基于ArcEngine地质柱状图的自动矢量制图方法研究

邵燕林 （长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100）

孟令涛 （中石油长庆油田分公司勘探部，陕西 西安710000）

许晓宏，何贞铭，张佳华 （长江大学地球科学学院，湖北武汉430100）

美国前副总统戈尔提出了 “数字地球”之后，信息化建设的浪潮席卷全球［1］。作为国家经济命脉的石油行业，提出了Smart Fields、Digital Oil Field、Field of the Future、E－field和Intelligent Energy等油田信息化建设的前景［1～5］。勘探开发是石油企业的主营业务，与之密切关联的 “数字油藏”的建设就成为了数字油田的重点。数字油藏必须要解决的问题是多学科数据和成果的集成管理、合成显示和分析评价等问题，空间信息技术的出现为此提供了解决方案。通过空间信息技术，能将各类信息集成起来，以图件的方式展示，并进行综合分析［6～8］。数字油藏成为了现代油藏管理的有效途径［4］。

在国内大多数油田，纸质介质存储、人工管理仍然是地质图件重要的手段，很多地质图件只有该单一的存储方式，极大地影响到油藏资料管理的效率，甚至由于纸质图件的损坏，导致重要资料的丢失［7］。同时，在油气藏的勘探开发研究过程中，研究人员需要收集和整理大量的数据资料，然后根据这些数据，借助CoreDraw、AutoCAD、MapInfo Professional和ArcGIS Desktop等矢量制图软件，绘制数量众多的各种开发地质图件。绘图过程往往采用手工编制的方式，精度差、制图周期长。开发地质图件的快速矢量制图与集成管理已经成为数字油藏建设过程中的研究重点［8］。

在长期的石油勘探开发工作中，油田积累了大量的地震、钻井、测井和试井等多方面的原始数据，其中与油气井相关的数据占据了绝大多数。地质柱状图是油气井多源信息综合显示的主要载体，也油藏信息显示和分析评价的重要图件。笔者运用空间信息技术，基于ArcGIS Engine二次开发平台，针对地质柱状图的快速自动矢量制图方法展开了研究。

1）参考石油天然气地质编图规范及图式标准，对地质柱状图进行信息栏 （information column）的划分，在此基础上，依据ArcGIS Geodatabase的特性，对地质柱状图划分图层。

2）基于Microsoft数据访问技术OLEDB，开展油田静态数据库、开发数据库以及各类数据文件的访问方法的研究，编写对应的数据访问组件 （data access components），实现地质柱状图绘图基础数据的自动提取 （包括岩性、测井、实测物性、岩心图片、地层、沉积和Note等数据）。

3）开展测井曲线、岩性剖面、岩心照片、地质符号和文字注记等柱状图图元drawing element创建方法的研究，运用ArcGIS Engine Developer kit，将这些创建方法分别封装到相应对象。

4）运用C＃Program Design Language（PDL）编写UI，并最终实现地质柱状图快速矢量制图系统，并借助空间数据库GeoDatabase实现柱状图图层要素类的存储，借助MXD 文档实现柱状图图件的管理。

在地质柱状图制图标准基础上，通过对油田企业的调研，笔者利用information column来组织地质柱状图，划分出下列信息栏：

1）通用信息栏——用于存在柱状图标题、图框、深度标尺等基础信息的信息栏；

2）文字注记信息栏——以文字注记为主要的信息载体，如地层划分、沉积相划分、岩心描述和备注等信息都可以通过文字注记信息栏实现可视化；

3）测井（logging）与物性信息栏——用于以曲线或数值棒图的形式来实现各类logging data、实测物性和测井解释物性的可视化；

4）岩性信息栏——用于以岩性图斑的方式实现岩性数据的可视化，绘制岩性剖面（lithologic section）；

5）符号信息栏——用于以符号图斑的方式实现沉积构造、解释结论、油气显示和各类录井数据的可视化；

6）图像信息栏——用于岩心照片、铸体照片和分析化验图表的可视化，实现地质柱状图综合信息的集成。

用户提出了客户端矢量数据编辑的功能需求，考虑服务器和网络负载，地质柱状图自动系统采用了C／S 模式来搭建，图1显示了地质柱状图自动矢量制图系统的三层式体系架构。

1）数据层 （DAL）。基于数据库访问组件，实现地质柱状图自动矢量制图基础数据的提取、地质柱状图空间要素集的操作；

2）逻辑层 （BLL）。实现地质柱状图自动矢量制图的核心类库；

3）表示层 （USL）。系统界面，通过菜单、快捷键和功能控件实现与用户的交互。

图1 地质柱状图自动矢量制图系统架构

地质柱状图自动矢量制图需要解决的关键问题是复杂的自动矢量制图参数模板的定制。地质柱状图由多类信息栏组合而成，每类信息栏又包含自身复杂的成图参数，难以用简单的数据结构来定制模板和存储参数。数据访问技术ADO．NET 支持XML 技术，使得数据集支持XML 文档的输出和读入，也解决了矢量制图参数模板的存储问题。运用XML技术中的XSD，定制了地质柱状图自动矢量制图参数模板 （见图2），并利用C＃程序设计语言，实现了地质柱状图自动矢量制图参数模板的设置 （见图3）。

图3 自动矢量制图参数配置向导

基于对地质柱状图信息栏的认识，笔者设计了地质柱状图自动矢量制图的类结构静态图。图4显示了地质柱状图矢量制图所涉及的各个类及其相互关系。其中WellCreator是核心类；WellColum 类与WellCreator类之间是聚合关系，WellCreator类包含WellColumns属性，为WellColum 集合类型；通过WellColum 完成地质柱状图各类信息栏的创建；WellColum 派生出GeneralColumn，ImageColumn，SymbolColumn，LithColumn，NoteColumn和LogColum，从而实现各类信息栏的创建。

1）LithSymbol类与GeoSymbol类实现。LithSymbol类实现各类岩性图斑的创建，辅助LithColumn信息栏完成岩性剖面的创建。GeoSymbol类用于创建沉积构造、油气显示和测井解释结论等信息对应的符号，辅助SymbolColumn类完成符号栏的创建。笔者基于油藏描述工作经验，在参考了地质绘图软件符号编码规则的基础上，对地质柱状图自动矢量制图过程涉及的岩性图斑、地质符号进行了编码 （见表1）。并在此基础上，基于ArcEngine二次开发工具中的点、线、面等要素，实现岩性图斑和地质符号的创建。

图4 地质柱状图自动矢量制图类结构图

2）测井曲线与物性信息栏LogColumn实现。测井曲线与物性信息栏LogColumn的绘制过程中要解决的问题是绘制纵、横向比例尺的设置。一般而言，纵向为深度，单位为m，横向测井或物性的测量值，如SP，RT，AC，POR 和PERM 等，其单位能灵活设置。实现方法为，设置图件坐标系单位为M，Y方向比例为1∶1。记Depth为测井电性或实测物性取样点测量深度，Value为测井电性或实测物性的取样点测量值。测井曲线或物性曲线测量点绘图的X坐标计算方法见式 （1），Y 坐标计算方法见式 （2）：

表1 地质符号编码

式中，Frame X 为信息栏绘图起始X 坐标；Frame Y 为信息栏绘图起始Y 坐标；Columnwidth为信息栏宽度；Depth为取样深度；Value为取样值；StartDepth为绘图起始深度；ScaleStart为取样值起始刻度；ScaleEnd为取样值终止刻度。

笔者借助UML技术，设计了地质柱状图自动矢量制图过程对应的时序图（见图5）。其中FrmMain是系统的主界面对应的窗体类；FrmWellConfig完成自动矢量制图参数模板的设置；WellInfoSelector实现从油田静态数据库、开发数据库以及各类数据文件中提取地质柱状图自动矢量制图所需基础数据；WellCreator实现地质柱状图的创建；FrmMap 是子窗体，辅助FrmMain实现地质柱状图的可视化。基于此时序图，通过C＃程序设计语言，最终编码实现了地质柱状图自动矢量制图系统。

图5 地质柱状图自动制图过程对象之间的交互

图6 地质柱状图自动矢量制图系统的应用

笔者收集了国内某油田某钻井的地层、岩性、测井、实测物性、岩心描述和岩心扫描照片等数据资料，运用地质柱状图自动矢量制图系统，实现了岩心描述综合柱状图、伽马归位柱状图和沉积储层综合柱状图模板的定制和自动快速矢量制图。图6显示了该钻井的岩心描述综合柱状图自动矢量制图的效果。

应用表明，岩心描述综合柱状图的矢量制图时间，由1．5d减少至5min，基于ArcEngine地质柱状图的自动矢量制图方法能极大地提高地质柱状图矢量制图效率。借助ArcGIS GeoDatabase的空间数据管理方案，该方法还能实现地质柱状图的集成管理与企业网内 （Intranet）的共享。但由于该方法采用的是C／S架构，很难实现互联网Internet上的图件共享，一定程度上局限了系统的应用范围。基于ArcEngine地质柱状图的自动矢量制图方法能应用与数字油藏建设过程的各类地质柱状图进行快速矢量制图，同样也适用于日常的地质研究矢量制图。

1）建立了基于空间信息技术的地质柱状图自动矢量制图思路。

2）提出了地质柱状图信息栏的划分方案。

3）实现了基于XML技术的制图参数模板的定制方法。

4）运用面向对象的程序设计 （OOP）语言C＃编码实现了地质柱状图自动制图系统。

［1］Burda B，Crompton J，Sardoff H，et al．Information architecture strategy for the digital oil field ［J］．SPE 106687，2007．

［2］Otto G，Foreman R，Verra G．Field of The Future Digital Infrastructure and IT Architecture［J］．SPE 112149，2008．

［3］Ouimette J，Oran K．Implementing chevron’s i－field at the san ardo，california，asset［J］．SPE 99548，2006．

［4］Vineet Lasrado．Digital Oilfield Projects：A Perspective Using Examples From Reservoir and Reserves Management．SPE Annual Technical Conference and Exhibition ［J］．SPE 12404，Louisiana，2009．

［5］Yan MeiQing．Research and Application on Exploration and Development Graphic Database ［D］．Dalian：Dalian University of Technology，2009．

［6］Yarka，Paul J，Laudati，et al．GIS：An evolving exploration and exploitation technology ［J］．World Oil，1993，214 （9）：45．

［7］Devries S．Production Management Information Challenges of the Digital Oil Field ［J］．SPE 97140，2005．

［8］ChunYan Deng，YunLiang Yu，ShiXiang Liu，et al．Implementation method of Oil and Gas Geologic Information System with ArcGIS Engine［J］．Global Geology，2007，10 （1）：22～24．

长江大学学报(自科版)2015年31期