基于激光雷达技术的三维数字露头及其在地质建模中的应用——以巴楚地区大班塔格剖面礁滩复合体为例

介绍了激光雷达技术的工作原理以及数据的采集、处理和解释方法,展示了三维数字露头的构建过程。以塔里木盆地巴楚地区大班塔格剖面中奥陶统一间房组礁滩复合体为研究对象,在真实的三维数字露头地质构架下,以岩相与岩石物性关系为约束,构建了礁滩复合体三维地层结构模型、沉积相模型和储层模型,其结果真实地反映了地质情况。研究表明,基于激光雷达技术的三维数字露头改进了传统的露头建模研究方法,极大地提高了地质模型的精度,能为勘探开发提供有效指导。

基于三维数字露头模型的野外地质教学方法探讨

教学的内容与形式理应并重,然而地学野外教学形式尚显单一而落后。引入三维数字露头模型的计算机辅助教学可助虚拟野外旅行实现真三维效果。本文提出了一套基于DOM的野外教学方法体系,并细分出七个环节。该方法可大幅度提高教学质量和效率,使已有的虚拟野外旅行方法得到改进,并减少不必要的野外人身伤害风险。

无人机多点位航拍高分辨率三维数字露头建模

传统野外照片拼接受控于图像的视角和光栅重合(图像配准)程度,无法揭示三维露头在不同视角的地质特征。作为地学领域野外现场研究新范式,无人机三维数字露头建模能永久保存野外露头三维特征,重现野外不同视角关键细节,克服露头精细解剖空间限制。野外露头形态各异,为保证三维数字露头模型的完整性和实现厘米级分辨率三维数字露头建模,根据野外露头几何特征和无人机可灵活规划调整航线的特点,建立不同露头几何形态与无人机航线规划和多点位航拍的空间关系,有效提高露头三维数据的采集效率。研究表明:无人机多航线规划和多点位航拍有效降低了建模对软件的依赖程度,是实现厘米级分辨率三维数字露头建模的关键,可为实现野外露头的精细解剖、虚拟实测(厚度、层/面理和线理等)及定量统计奠定可靠数据基础。根据不同露头的几何形态特点,有针对性的无人机航线规划和图像采集方式不仅能保证露头点云数据模型的完整性,更能有效提高厘米级分辨率高精度三维数字露头建模的成功率。

致密砂岩含油非均质性储层的野外实例三维数字模型和精细解剖——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组安沟油砂露头为例

由于缺少典型油砂露头,客观认识砂体内部受控于构型界面的储层含油非均质性受到制约,有效素材的缺乏一直阻碍着表征砂体内部含油非均质性及其与构型界面具体关系的认识。位于鄂尔多斯盆地东南部的安沟露头中致密砂岩含油非均质性表现明显,是储层含油非均质性和表征其与不同构型界面具体关系的有效素材。利用无人机多点位航拍对安沟油砂露头进行了三维数字露头建模,并对其三维数字模型进行了沉积-层序-成岩解剖,结果发现露头中原油充注仅分布于单层砂体内部,而砂体顶、底部并不含油。对实测剖面进行沉积相及层序地层分析,结果表明含油致密砂岩的沉积环境为曲流河水道,底面对应延长组7(长7)油层组和延长组6(长6)油层组界限的三级层序界面。砂体内含油非均质性与水道叠置、砂坝垂向加积和底形(交错层)构型界面关系密切。手持切割机对长7和长6油层组露头进行连续取样和岩石薄片镜下观察,研究发现单砂层顶、底和内部截然不同的结构、物性和成岩特征是造成安沟露头差异化含油的根本原因。安沟油砂露头的发现为客观认识砂体内部受控于构型界面的储层含油非均质性提供了难得的野外实例。该露头的详细解剖为致密砂岩储层含油非均质性明显受控于沉积作用和差异化的成岩作用提供了直接的地质证据。

倾斜摄影测量构建地质数字露头

随着地质研究目标趋向于精细化和复杂化,传统的地质考察手段难以获取地质露头精细化的表征参数。多旋翼无人机和单反相机具有良好的机动性和适应性,可以提供多视角的地质露头影像,倾斜摄影测量技术构建的实景三维模型可以提供精确的三维坐标。利用多旋翼无人机和单反相机采集新疆一间房、断溶体两处地质露头影像,通过倾斜摄影测量技术对两种手段采集的多视角影像进行一体化处理,构建三维数字露头辅助地质考察工作。实践表明:(1)无人机搭载相机适用于大范围的可飞区,单反相机适用于岩溶缝洞、狭窄地带等无人机不易操控区域进行影像采集工作;(2)可以根据不同需要、不同地形选择合适设备灵活采集影像,构建的三维数字露头生动形象,最高分辨率可达毫米级,能够还原野外真实场景,实现地质现象解译的精细化和定量化。