Construction et manipulation de maillages - Application aux géosciences
Résumé
Geomodeling is considered by oil companies as a critical aspect of hydrocarbon prospection. Indeed building geological models of subsurface allow them to estimate location and capacity of oil reservoirs in studied territories. Modeling stage consists in studying seismic volume in order to highligt horizons (interface between two depositional events), faults (fracturation of rocks) and bodies (cluster of rocks with same physical properties). Those geological objects are within two problematics treated in this thesis: building the structural model containing horizons and faults, and reconstruction of bodies based on seismic attributes. Structural modeling is based on interpreted data, point clouds or set of polylines, representing geological objects. First, each fault is built independently by triangulating projection of its set of polylines in its regression plane. Generated coarse mesh is then smoothed using subdivision schemes. A second step consists in extrapolating and clipping operations applied to fault surfaces in order to build a coherent fault network. During last step, point clouds representing horizon are interpolated in order to complete holes in horizon surfaces due to the noise surrounding the faults in seismic data The interpolation process takes faults into account thanks to our partial neighboring. We also show the effects on surface quality of the filling strategies used in the interpolation process. Body reconstruction is done by isosurface extraction on seismic attributes. In order to deal with the heavy trend in size increase of volumetric datasets, we present in this thesis a parallel, bloc-wise extension of the tandem algorithm, which simplifies on the fly an isosurface being extracted. Our approach minimizes the overall memory consumption using an adequate bloc splitting and merging strategy and with the introduction of a component dumping mechanism that drastically reduces the amount of memory needed for particular datasets such as those encountered in geophysics. As soon as detected, surface components are migrated to the disk along with a meta-data index (oriented bounding box, volume, etc) that will allow further improved exploration scenarios (small components removal or particularly oriented components selection for instance).
La géomodélisation du sous-sol est considérée comme stratégique par les compagnies pétrolières. Chacune a en effet pour objectif de construire les meilleurs modèles géologiques sur lesquels seront évalués les réserves de gaz et d'huile des territoires étudiés, ainsi que le placement optimal des puits de forage qui exploiteront ces réserves. Ces modèles sont bâtis sur l'interprétation de la sismique par les géologues et les géophysiciens. Le processus de modélisation consiste à structurer le sous-sol en un ensemble d'horizons (strates géologiques), de failles (fractures de la roche) et de corps (amas de roches de même nature). Ces objets géologiques sont au sein de deux problématiques complémentaires abordées dans cette thèse chez Total : la construction du modèle structural à proprement parler constitué d'un réseau de failles et d'horizons mis en cohérence et la constructions des corps selon des attributs sismiques élaborés. La construction du modèle structural part des données issues d'interprétations manuelles et/ou semi-automatiques ne décrivant que ponctuellement les objets géologiques : un ensemble de lignes brisées pour les failles et un nuage de points pour les horizons. Une première partie de nos travaux porte sur l'élaboration d'une méthodologie complète de construction de surfaces modélisant les failles et les horizons adaptée à la nature et la densité particulières des données initiales. Dans un premier temps les failles sont reconstruites indépendamment les unes des autres à l'aide d'une triangulation de Delaunay contrainte des données projetées dans leur plan de régression, puis raffinées par subdivision. Ensuite un réseau de failles global est créé et mis en cohérence par des opérations d'extrapolation et de clipping. Enfin, les trous dans les horizons sont bouchés par des méthodes d'interpolation spatiale étendus par nos soins à l'aide des "voisinages partiels" contraints par les failles, pour lesquelles nous montrons l'influence des stratégies de remplissage et leur robustesse au bruit. Les corps sont construits par extraction d'isosurfaces sur des volumes d'attributs sismiques pouvant atteindre des tailles de plusieurs dizaines de giga-octets. Ces tailles de données nous ont imposées de développer un algorithme parallèle d'extraction d'isosurfaces simplifiées. Le volume est d'abord récursivement découpé pour former une structure hiérarchique de blocs voisins. Des isosurfaces partielles sont extraites de ces blocs par des processeurs indépendants exécutant une version étendue de l'algorithme tandem. Ainsi, les noeuds de calcul extraient, simplifient, s'échangent et assemblent les morceaux de surfaces ainsi obtenues jusqu'à l'obtention d'une isosurface simplifiée globale. Cette dernière est organisée et stockée par construction en un flux de composantes connexes qui permettra une interaction ultérieure de haut niveau.