專利名稱：用于建模3d地質(zhì)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及建模三維(3D)地質(zhì)結(jié)構(gòu)。更加具體地，本發(fā)明涉及用于3D地質(zhì)建模中最大連續(xù)性插值的積分方法。·
背景技術(shù)：
按照慣例，地理統(tǒng)計軟件使用變差函數(shù)模型來描述地質(zhì)特性(例如，孔隙率和滲透率)的空間變化模式，所述變差函數(shù)模型將所預(yù)期的變化的平均值量化為距離和方向的函數(shù)。在油藏中，當(dāng)?shù)刭|(zhì)特征非常連續(xù)并容易進行井間關(guān)聯(lián)時，相關(guān)性范圍(規(guī)模)將很大，并且在油藏中，當(dāng)?shù)刭|(zhì)特征在短距離內(nèi)快速變化時，相關(guān)性范圍(或規(guī)模)將會較小。在特定地質(zhì)環(huán)境中，相關(guān)性范圍在方向上是獨立的。這種現(xiàn)象在沉積環(huán)境中、尤其是在沉積物沉降期間運輸?shù)闹饕獧C制是風(fēng)和水的那些環(huán)境中非常普遍，這導(dǎo)致了高度渠道化的結(jié)構(gòu)，例如，三角洲河道、河流沉積物、濁流巖等。這些環(huán)境通常證明了在沿著河道軸線的方向和垂直于河道軸線的方向之間的很大程度的相關(guān)性變化。常見的地理統(tǒng)計實踐的原理需要選擇最大連續(xù)性的單一方向，其是研究中整個域的平均值，其中，目前市場上可得到的用于地理建模的大多數(shù)商業(yè)工具都嵌入了該原理。傳統(tǒng)的油藏建模技術(shù)使用簡化的兩點統(tǒng)計學(xué)來表示具有復(fù)雜幾何構(gòu)造的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如三角洲河道、河流沉積物、池流巖和頁巖覆層(shale drapes)。通過定義變差函數(shù)來對兩點相關(guān)性進行建模，如果可能，其使得上述結(jié)構(gòu)的描述變得非常具有挑戰(zhàn)性。兩點地理統(tǒng)計方法的一個優(yōu)點是它們的速度。例如，一種技術(shù)利用基于傅里葉濾波器的方法，在由M. Maucec 等所撰寫的名稱為 “Streamline-based History Matching and Uncertainty Markov-Chain Monte Carlo Study of an Offshore Turbidite Oil Field (基于流線型的歷史匹配和不確定性近海濁流巖油田的馬可夫鏈蒙地卡羅研究)”中描述了這種方法，并且這種方法能夠在幾秒內(nèi)產(chǎn)生具有大量變量Γιο6)的滲透性場的新實現(xiàn)。盡管這種技術(shù)比類似柯列斯基分解的傳統(tǒng)熟知算法更有效，但是部分上由于其對使用變差函數(shù)定義的依賴，其不適于融入用于油藏模型的動態(tài)倒置和自動歷史匹配的工作流。在近十年內(nèi)，多點地理統(tǒng)計學(xué)(MPS)的形式取得了進步。MPS技術(shù)利用同一時間多個位置之間的相關(guān)性來再生體積-變化關(guān)系和模型實現(xiàn)，其受局部樣本數(shù)據(jù)的限制。MPS技術(shù)的示例組合類似SNESM和S-GeMS的編碼。例如，后者致力于參數(shù)的局部最優(yōu)化，從而考慮數(shù)據(jù)的局部結(jié)構(gòu)特征，其中，所述參數(shù)被包含在基于變差函數(shù)的模型內(nèi)。然而，MPS技術(shù)仍然具有缺點，例如a)依賴訓(xùn)練圖像或訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；以及b)用于產(chǎn)生新的地質(zhì)模型/實現(xiàn)的計算時間非常長。最近，Landmark Graphics已經(jīng)使用最大連續(xù)場(MCF)開發(fā)了用于地質(zhì)特性的三維體積建模的技術(shù)。這種技術(shù)更普遍地被稱為點矢量技術(shù)，在公開號為W02009/151441的國際專利申請中描述了這種技術(shù)，并且其通過引用被并入本發(fā)明中。點矢量技術(shù)引進了若干優(yōu)點，其能夠使用戶i)直接控制局部連續(xù)性方向；ii)與“地質(zhì)上直觀的”數(shù)據(jù)集交互式操作，該數(shù)據(jù)集為例如分層間隔、投影圖以及通過MCF的手繪效果圖；以及iii)緊接著將靜態(tài)模型融入動態(tài)模型(油藏模擬器)之前，通過推遲網(wǎng)格創(chuàng)建直到靜態(tài)模型建立的最后階段，保持地質(zhì)模型的最大保真度。油藏特性建模不需要標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，而是僅需要各點之間的正確距離從而估計/模擬該點周圍的性能和數(shù)據(jù)。當(dāng)前點矢量技術(shù)主要引進了一個方案，通常被稱為“80%方案”，其基于下述方法，即簡單重新將變差函數(shù)模型的軸線定位至用戶指定的局部方向。在具有高度局部各向異性(例如，曲折河道)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，對于高度彎曲河道，最大連續(xù)性方向顯著地發(fā)生局部變 化。該80%方案無法知道如何考慮河道轉(zhuǎn)角。這種地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的正確距離的估計要求引進曲線距離，因為在地質(zhì)構(gòu)造中的兩點之間的最小距離(也就是，歐氏距離)不總是直線，并且根據(jù)局部各向異性場，其可以是曲線的。其他挑戰(zhàn)是i)如何計算地質(zhì)結(jié)構(gòu)的無網(wǎng)格模型中感興趣的兩點之間的最短距離；以及ii)使用哪個方向/定位來正確描述局部各向異性效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
通過應(yīng)用積分法來計算地質(zhì)結(jié)構(gòu)的無網(wǎng)格模型中的感興趣兩點之間的最短距離，并且確定使用哪個方向/定位來正確描述局部各向異性效應(yīng)，本發(fā)明滿足上述需求并克服了現(xiàn)有技術(shù)中一個或多個缺陷。在一個實施例中，本發(fā)明包括用于建模三維(“3D”)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括
i)選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)的輸入數(shù)據(jù)；ii)數(shù)字化由輸入數(shù)據(jù)表示的地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像，被數(shù)字化的圖像包括多個樣本點；iii)使用智能點致密來處理被數(shù)字化的圖像，從而僅初始化每個樣本點的位置并且最優(yōu)化每個樣本點位置；iv)計算所述被數(shù)字化的圖像的結(jié)構(gòu)和擴散張量場，張量場的每個張量與各自的樣本點相關(guān)，各自的樣本點在其最優(yōu)樣本點位置處；v)使用以結(jié)構(gòu)定向的平滑化來處理被數(shù)字化的圖像，從而形成增強圖像；vi )計算被數(shù)字化的圖像的斷層位移場；以及vii)插值所述結(jié)構(gòu)和擴散張量場、所述增強圖像和所述斷層位移場，從而產(chǎn)生3D地質(zhì)模型。在另一個實施例中，本發(fā)明包括用于存儲建模三維(“3D”)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀介質(zhì)。所述指令是可執(zhí)行的從而實施i)選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)的輸入數(shù)據(jù)；
ii)數(shù)字化由輸入數(shù)據(jù)表示的地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像，被數(shù)字化的圖像包括多個樣本點；iii)使用智能點致密來處理被數(shù)字化的圖像，從而僅初始化每個樣本點的位置并且最優(yōu)化每個樣本點位置；iv)計算被數(shù)字化的圖像的結(jié)構(gòu)和擴散張量場，張量場的每個張量與各自的樣本點相關(guān)，各自的樣本點在其最優(yōu)樣本點位置處；v)使用以結(jié)構(gòu)定向的平滑化來處理被數(shù)字化的圖像，從而形成增強圖像；vi)計算被數(shù)字化的圖像的斷層位移場；以及vii)插值所述結(jié)構(gòu)和擴散張量場、所述增強圖像和所述斷層位移場，從而產(chǎn)生3D地質(zhì)模型。從以下各種實施例和相關(guān)附圖的描述，本發(fā)明另外的方面、優(yōu)點和實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說會變得顯而易見。


在下文中參考附圖描述本發(fā)明，其中，相同的元件使用相同的參考數(shù)字，其中圖I是闡釋實施本發(fā)明的方法的一個實施例的流程圖；圖2是闡釋實施圖I中步驟106的方法的一個實施例的流程圖；圖3是最大連續(xù)性矢量的原理圖；圖4A是闡釋用于追蹤斷層線上最大連續(xù)場的點矢量技術(shù)的應(yīng)用的原理圖；圖4B是闡釋使用點矢量技術(shù)而產(chǎn)生的方向性信息損失的地震數(shù)據(jù)圖像；·
圖5A是闡釋根據(jù)圖2中的步驟205計算得到的斷層位移場的地震數(shù)據(jù)圖像；圖5B是圖5A中用圓圈起來的區(qū)域的放大圖像，其闡釋了斷層位移場的方向性信息；圖6是將用于闡釋圖I中步驟108的曲線距離和歐氏距離進行比較的示意圖；圖7是闡釋用于實施本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例的框圖。
具體實施例方式雖然具體地描述了本發(fā)明的主題，然而，該說明本身并不旨在限制本發(fā)明的范圍。因此，也可以結(jié)合其他技術(shù)以其他方式實施本發(fā)明的主題，從而包括類似于在此描述的步驟的不同步驟或者步驟的組合。此外，盡管在此使用術(shù)語“步驟”來描述所應(yīng)用方法的不同部分，該術(shù)語不應(yīng)被解釋為在此公開的各個步驟之間的任何特定順序，除非另外通過說明清楚地將其限制為特定順序。方法說明以下說明包括一個或多個方法(在下文中一般稱為“積分方法”)，其結(jié)合了本領(lǐng)域眾所周知的點矢量技術(shù)和曲線點對點(CPP)插值技術(shù)、通過數(shù)據(jù)抽象來合并寬分布的有效數(shù)據(jù)集和結(jié)構(gòu)。公開了圖像數(shù)字化平臺以及通用I/o數(shù)據(jù)流，其被統(tǒng)一以用于插值。積分法提供了 3D地質(zhì)建模領(lǐng)域的獨特工具?，F(xiàn)在參考圖1，流程圖闡釋了用于實施本發(fā)明的方法100的一個實施例。方法100表示了用于3D地質(zhì)建模的積分方法，其對多種來源和類型的地質(zhì)和結(jié)構(gòu)信息做出解釋。這種信息可包括例如結(jié)構(gòu)框架的直觀手繪效果圖和高分辨率的地震數(shù)據(jù)圖像。在步驟102中，可使用參考圖7所描述的客戶界面和/或視頻界面選擇結(jié)構(gòu)信息，例如，高分辨率的地震數(shù)據(jù)，將其作為用于方法100的輸入數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)可以包含結(jié)構(gòu)信息，該結(jié)構(gòu)信息用于CPP插值和以結(jié)構(gòu)定向的平滑化。在步驟104中，使用參考圖7所描述的客戶界面和/或視頻界面，也可以選擇地質(zhì)和結(jié)構(gòu)信息的其他類型和格式，作為用于方法100的輸入數(shù)據(jù)，所述其他類型和格式為例如，i)分層間隔104a，其表示由兩個地質(zhì)表面界定的垂直距離；ii)河道界限的映射視圖104b ;以及iii)結(jié)構(gòu)框架(例如，感興趣體積的特定部分中的矢量)的直觀手繪效果圖104c。以在公開號為W02009/151441A1的國際專利申請中描述的方式，使用最大連續(xù)場，在步驟104中選擇的地質(zhì)和結(jié)構(gòu)信息可能是基于最大連續(xù)性的單一方向。通過定義，當(dāng)沿著如圖3中所示的矢量方向從該矢量的位置遠(yuǎn)離時，最大連續(xù)方向是最可能使得沿其的感興趣的特性保持不變的方向。換句話說，其定義了用于特性建模目的的地質(zhì)模型中位置之間的隱含關(guān)系。在圖3中，最大連續(xù)矢量302具有位置304、大小、方向和相關(guān)性(長度)306。矢量302的相關(guān)性(長度)符合變差函數(shù)模型的長范圍。為了保存被渠道化的、高度彎曲的、具有高度局部各向異性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的矢量信息，以公開號為WO 20091151441A1的國際專利申請中提議的方式，能夠直觀地將變差函數(shù)模型的軸線定向到指定的局部方向。在步驟106中，以參考圖2進一步描述的方式對步驟102和/或104中選擇的輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)抽象。執(zhí)行數(shù)據(jù)抽象是因為在步驟102和/或104中選擇的輸入數(shù)據(jù)通常以非常不同的模式或分辨率出現(xiàn)，并且為了在插值步驟108期間配置輸入數(shù)據(jù)，需要輸入數(shù)據(jù)的概括化或抽象化。在步驟108中，對來自步驟106的結(jié)果執(zhí)行CPP插值，例如，自然鄰點插值或者圖形引導(dǎo)混合鄰點差值。在一個實施例中，插值法應(yīng)用了張量場數(shù)據(jù)的兩步式混合1)通過 本領(lǐng)域眾所周知的方法，例如，基于Dijkstra的快速行進法(FMM)，求解從樣本點至已知數(shù)據(jù)點(也就是井?dāng)?shù)據(jù)/位置)的最小行程時間的任何各向異性Eikonal方程，該方程在本領(lǐng)域是眾所周知的；以及2)使用本領(lǐng)域眾所周知的迭代共軛梯度法來求解混合鄰點插值，其是壓力方程的導(dǎo)數(shù)。通過底層結(jié)構(gòu)/擴散張量場和以結(jié)構(gòu)定向的各向異性平滑化的結(jié)合，假設(shè)點矢量技術(shù)和CPP插值之間的重要類比最大連續(xù)矢量的相關(guān)性(長度或范圍)與擴散張量D的最大特征值成比例，其與結(jié)構(gòu)定向(也就是結(jié)構(gòu)張量的主方向或者局部線性擴散系數(shù))對齊。主要思想是將擴散的主軸與圖像的定向?qū)R。擴散張量D應(yīng)構(gòu)造為使其特征向量遵循圖像的局部定向。當(dāng)應(yīng)用到地質(zhì)建模，油藏特性的標(biāo)準(zhǔn)的、基于歐幾里德的點對點插值法會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果，因為沒有重視復(fù)雜的底層地質(zhì)結(jié)構(gòu)(例如，河道)。換句話說，基于歐幾里德的插值法沒有重視彎曲度，其是彎曲河道的普遍特征。通過混合張量場數(shù)據(jù)(例如，結(jié)構(gòu)/擴散)從而引導(dǎo)插值法，獲得了地質(zhì)建模的物理精確度方面的主要改進。如圖6所示，這通過求解曲線距離604而獲得。曲線距離604表示沿著最優(yōu)軌跡線的兩點()之間的、受約束的歐幾里德距離?？墒褂肒元刃<L(K)來求解曲線距離604，其中，t和^分別代表在()處的時間(t)和在()處的最小行程時間(tm)?？蛇x擇地，沿著最優(yōu)軌跡線，使用最小化行程時間(tj的各向異性歐幾里德方程的解，可以求解曲線距離604。歐幾里德距離602求解了兩點(V > )之間的線性距離并且對于渠道化特征其是不精確的。至今，僅使用地震數(shù)據(jù)圖像作為底層結(jié)構(gòu)輸入來實施CPP插值法。因此，積分法將作為插值輸入數(shù)據(jù)的其他類型和格式的地質(zhì)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(例如，分層間隔、投影圖像和手繪效果圖)結(jié)合起來。現(xiàn)在參考圖2，流程圖顯示了用于實施圖I中步驟106的方法200的一個實施例。在步驟201中，使用通過圖像的點或樣本的離散集來表示該圖像的本領(lǐng)域眾所周知的任何標(biāo)準(zhǔn)方法，可以數(shù)字化由輸入數(shù)據(jù)表示的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的圖像，所述樣本為例如柵格化或圖像壓縮?；咎卣魇卿秩九c步驟108中的插值相兼容的通用圖像格式。在步驟202中，使用智能點致密(IPoD)來處理來自步驟201的被數(shù)字化的圖像。IPoD是對7，050, 612號美國專利中描述的原子網(wǎng)格化技術(shù)的改進。IPoD通常被用于1)通過利用偽正則(pseudo-regular)點格來填充被數(shù)字化的圖像所占的空間,初始化樣本點位置，點和其最近的鄰點之間的標(biāo)稱距離始終隨著被數(shù)字化的圖像中的結(jié)構(gòu)特征的密度而變化；以及2)通過移動在由被數(shù)字化的圖像所占的空間內(nèi)的點，最優(yōu)化樣本點位置，從而最小化總勢能，該勢能被定義為每個樣本點的點勢能和被數(shù)字化的圖像的勢能的加權(quán)和。在7，050，612號美國專利中給出了樣本點初始化和勢能最小化算法的細(xì)節(jié)。與標(biāo)準(zhǔn)原子網(wǎng)格化相比，IPoD的優(yōu)點是其嚴(yán)格用于樣本點位置的初始化和最優(yōu)化。以這種方式，省略了生成實際三角化網(wǎng)格的步驟。標(biāo)準(zhǔn)原子網(wǎng)格化方法通過三角剖分來連接被最優(yōu)化的樣本點位置，從而形成樣本點網(wǎng)格，所述三角剖分可以是Delaunay三角剖分或者用于三角剖分的任何其他標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，這在本領(lǐng)域是眾所周知的。然而，生成三角化網(wǎng)格是一種運算要求高的過程，并且可能需要特殊的渲染技術(shù)來矯正工件，如同由A. Rueger和D. Hale所撰寫的名稱為“Meshing for Velocity Modeling and Ray-Tracing in Complex Velocity Fields (用于復(fù)雜速度場中速度建模和射線追蹤的網(wǎng)格)”的文章中所述的。根據(jù)點矢量技術(shù)，在規(guī)則方形網(wǎng)格上產(chǎn)生樣本點，并且這些樣本點隨機或均勻地分布在感興趣體積(VOI)內(nèi)。因為與原子網(wǎng)格相比，IPoD的運算要求沒有那么高，預(yù)計IPoD生成的樣本點數(shù)量將是使用點矢量技術(shù)生成的樣本點數(shù)量的約1/300。根據(jù)典型的地震數(shù)據(jù)圖像，這會使計算速度提高300倍。
在步驟203中，使用本領(lǐng)域眾所周知的方法計算來自步驟201的被數(shù)字化的圖像的結(jié)構(gòu)和擴散張量場。為張量場單獨計算得到的張量與在步驟202中通過IPoD初始化和最優(yōu)化的對應(yīng)樣本點有關(guān)。如果所應(yīng)用的技術(shù)是“最近鄰點”搜索，那么張量與最鄰近的樣本點相關(guān)。如果所應(yīng)用的技術(shù)是“自然鄰點”搜索，那么張量與自然鄰近樣本點相關(guān)。最近鄰點搜索和自然鄰點搜索技術(shù)在本領(lǐng)域是眾所周知的。度量張量場是距離和時間之間的關(guān)系，并代表圖像中特征的連貫性、定向性和維數(shù)，其引導(dǎo)步驟108中的插值。張量場改變插值，以使與在這種特征相對側(cè)上的值相比或者與圖像不怎么連貫的情形中的值相比，空間連貫性圖像特征內(nèi)的已知樣本值被賦予更多權(quán)重。任何底層張量場都需要在計算機中的一些底層引導(dǎo)表示，例如，繪圖、相片或者其他圖像。如果來自地震數(shù)據(jù)圖像，那么可使用地震數(shù)據(jù)圖像的分辨率來采樣張量場。可選擇地，例如使用IPoD，可以更加粗糙/巧妙地采樣張量場。這意味著將使用較低分辨率僅在圖像位置處采樣張量場，所述圖像位置由來自步驟202的樣本點的最優(yōu)化位置確定。在步驟204中，使用以結(jié)構(gòu)定向的平滑化方法、沿著圖像中的表觀(也就是以步驟203中結(jié)構(gòu)和擴散張量場的形式計算得到的)結(jié)構(gòu)來處理來自步驟201的被數(shù)字化的圖像，這增強了結(jié)構(gòu)特征并保存了重要的不連續(xù)處，例如，斷層或河道。對于這個步驟，可以使用眾所周知的廣譜濾波算法，例如i)連貫性增強各向異性濾波器；ii)結(jié)構(gòu)定向的插值濾波器(也就是Van Gogh濾波器遞歸(各向異性)高斯濾波器；以及iv)雙向濾波器的新穎實施。在步驟205中，以下述方式計算來自步驟201的被數(shù)字化的圖像的斷層位移場(FDF)。將該FDF與來自步驟203和步驟204的結(jié)果合并，將合并結(jié)果返回到圖I中的步驟108，以用于插值。傳統(tǒng)的地震解釋方法著重于例如通過相干方法檢測地震數(shù)據(jù)圖像中的斷層線。然而，計算FDF對應(yīng)于追蹤通過斷層線(在2D中)或者通過斷層面(在3D中)的MCF。在此，通過計算被數(shù)字化的圖像上的位移矢量場并基于標(biāo)準(zhǔn)提取該場的斷層位移分量這一角度來處理這個問題，該標(biāo)準(zhǔn)為例如分辨斷層落差和傾斜層。以這種方式，步驟205可以被應(yīng)用至地震數(shù)據(jù)圖像中的斷層線/斷層表面檢測，以及應(yīng)用至任何其他格式的、與結(jié)構(gòu)信息相關(guān)的被數(shù)字化的數(shù)據(jù)(例如，分層間隔、投影圖和手繪效果圖)。因此，通過搜尋圖像中的表觀位移矢量以及搜尋相鄰、即垂直圖像痕跡之間的局部互關(guān)聯(lián)的峰值位置來計算FDF。該FDF限制了斷層矢量，其在斷層內(nèi)在斷層方向上平緩變化。作為對非垂直斷層的泛化，應(yīng)用相關(guān)性平滑化窗口，其與滯后矢量對齊。換句話說，在該矢量方向上通過剪切對所有滯后矢量應(yīng)用平滑化，逐一追蹤完成相關(guān)性并且與處理垂直斷層一樣快。剪切是計算機繪圖算法中使用的眾所周知的概念?，F(xiàn)在參考圖4A，闡釋了點矢量技術(shù)的應(yīng)用，其用于通過顯示搜索區(qū)域404a并沿著斷層落差矢量402a到達(dá)區(qū)域406a，從區(qū)域404a至區(qū)域406a、越過斷層線400a追蹤數(shù)據(jù)搜索區(qū)域404a和相關(guān)MCF408a。因為必須根據(jù)整個MCF的VOI中的多斷層線而執(zhí)行這個操作，所以其非常耗時并且難于在實踐中有效實施。如圖4B中所示的，其是代表振幅的2D地震數(shù)據(jù)圖像，由橢圓體代表的、計算得到的結(jié)構(gòu)和擴散張量場不繼續(xù)通過斷層線。由402b、 404b和406b表示的區(qū)域顯示了丟失了方向信息的區(qū)域。換句話說，當(dāng)橢圓體變得不那么細(xì)長時，關(guān)于張量場方向性的信息在斷層線上丟失并且中斷追蹤MCF。通過在步驟205中計算FDF，在斷層線上追蹤MCF—般可應(yīng)用于數(shù)字圖像中的任何底層結(jié)構(gòu)表示。步驟205表示對點矢量技術(shù)的改進，其不需要用戶為斷層矢量和相關(guān)斷層落差預(yù)先定義輸入，而這是使用點矢量技術(shù)所必需的?，F(xiàn)在參考圖5A，地震數(shù)據(jù)圖像闡釋了根據(jù)步驟205關(guān)于振幅地震數(shù)據(jù)計算得到的斷層位移場?，F(xiàn)在參考圖5B，圖5A中圈起的區(qū)域的放大圖像闡釋了用于斷層位移場的方向信息。為了清楚的目的，在圖5B中顯示方向性信息(也就是矢量箭頭)。矢量箭頭表示計算得到的位移矢量。從矢量箭頭的絕對長度顯而易見的是位移僅與高梯度變化特征(例如斷層落差)相關(guān)，而與水平分層的傾斜變化不相關(guān)，在水平分層中矢量箭頭的長度減少。這是優(yōu)選的特性，因為位移矢量場被預(yù)想為結(jié)構(gòu)特性。本發(fā)明與市場上的現(xiàn)存技術(shù)的區(qū)別在于其結(jié)合了 i)最大連續(xù)場(MCF)、ii)智能點致密(IPoD)、iii)斷層位移場(FDF)以及iv) CPP插值。因此，本發(fā)明的積分方法i)基于底層結(jié)構(gòu)信息、通過引進最大連續(xù)場和斷層位移場描述了局部各向異性效應(yīng)，以及ii)弓丨進CPP插值技術(shù)，從而在斷層表面上、沿著最大連續(xù)方向、在感興趣的兩點之間執(zhí)行插值。系統(tǒng)描述可以通過計算機可執(zhí)行的指令程序來實施本發(fā)明，例如程序模塊，一般稱為通過計算機執(zhí)行的軟件應(yīng)用或應(yīng)用程序。例如，軟件可以包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)嵤┨囟ǔ橄髷?shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。軟件形成了允許計算機根據(jù)輸入源產(chǎn)生作用的界面?？梢允褂糜蒐andmark Graphics銷售的商業(yè)軟件應(yīng)用程序DecisionSpace EarthModeling (DSCEMtm)作為界面應(yīng)用程序來實施本發(fā)明。軟件也可以與其他代碼段協(xié)作，從而響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)連同所接收的數(shù)據(jù)的源而初始化多種任務(wù)。軟件可以被存儲和/或攜載在各種各樣的存儲介質(zhì)上，例如CD-ROM、磁盤、磁泡存儲器和半導(dǎo)體存儲器(例如，各種類型的RAM或ROM)。此外，可以通過各種各樣的載體介質(zhì)和/或通過任何種類的網(wǎng)絡(luò)、例如因特網(wǎng)來傳輸軟件及其結(jié)果，所述載體介質(zhì)為例如光纖維、金屬導(dǎo)線。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到可以使用各種各樣的計算機系統(tǒng)配置來實施本發(fā)明，包括手提式裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或用戶可編程電子產(chǎn)品、迷你電腦、大型電腦等。任何數(shù)量的計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)都可供本發(fā)明使用。本發(fā)明可以在分布式計算環(huán)境中實施，在該環(huán)境中，通過由通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理裝置來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲器裝置的局部和遠(yuǎn)程計算機存儲介質(zhì)中。因此，可在計算機系統(tǒng)或者其他處理系統(tǒng)中結(jié)合各種硬件、軟件或者其組合來實施本發(fā)明?，F(xiàn)在參考圖7，其闡釋了用于在計算機上實施本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。所述系統(tǒng)包括計算單元，有時稱為計算機系統(tǒng)，其包括存儲器、應(yīng)用程序、客戶端界面、視頻界面和處理單元。計算單元僅是合適的計算環(huán)境的一個示例，并且其不旨在對本發(fā)明的使用或功能性范圍提出任何限制。存儲器主要存儲應(yīng) 用程序，通過計算單元執(zhí)行該應(yīng)用程序從而實施在此描述和在圖1-2中闡釋的本發(fā)明，其中該應(yīng)用程序也可被描述為包含計算機可執(zhí)行指令的程序模塊。因此，存儲器主要包括數(shù)據(jù)輸入模塊、抽象模塊和數(shù)據(jù)插值模塊，其能夠?qū)嵤﹨⒖紙D1-2闡釋和描述的方法。數(shù)據(jù)輸入模塊包括支持地震數(shù)據(jù)輸入、分層/間隔、映射視圖和手繪效果圖的功能性。換句話說，數(shù)據(jù)輸入模塊與DSEMtm和客戶端/視頻接口結(jié)合，從而執(zhí)行參考圖I中的步驟102a、104a、104b和104c所描述的功能。數(shù)據(jù)抽象模塊與DSEMtm結(jié)合，從而執(zhí)行參考圖I中的步驟106所描述的功能。特別地，數(shù)據(jù)抽象模塊包括數(shù)字化、智能點致密、結(jié)構(gòu)/擴散張量、以結(jié)構(gòu)定向的平滑化和斷層位移場組件，從而執(zhí)行參考圖2中的步驟201-205所描述的功能。數(shù)據(jù)插值模塊結(jié)合DSEMtm，從而執(zhí)行參考圖I中的步驟108描述的功能。盡管所顯示的計算單元具有通用存儲器，該計算單元典型地包括各種各樣的計算機可讀介質(zhì)。示例性而非限制性的，計算機可讀介質(zhì)可包括計算機存儲介質(zhì)。計算系統(tǒng)存儲器可包括易失性和/或非易失性存儲器形式的存儲介質(zhì)，例如只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)。典型地，基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)存儲在ROM中，其包含有助于例如在啟動期間在計算單元內(nèi)的元件之間傳輸信息的基本程序。RAM典型地包括數(shù)據(jù)和/或程序模塊，通過處理單元可以立即訪問和/或運行所述數(shù)據(jù)和/或程序模塊。示例性而非限制性的，計算單元包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、其他程序模塊以及程序數(shù)據(jù)。在存儲器中顯示的組件也可以被包含在其他可移動/不可移動、易失性/非易失性計算機存儲介質(zhì)中，或者其可以通過應(yīng)用程序界面(“API ”)而在計算單元中實施，置于通過計算機系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)而連接的單獨的計算單元中。僅作為示例，硬盤驅(qū)動器可以從不可移動的、非易失性的磁性介質(zhì)讀取或向其寫入，磁盤驅(qū)動器可以從可移動的、非易失性的磁盤讀取或向其寫入，并且光盤驅(qū)動器可以從可移動的、非易失性的光盤讀取或向其寫入，所述光盤為例如CD ROM或者其他光學(xué)介質(zhì)。可以在可仿效的操作環(huán)境中使用的其他可移動/不可移動、易失性/非易失性計算機存儲介質(zhì)可以包括但不限于盒式磁帶、閃存卡、數(shù)字多用盤、數(shù)字視訊磁帶、固態(tài)RAM、固態(tài)ROM等。驅(qū)動器和上述討論的其相關(guān)計算機存儲介質(zhì)提供了計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和用于計算單元的其他數(shù)據(jù)的存儲?？蛻艨梢酝ㄟ^客戶端界面將命令和信息輸入計算單元，所述客戶端界面可為輸入裝置，例如鍵盤和定點設(shè)備，通常被稱為鼠標(biāo)、軌跡球或觸摸板。輸入裝置可以包括麥克風(fēng)、控制桿、碟形衛(wèi)星天線、掃描儀等。這些和其他輸入裝置通常通過系統(tǒng)總線連接至處理單元，但是也可以通過其他界面和總線結(jié)構(gòu)連接，例如并行端口或通用串行總線(USB)。
經(jīng)由接口，例如視頻接口，可將監(jiān)視器或者其他類型的顯示裝置連接至系統(tǒng)總線。也可以與視頻接口一起使用圖形用戶界面(“GUI”)，從而從客戶端界面接收指令并將指令傳輸至處理單元。除了監(jiān)視器，計算機還可包括其他外圍輸出裝置，例如揚聲器和打印機，其可通過輸出外圍接口連接。盡管沒有顯示出計算單元的許多其他內(nèi)部組件，本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，這些組件和其內(nèi)部連接是眾所周知的。雖然已經(jīng)關(guān)于目前的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解其不是旨在將本發(fā)明限制于那些實施例。因此，在不偏離通過隨附權(quán)利要求書和其等同物定義的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以設(shè)想到各種可替換實施例并可對所公開的實施例進行修改?！?br> 權(quán)利要求
1.一種用于建模三維(“3D”)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的計算機實施方法，其包括 選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)的輸入數(shù)據(jù)； 對由所述輸入數(shù)據(jù)表示的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的圖像進行數(shù)字化，被數(shù)字化的圖像包括多個樣本占. 使用智能點致密來處理所述被數(shù)字化的圖像，從而僅初始化每個樣本點的位置并最優(yōu)化每個樣本點位置； 計算所述被數(shù)字化的圖像的結(jié)構(gòu)和擴散張量場，所述張量場的每個張量與在各自的樣本點的最優(yōu)化樣本點位置處的各自的樣本點相關(guān)； 使用以結(jié)構(gòu)定向的平滑化來處理所述被數(shù)字化的圖像，從而形成增強圖像； 計算所述被數(shù)字化的圖像的斷層位移場；以及 插值所述結(jié)構(gòu)和擴散張量場、所述增強圖像和所述斷層位移場，從而產(chǎn)生3D地質(zhì)模型。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述輸入數(shù)據(jù)包括地震數(shù)據(jù)、分層間隔、映射視圖和手繪效果圖。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，數(shù)字化所述圖像包括柵格化或壓縮所述圖像中的一種。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，基于最近鄰點搜索，將每個張量與各自的樣本點相關(guān)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，基于自然鄰點搜索，將每個張量與各自的樣本點相關(guān)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，以結(jié)構(gòu)定向的平滑化包括連貫性增強各向異性濾波器、結(jié)構(gòu)定向插值濾波器、遞歸(各向異性)高斯濾波器和雙向濾波器中的至少一個。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，計算所述被數(shù)字化的圖像的斷層位移包括在所述被數(shù)字化的圖像中搜索表觀位移矢量，并且搜索所述被數(shù)字化的圖像的相鄰垂直痕跡之間的局部互關(guān)聯(lián)的峰值位置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，計算所述被數(shù)字化的圖像的斷層位移場可以被應(yīng)用至與結(jié)構(gòu)信息相關(guān)的、任何格式的數(shù)字化數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述插值步驟包括自然鄰點插值。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述插值步驟包括圖像引導(dǎo)混合鄰點插值。
11.用于存儲用于建模三維(“3D”)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀介質(zhì)，所述指令是可執(zhí)行的從而實施 選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)的輸入數(shù)據(jù)； 對由所述輸入數(shù)據(jù)表示的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的圖像進行數(shù)字化，被數(shù)字化的圖像包括多個樣本占. 使用智能點致密來處理所述被數(shù)字化的圖像，從而僅初始化每個樣本點的位置并最優(yōu)化每個樣本點位置； 計算所述被數(shù)字化的圖像的結(jié)構(gòu)和擴散張量場，所述張量場的每個張量與在各自的樣本點的最優(yōu)化樣本點位置處的各自的樣本點相關(guān)； 使用以結(jié)構(gòu)定向的平滑化來處理所述被數(shù)字化的圖像，從而形成增強圖像；計算所述被數(shù)字化的圖像的斷層位移場；以及 插值所述結(jié)構(gòu)和擴散張量場、所述增強圖像和所述斷層位移場，從而產(chǎn)生3D地質(zhì)模型。
12.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，所述輸入數(shù)據(jù)包括地震數(shù)據(jù)、分層間隔、映射視圖和手繪效果圖。
13.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，數(shù)字化所述圖像包括柵格化或壓縮所述圖像中的一種。
14.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，基于最近鄰點搜索，將每個張量與各自的樣本點相關(guān)。
15.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，基于自然鄰點搜索，將每個張量與各自的樣本點相關(guān)。
16.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，所述以結(jié)構(gòu)定向的平滑化包括連貫性增強各向異性濾波器、結(jié)構(gòu)定向插值濾波器、遞歸(各向異性)高斯濾波器和雙向濾波器中的至少一個。
17.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，計算所述被數(shù)字化的圖像的斷層位移包括在所述被數(shù)字化的圖像中搜索表觀位移矢量，并且搜索所述被數(shù)字化的圖像的相鄰垂直痕跡之間的局部互關(guān)聯(lián)的峰值位置。
18.如權(quán)利要求7所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，計算所述被數(shù)字化的圖像的斷層位移場可以被應(yīng)用至與結(jié)構(gòu)信息相關(guān)的、任何格式的數(shù)字化數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，所述插值步驟包括自然鄰點插值。
20.如權(quán)利要求I所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，所述插值步驟包括圖像引導(dǎo)混合鄰點插值。
全文摘要
用于建模三維(3D)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法，用于改進最大連續(xù)插值。積分法描述了局部各向異性效應(yīng)并引入了插值技術(shù)，從而在斷層表面上、沿著最大連續(xù)方向在感興趣的兩點之間執(zhí)行插值。
文檔編號G01V1/28GK102893182SQ201180010575
公開日2013年1月23日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月22日
發(fā)明者馬克·馬奧斯, 杰弗里·M·雅路斯, 陸明·良 申請人:蘭德馬克繪圖國際公司