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基于CLGIS的测井数据矢量化测井曲线绘制软件的设计与实现.pdf

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北京T业人学T程硕I学化论文can will do logging making an explanation achievement with artwork output,but require that artwork treatment system i S not bad data distinguishing, be demanding well logging to explain software data than identical right now,do logging otherwise making an explanationachievement will have no way to be completed vector quantityrization.The main body of a book is drawn up studying figure well logging datadocument application, ”CLGIS coal field well logging is synthesized tomake an explanation system”makes an explanation术.Dat,the matrixingcarrying out deciphering,the pecul iar data arrangement pass again,change becoming the plain code data being able to apply broadly rightaway, make use of the wel l logging data changing the queen to be ableto make the voluntarily vector quantityrization well logging curvecomposing the earthquake precis writer, being able to be direct.Notonly the curve making use of voluntarily vector quantityrization welllogging of data can improve readymade picture efficiency greatly, butalso be the amount of work having lightened the drawing personnel, callfor the main body of a book is reported according to ting the coalfield prospecting in actual job,have designed the making use ofchanging a data that the well logging curve automation is generated,have checked that process practice,be ’S turn to be correct,feasible.KeyWordsThe coal field does logging;Well logging data;data conversion;vectorizationIV独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名麦监 日期必关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定签名壹盐鱼 导师签名 日期毕,lj日期020 D、‘,l、1第l章绪论第1章 绪论1.1背景随着社会的发展和科技的进步,中国经济保持快速增长,中国的地勘行业也在跟随时代的步伐飞速前进。勘探和的开采技术的发展,将地质勘探业推向历史新高。随着中国的煤田地质勘探应用的手段逐步丰富,对勘探成果的要求也越来越高。地球物理勘探、地球化学勘探的深入发展带动了勘探仪器制造业与勘探应用软件业的发展,标志着对勘探成果的质量和要求将会更高。地球物理勘探在煤田地质勘探中的应用是十分广泛的,数字测井是最常用的手段之一。煤田测井的主要工和原理是使用专用仪器设备,采集井下岩层的物理特性如岩层导电性、岩层天然放射性、岩层密度等。通过对这些物理特性的分析、对照来判定岩层的岩性、层厚及埋深,为煤田地质勘探工和提供重要的参数依据。数字测井的原始资料以数字形式记录,这是为了采集到的数据便于被计算机处理。用计算机处理测井数据就需要专业的处理软件,这些软件可以充分挖掘原始数据中信息,完成人工无法进行解析的运算,科学的将整个地层剖面分析出来,并将测井数据的解析成果按一定的编码格式保存,为地质人员对地层研究提供依据。CLGIS是Coalfield Logging Geology Interpretation System且P“煤田测井地质解释系统”的缩写,是专门对测井数据解释的软件,它是世界上第一个解释测井数据的专业软件,由美国人开发,应测井解释的需求被引进到我国。CLGIS系统将野外测井作业采集回来的数据,进行数据处理和解释,解释成果以不同形式应用到煤田勘查成果的报告中。解释成果的使用分为原始数据和矢量图,原始资料指的是CLGIS系统解释后打印出来的分层表和曲线,矢量图是指将解释成果用图形处理软件将测井曲线矢量化,制成符合标准的“钻孔综合柱状图”和“钻孔综合对比图”。CLGIS的DOS环境和英文界面,造成已经普及Windows可视化窗口的中国用户使用起来及为不便,另外,出于对原始数据保密的需要,CLGIS系统将数据解释后对数据先进行加密再压缩存储,这种特殊的数据格式有效的保证了测井原始数据和解释数据的真实性和可靠性,但这种保护模式无形中导致测井数据的应用范围的缩小。北京T业人学T程f眵lj学位论文CLGIS解释后的测井数据文件木.DAT不能在系统外部使用,这就保证了它的解释成果真实、可靠,这一特点使CLGIS在测井解释领域是非常权威的。CLGIS的绘制的测井曲线只能以打印格式输出,使得测井曲线的应用具有局限性,因为在煤田地质报告中测井曲线是要放在不同图件中,配合钻孔柱状使用的,曲线是柱状中岩层与岩性进一步的说明,专业人士通过观察曲线就可以检查出钻孔的原始编录是不是有问题。一般常用的矢量化测井曲线的方法是通过描述解释软件输出和打印格式的曲线,然后通过矢量化软件人工的去描绘,这样矢量化测井曲线的工作效率是很低的。1.2 目的和意义煤田测井的主要工作原理是使用专业仪器设备,采集井下岩层的物理特性如岩层导电性、岩层天然放射性、岩层密度等。通过对这些物理特性的分析、对照来判定岩层的岩性、层厚及埋深,为煤田地质勘探工作提供重要的参数依据。 .目前煤田地勘单位使用的测井仪器基本上都是陕西渭南地质仪器厂生产的数字测井仪,或其他兼容数字测井仪。测井数据使用“CLGIS煤田测井综合解释程序“处理,该软件运行于DOS操作系统,原始数据经处理后形成扩展名为木.DAT的数据文件,该文件只能由“CLGIS煤田测井综合解释程序“读取,利用计算机屏幕显示曲线或数据,只能通过打印机输出综合解释成果图,不能形成通用的图形文件格式如CGIS格式的木.sas; MAPGIS格式的木.wl;AoutCAD格式的术.Dwg、木.Dxf等图形文件,这样在提交煤田地质报告时,测井部分的图件只能通过曲线回放,使用数字化仪或扫描仪手工数字采集,使得采用数字化采集的优点不能充分发挥,数字化测井的价值就不能充分体现,因此如何利用该类术.DAT数据文件,实现地质报告测井图件计算机自动成图,将有一定的推广和实用价值。研究“CLGIS“木.DAT文件的数据结构,将明码格式的术.DAT用它的加密算法加密,压缩存储后变成与它相同的数据格式,就可以被CGIS使用,反之,把CLGIS的数据解密后读取,用明码的格式存储,就可以被AoutCAD等制图软件使用,还可以为二维地震提供数据,将测井与地震做合成记录,2第1章绪论进一步的掌握煤层及断层的分布、发育情况,减少了制定煤层编号,确定断层资料的工作量。数据的转换不仅可以使测井数据在应用方面具有重大突破,对测井数据自动化成图的进一步研究和开发更是有推动和促进作用。将转换后的数据直接进行自动矢量化,而不借助其它成图软件是论文的另一个研究方向,生成的测井曲线要准确,完整,并且是可以独立使用的,该方法可以广泛普及到煤田勘查报告的工作中,对我公司提高生产效率起到推动作用。1.3国内外研究和应用现状1.3.1 数字测井在煤田地质勘探中的研究和应用现状1961年开始用计算机地层倾角测井即地层产状测井资料。1964年研制成第一台数字测井仪。我国从七十年代初开始研究用计算机处理石油测井资料,同时进行数字测井仪的研制。目前,我国勘探行业已全部采用数字测井仪和计算机处理测井资料。煤田地球物理勘探是煤田勘探的重要手段,而数字测井又是煤田地球物理勘探的重要手段。测井又称“井中地球物理勘探“,是物理探矿的一种方法,是钻孔中使用的地球物理勘探方法的通称。测井是将地质信息转换成物理信号,然后再把物理信号反演回地质信息的一种技术。根据地质和地球物理条件,合理地选用综合测井方法。它的应用范围包括确定井剖面的岩石性质,评价油气、水层,发现煤、金属、放射性等矿藏,并确定其埋藏深度及有效厚度;测量计算储量所需要的各种地质参数,如岩性成分、孔隙度、饱和度、渗透率、煤田储量计算参数等;确定地层倾角、岩层走向和方位,以及钻孔倾角和方位角,研究沉积环境等;检查井下技术情况,如检查固井质量和套管破裂情况等;发现和研究地下水源淡地层水。数字测井在煤田及水文地质勘探工作中,已成为不可缺少的勘探方法之一。1.3.2数字测井解释系统在煤田地质勘探中的研究和应用现状CLGIS煤田测井综合解释程序是最早的测井解释软件,煤田地质工3北京T业人学T程硕Ij学位论文作中处理测井数据的主要系统。它有不同精度要求的多种算法,提高了解释精度;并有较强的人工干预能力,如曲线编辑去坏点、单点修改、多连续点修改等由主控程序控制调用任何一个子程序来完成某个功能;数据查询系统能够直观的分析出超值的深度及范围;曲线对比功能能够把整个勘探区内的测井曲线进行相似度的比较,来确定勘探区内的煤层、岩层和测井曲线的关系。CLGIS由美国开发并引进到各个国家使用,至今它的系统操作环境仍为DOS,虽有多窗口、菜单交互环境,但系统为全英文操作界面,想要使用系统,必须要有一定的英语基础,而且整个操作过程全部使用键盘,不符合现代人们对可视化的需求,所以在学习和掌握比较困难。CLGIS为了保证原始测井数据真实、可靠,在读取数据后会以特殊算法将数据加密存储,数据使用时也仅限于本系统的读取,这样,虽然它的数据文件也是木.DAT格式,但该数据无法与其它程序共享,成为CLGIS最突出的弊端。1.3.3计算机图形处理系统在煤田地质勘探中的研究和应用现状随着人类科学技术的不断发展,越来越多的科学研究成果以更快的速度转化为新技术应用到生产及生活中。特别是计算机应用技术,更是不断的渗透到人类生产和实践的各个领域,以其存储容量大、运算速度快、运算精度高等特点在科学研究和社会生产中发挥了越来越强大的作用,图形处理和图形识别是计算机应用技术的一个重要的应用领域。计算机理论同趋成熟与完善,特别是人工智能与专家系统的理论体系,在短短的几十年中已经有了长足的发展,引起众多学科的重视,成为一门广泛的交叉和前沿的学科。并结合社会生产各领域不同的特点,应用于实际的生产中。在人工智能和专家系统理论思想的指导下,各种专家系统被成功的丌发出来,并且获得了良好的经济效益和社会效益,如著名的AutoCAD、Suffer、CorelDraw。煤矿空间信息系统CGIS分基础数据库管理和图形处理两个子系统。基础数据库包括地质数据库和测量数据库两部分。数据库是为CGIS制图而开发的数据管理子系统,为CGIS,0图提供钻孔、剖面和巷道等基本地测资料。数据库是基于Offi ce2000开发的,具有操作简单,易于使用等4第1荦绪论优点。图形处理系统分图形生成,编辑,地测图件的自动绘制,地质模型等部分。是一个专门为煤矿地测部门开发的结构化参数设计系统。系统由煤矿地测数据管理系统和煤矿地测专用C6IS系统所组成。数据管理系统又分为地质、测量、水文和储量四个子系统。为煤矿提供各种勘探和生产数据的管理,并为地测绘图系统提供必要的数据准备。主要功能有数据录入、查询、报表、导线和导线网平差计算、水准和水准网平差计算、孔斜计算、止煤点计算、统计分析、涌水量计算、储量和三量管理、储量和三量的统计和报表、数据输出和交换等。地测模型和CGI-S制图平台系统由面向对象的图形数据库和管理器,面向对象的图形编辑器,模型和地测图形自动生成系统三部分组成。具以下的特点和优势系统高度集成、面向对象特性明显、自动化程度高、任意比例尺、用户自定义功能、支持图形嵌入和图形参考、支持粘贴板、可读取测井数据文件、动态、自由放缩技术、结点参数直接鼠标修改和图形属性页技术、三维多层地质模型和网状巷道模型。此外,系统支持TrueType字体;数字化仪和各种系统打印设备;系统支持任意轴向和比例的坐标系统;提供了多种作图工具,如栅格点网、目标捕捉、等距线,等高线标注,储量计算等。目前系统可生生成的主要图件种类有综合类、测量类、柱状图类、剖面类、平面图、采区及工作面图、其他图件等。1.3.4内蒙古地质工程有限责任公司测井数据矢量化应用现状我的工作单位内蒙古地质工程总公司,在矢量化测井曲线一直使用煤矿空间信息系统CGIS,该系统自动绘制测井曲线使用的是经过CLGIS独特的算法处理后的木.DAT,这种木.DAT是CGIS唯一可以识别并利用的数据格式。矢量化的测井曲线对应煤层柱状反应煤层与其它岩层的区别,它的形态会根据CGIS在使用测井数据时的极值的不同而变化,C6IS提供选择曲线名称、显示和修改曲线默认极值、曲线显示顺序和颜色的交互式对话框,用户通过可以调节各个参数使测井曲线在图件中反应的更好。CGIS系统功能强大,操作简单,将繁琐的制图工作简单化,是我们公司中“钻孔综合柱状图“、 “煤层综合对比图’’、 “勘探线剖面图“最有力的制图工具。5北京T业人学T程砀Ij学位论文从确定论文方向,完成开题报告,到现在论文基本完成,已经实现了测井数据的转换,并已应用在工作中利用转换后的数据文件提取物探分层表,将地层深度、岩性做成独立的文本文件,直接粘贴NCGIS的数据库中,告别了人工录入大量测井数据的时代;将声波、密度曲线的数据提取出来,与地震资料制作成地震合成记录,更精确的确定煤层及断层。在实际工作中,矢量化测井曲线用到的是CGIS,它的自动成图功能非常强大,但是没有单独矢量化测井曲线的功能,如果想使用测井曲线,就要用成综合柱状图的方法,按照要求先选择数据库,然后选择钻孔再选择DAT测井文件,这样就可以在图成上生成测井曲线。但这种方法的基础就是需要一个数据库支持,如果没有数据库,系统会出现错误提示。1.4研究目标和思路CLGIS的解释成果木.DAT文件具有特殊数据存储方式及数据结构,它的数据经过加密使数据无法在该系统外部被读取和操作,限制了测井数据的使用。本文研究CLGIS术.DAT文件数据结构及存储方式,加密算法,把CLGIS的密码数据转换为明码数据文件,扩大测井解释数据的应用范围,也可以利用它的数据格式,把明码格式的数据的木.DAT转换加密格式的数据文件,就可解决数字测井解释系统术.DAT文件不能被CGIS使用的问题。在已知CLGIS的木.DAT文件格式的基础上,利用VB语言编写用于测井解释数据格式转换的程序,将加密的测井解释数据转换成明码的测井解释数据文件,为实现测井数据的矢量化做好预处理工作。本文对测井数据的格式转换的设计与测井曲线的矢量化实现做了大量工作,现已完成预期目标,可以将密码与明码格式的测井解释数据互相转换,也可以利用转换后的明码数据文件自动生成测井曲线,生成的测井曲线可以预设颜色、线宽、线型最后可以输出、打印。该软件生成的测井曲线通过用CGIS进行验证,两种方法生成的测井曲线完全吻合。该论文的研究内容是我在工程实践中所遇到的实际问题,从编写开题报告并通过开题检查后独立完成的,论文的撰写过程从收集资料开始,参考了大量有关物球物理测井、计算机技术应用、计算机图形算法等专业技术资料,阅读了很多相关的学术论文,应用了所学的软件工程的理论知识,6第l币绪论再结合自己的工作经验,设计并实现了利用转换后的CLGIS的数据文件,自动生成测井曲线,该方法通过实际应用的检验,确定有效可行。期问通过学校组织的论文中期检查,按照导师的评审意见,逐步的修改和完善了论文的内容。7第2章煤测P’j CLGIS概述第2章 煤田测井与OL6 I S概述2.1煤田测井概述煤田测井是煤田地质勘探中不可或缺的重要勘探手段,其主要任务是确定煤层层位及其深度、厚度、结构;划分钻孔地质剖面,进行岩性分析;通过多孔测井曲线对比,掌握岩煤层变化规律,推定断层、破碎带位置及褶曲等地质构造;确定钻孔空间位置;计算岩煤层的力学参数等等。煤田测井是利用煤、岩层的地质一地球物理特性的差异,运用恰当的技术手段,测定它们的某些物理参数来间接地获得地层信息。要完成煤田测井任务,须根据含煤地层的地球物理特征选用测量参数,利用多参数、多方法测量和综合分析资料完成煤田测井任务。目前,煤田测井主要是利用煤、岩层的导电性、密度、放射性、声特性等物性差异,进‘●行相应的方法测井。实践证明,煤田测井具有经济、快捷、可靠、有效的特性,数字测井则更加显现其优越性。2.1.1煤田测井的目的煤田地质勘探的目的就是查明地下煤层的赋存状况,确定储量及开采技术条件。勘探手段主要有物探重力、电法、磁法、地震、钻探和测井。我国目前把煤田勘探划分为找煤、普查、详查、精查四个阶段。每个阶段施工的钻孔都必须进行测井。煤田测井的发展程度对提高勘探质量、加快勘探速度、降低勘探成本起着很在的作用。测井成果已成为开发不可少的基础资料。2.2.2煤田测井的任务1划分钻孔的地质剖面,地岩性名称、深度及厚度。2确定钻孔中煤层层位及深度、厚度、结构,计算煤层的若干煤质指标,如含炭量、灰分含量、水分、发热量、含气量、煤些元素含量及煤层硬度等,初步鉴别所属煤类。3确定钻孔中岩层产状。4通过多孔测井曲线对比和岩煤层产状及变化规律,确定层位,推断确9
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