、获取时间不同,对地质结构描述存在不同程度的偏差。本文以钻井数据和地质平面数据两类数据为例,原创性地提出基于GIS技术的不同类型地质数据源偏差探索性分析方法和融合方案。基本技术流程是:首先利用Voronoi图的熵值和聚类属性进行多源数据偏差分析,提取存在较大偏差的钻井,然后对其影响域内的地质平面图数据进行局部修正。　　 2)基于集成模型的地质框架结构构建关键技术。地质框架结构构建主要需要地质曲面片边界自动提取、含有断层的地层面构建、地层曲面求交、地层面缝合等关键技术手段。本文在算法实现中利用2D GIS多边形拓扑关系自动构建技术实现了地层面片边界的提取;利用限制2D Delaunay三角网剖分技术实现了含有断层地层面的构建:利用OBB碰撞检测和三角形求交技术以及限定2D Delaunay技术实现了地层面的求交和切割,完成地层面相交处的拓扑一致性处理,满足了地层尖灭等现象的建模需求;利用轮廓线同步前进法实现了地层上下界面边界的缝合处理技术。　　 3)基于集成模型的地质实体建模技术。具体包括地质曲面片与地质块拓扑关系的自动构建和限定三维Delaunay剖分。利用此技术首先从地质框架模型中提取地质块体表面模型(TIN网格),然后以此为限定条件进行三维四面体剖分,实现地质体实体建模,从而克服框架模型的地质区块仅有外部形态的空壳,而无法进行内部属性变化特征描述的缺点。该技术既保持复杂地质体外表面拓扑关系,又得到复杂地质体的四面体TEN实体模型。　　 4)基于集成模型的地质分析技术。主要包括三维地质对象的信息查询、不规则地质体表面积和体积的精确量算以及虚拟剖面的自动生成技术。　　 在以上技术的基础上,借鉴国内外地质建模软件的优点,以ArcEngine和OpenInventor7.2为开发环境,本文设计和实现了基于集成数据模型的地质建模软件系统原型,其软件框架结构分为数据准备、模型构建和模型分析应用三个层次,包含井剖面编辑、地层平面数据处理、地质面构建、Table属性管理、三维可视化展示和地质分析等子模块。通过实际数据测试表明,可基本满足多源地质数据耦合建模系统的需求。