本發(fā)明涉及油氣運移定量評價過程中相關參數(shù)的自動計算方法，具體涉及一種根據(jù)地質(zhì)解釋層位數(shù)據(jù)以及斷層邊界數(shù)據(jù)來自動計算斷層空間幾何參數(shù)的方法，屬于油氣勘探信息
技術領域：
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背景技術：
：油田的勘探是圍繞生、儲、蓋、運、圈、保六大要素來開展綜合研究工作的，其中，油氣運移過程要素將上述要素有機地聯(lián)系在一起，對油氣運移過程的研究更是其中的重點。在過去很長一段時間，油氣運移過程研究都還處于定性的層面，對其進行定量評價是當前業(yè)界的熱點及難點問題。對斷層的定量評價研究是油氣運移定量評價研究的重要組成部分，斷層在油氣的運移過程中起著至關重要的作用。當斷層封閉時，可為油氣藏的形成提供遮擋；開啟時，則為油氣的運移提供通道。國內(nèi)外學者對斷層的定量評價進行了大量研究，提出了泥巖涂抹因子、地震預測法、地應力法、排替壓力圖版法及斷層連通概率法等多種評價方法。在所有這些方法中都需要計算斷點埋深、斷距大小、斷層走向和斷層傾角等重要的特征參數(shù)，最后再綜合考慮斷移地層砂泥比、斷層兩盤孔隙流體壓力等其它定性特征，來對斷層進行綜合定量評價。由于斷層是三維空間分布的整體，不同部位的曲面曲率不同、埋深不同、巖性不同、不同時期應力場的特征也不同，導致其封閉能力也有很大差異。因此，獲取完整的斷層空間要素(斷距、傾角、走向)參數(shù)是斷層定量評價研究的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的辦法是人工在地震剖面上計算，得到斷層的走向、傾角和埋深數(shù)據(jù)，不僅費時費力，也難以得到一條完整斷層的空間幾何要素參數(shù)。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種根據(jù)地質(zhì)解釋層位數(shù)據(jù)以及斷層邊界數(shù)據(jù)來自動計算斷層空間幾何參數(shù)的方法。本發(fā)明采用的技術方案如下。斷層空間參數(shù)自動提取方法,包括如下步驟：步驟1：從解釋綜合研究的構造圖數(shù)據(jù)出發(fā)，對復雜的組合斷層先進行角點自動識別；步驟2：將組合斷層自動分解為多個孤立斷層，針對各孤立斷層計算其骨架線；步驟3：利用構造數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插得出斷層的空間參數(shù)，從而達到對斷層進行快速定量評價計算的目的。作為優(yōu)選技術方案，在步驟1中，所述構造圖數(shù)據(jù)包括地質(zhì)解釋層位數(shù)據(jù)、斷層邊界數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選技術方案，所述斷層邊界數(shù)據(jù)是地質(zhì)研究人員在進行地震資料解釋時，三維斷點數(shù)據(jù)投影到地面時形成的多邊形區(qū)域數(shù)據(jù)；斷點數(shù)據(jù)在地面上的投影為采樣點；采樣點中，有一些采樣點在斷層邊界的多邊形數(shù)據(jù)發(fā)生劇烈變化的位置，稱之為角點，利用角點可進行組合斷層的分割。作為優(yōu)選技術方案，在步驟1中，對復雜的組合斷層先進行角點自動識別的具體方法是：利用組合斷層中各采樣點相鄰的兩條線段的夾角數(shù)值設置識別規(guī)則來自動識別該采樣點是不是角點。作為優(yōu)選技術方案，所述識別規(guī)則包括第一優(yōu)先規(guī)則；所述第一優(yōu)先規(guī)則為：通過組合斷層中采樣點相鄰的兩條線段的有向夾角來判斷該采樣點是不是角點，當兩條邊的有向夾角大于某一角度，認定該采樣點是角點；當該夾角小于一定夾角時，認為該采樣點不是角點；所述有向夾角是兩條線段的加上方向的夾角，當夾角的起始邊到終止邊為逆時針旋轉(zhuǎn)時，夾角為正角，反之為負角。作為優(yōu)選技術方案，第一優(yōu)先規(guī)則為：通過組合斷層中采樣點相鄰的兩條線段的有向夾角來判斷角點時，當組合斷層中采樣點相鄰的兩條線段的夾角≥45°時，該采樣點是角點；當該兩條邊的夾角≤10°時，認為該采樣點不是角點。作為優(yōu)選技術方案，所述識別規(guī)則還包括第二優(yōu)先規(guī)則，當10°＜有向夾角＜45°時，使用第二優(yōu)先規(guī)則識別采樣點是不是角點。所述第二優(yōu)先規(guī)則為：按照斷層分為上、下盤的思路，使用兩邊求交的辦法來計算交點。具體方法為：將組合斷層中的某采樣點計作Pi；在采樣點處做切線Wi，計算該切線Wi的內(nèi)法線矢量fi；計算內(nèi)法線矢量fi和斷層另一盤的交點Pt1；由于通常的斷層的斷距不超過1000米，可以通過采樣點Pi與交點Pt1之間的距離來進行一次過濾，當該距離≥1000時，該采樣點Pi肯定是角點；如果該距離≤1000，則需要過交點Pt1做垂線，再求取該垂線與線段Pi-1Pi的交點Pt2，從而構成交點三角形PiPt1Pt2；設該三角形的面積為S，如果S≥閾值，則采樣點Pi是角點，否則采樣點Pi不是角點；所述閾值由測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到；Pi-1和Pi分別為與采樣點Pi相鄰的前一個采樣點、后一個采樣點。作為優(yōu)選技術方案，在步驟2中，將組合斷層自動分解為多個孤立斷層的具體步驟是：根據(jù)識別的角點進行自動分割，將復雜的組合斷層數(shù)據(jù)變?yōu)榭梢宰詣佑嬎愕墓铝鄬訑?shù)據(jù)，使用遞歸算法進行組合斷層的分割工作。遞歸算法的邊界條件設置為：遞歸算法，當某次分解的斷層是一個簡單斷層，結束該遞歸計算；簡單斷層的定義是指采樣點數(shù)量≤4的斷層。如圖5所示，遞歸算法的方法如下：步驟一：選取一識別的角點，視其為當前角點Pt，以當前角點圓心，特定值R為半徑逆時針方向掃描，搜索角點并將其視為后續(xù)角點；步驟二：對掃描發(fā)現(xiàn)的后續(xù)角點進行判斷，測試這些后續(xù)角點是否可以與當前角點構成斷層；步驟三：如果當前角點與后續(xù)角點不能構成斷層或者構成的斷層為簡單斷層，停止搜索后續(xù)角點，否則，對構成的斷層進行分割操作，分割完成以后，將分割產(chǎn)生的兩個斷層中各的后續(xù)角點為視為當前角點，重復步驟一、步驟二繼續(xù)對分割產(chǎn)生的兩個斷層數(shù)據(jù)進行遞歸分割計算，直到各分割的斷層數(shù)據(jù)中重新認定的當前角點與以該當前角點為圓心掃描的后續(xù)角點不能構成斷層或者構成的斷層為簡單斷層時為止；步驟四：重復步驟一到步驟三，直到所有識別的角點全部被選取完為止；特定值R是手工指定，R的初始值為1000米，可以根據(jù)分割的效果進行調(diào)整，當有些應該分割的斷層沒有分割時，可以加大R的初始值。作為優(yōu)選技術方案，計算各孤立斷層的骨架線時，還包括求取所有孤立簡單斷層的特征參數(shù)的步驟，針對每個孤立簡單斷層，可以根據(jù)斷層邊界的每個采樣點來計算其空間幾何參數(shù)。作為優(yōu)選技術方案，對于一個孤立的斷層，當計算某一采樣點a’的空間幾何參數(shù)時，需要進行以下計算步驟：A.求切線方向斷層走向α為采樣點a’點在斷層邊界上的切線與x軸的夾角，可以根據(jù)該點的切線方向計算得到；B.埋深根據(jù)采樣點a’點做切線的內(nèi)法線，可以與斷層的另一盤求交得到交點b’點,采樣點a’點、b’點與地層數(shù)據(jù)空間求交可以得到交點a、b點,a、b點的深度值za、zb即為所求的埋深參數(shù)。C.斷距計算ab點的空間距離即可以求取斷距參數(shù)。D.斷層傾角傾角θ為ab點距離與水平面的夾角，由公式θ＝arcsin(|za-zb|/|ab|)計算得到。作為優(yōu)選技術方案，所述空間參數(shù)包括斷點埋深、斷距、斷層的走向、斷層的傾角。本發(fā)明將從解釋綜合研究的構造圖數(shù)據(jù)(地層解釋散點數(shù)據(jù)、斷層邊界散點數(shù)據(jù))出發(fā)，對復雜的組合斷層進行角點自動識別，將組合斷層自動分解為多個孤立斷層，求出斷層的骨架線，然后利用構造數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插得出斷層的斷點埋深、斷距、走向和傾角等參數(shù)，從而達到地對斷層進行快速定量評價計算的目的，大大地提高了油氣勘探研究工作的效率。本發(fā)明通過有效的數(shù)學計算得到的計算參數(shù)是斷層的定量評價研究的基礎，也是油氣運移定量評價研究的重要組成部分，該發(fā)明在油氣的運移過程研究中起著至關重要的作用。附圖說明圖1為本發(fā)明中，斷層各要素分析圖。圖2為本發(fā)明中，復雜組合斷層的分解示意圖。圖3為復雜組合斷層角點的自動識別結果圖。圖4為復雜組合斷層角點的自動識別計算過程示意圖。圖5為復雜組合斷層自動分割算法示意圖。圖6為斷層空間參數(shù)提取算法示意圖。具體實施方式下面，結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1。斷層空間參數(shù)自動提取方法,其特征在于，包括如下步驟：步驟1：從解釋綜合研究的構造圖數(shù)據(jù)出發(fā)，對復雜的組合斷層先進行角點自動識別；步驟2：將組合斷層自動分解為多個孤立斷層，針對各孤立斷層計算其骨架線；步驟3：利用構造數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插得出斷層的空間參數(shù)，從而達到對斷層進行快速定量評價計算的目的。在步驟1中，所述構造圖數(shù)據(jù)包括地質(zhì)解釋層位數(shù)據(jù)、斷層邊界數(shù)據(jù)。所述斷層邊界數(shù)據(jù)是地質(zhì)研究人員在進行地震資料解釋時，三維斷點數(shù)據(jù)投影到地面時形成的多邊形區(qū)域數(shù)據(jù)。斷點數(shù)據(jù)在地面上的投影我們知之為采樣點；采樣點中，有一些點在斷層邊界的多邊形數(shù)據(jù)發(fā)生劇烈變化的位置，我們稱之為角點，我們利用角點進行組合斷層的分割。在步驟1中，對復雜的組合斷層先進行角點自動識別的具體方法是：利用組合斷層中各采樣點相鄰的兩條線段的夾角數(shù)值設置識別規(guī)則來自動識別該采樣點是不是角點。所述識別規(guī)則包括第一優(yōu)先規(guī)則；所述第一優(yōu)先規(guī)則為：通過組合斷層中采樣點相鄰的兩條線段的有向夾角來判斷該采樣點是不是角點，當兩條邊的有向夾角大于某一角度，認定該采樣點是角點；當該夾角小于一定夾角時，認為該采樣點不是角點；所述有向夾角是兩條線段的加上方向的夾角，當夾角的起始邊到終止邊為逆時針旋轉(zhuǎn)時，夾角為正角，反之為負角。第一優(yōu)先規(guī)則為：通過組合斷層中相鄰的兩條線段的有向夾角來判斷的角點，當組合斷層中采樣點相鄰的兩條線段的夾角≥45°時，該采樣點是角點；當該兩條邊的夾角≤10°時，認為該采樣點不是角點。所述識別規(guī)則還包括第二優(yōu)先規(guī)則，當10°＜有向夾角＜45°時，使用第二優(yōu)先規(guī)則識別采樣點是不是角點；所述第二優(yōu)先規(guī)則為：按照斷層分為上、下盤的思路，使用兩邊求交的辦法來計算交點，具體方法為：如圖4所示，將組合斷層中的某采樣點計作Pi；在采樣點處做切線Wi，計算該切線Wi的內(nèi)法線矢量fi；計算內(nèi)法線矢量fi和斷層另一盤的交點Pt1；由于通常的斷層的斷距不超過1000米，可以通過采樣點Pi與交點Pt1之間的距離來進行一次過濾，當該距離≥1000時，該采樣點Pi肯定是角點。如果該距離≤1000，則需要過交點Pt1做垂線，再求取該垂線與線段Pi-1Pi的交點Pt2，從而構成交點三角形PiPt1Pt2；設該三角形的面積為S，如果S≥閾值，則采樣點Pi是角點，否則采樣點Pi不是角點；所述閾值由測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到(可以根據(jù)分割的效果進行調(diào)整)；Pi-1和Pi分別為與采樣點Pi相鄰的前一個采樣點、后一個采樣點。在步驟2中，將組合斷層自動分解為多個孤立斷層的具體步驟是：根據(jù)識別的角點進行自動分割，將復雜的組合斷層數(shù)據(jù)變?yōu)榭梢宰詣佑嬎愕墓铝鄬訑?shù)據(jù)，使用遞歸算法進行組合斷層的分割工作，遞歸算法的邊界條件設置為。遞歸算法，當某次分解的斷層是一個簡單斷層，結束該遞歸計算；簡單斷層的定義是指采樣點數(shù)量≤4的斷層。如圖5所示，遞歸算法的遞歸公式如下：逆時針方向掃描發(fā)現(xiàn)的角點，以角點Pt為圓心，特定值R為半徑搜索后續(xù)角點；對掃描發(fā)現(xiàn)的角點進行判斷，測試這些角點是否可以與當前角點構成斷層，從而得到符合條件的角點，然后可以進行分割操作；分割完成以后，繼續(xù)對分割產(chǎn)生的兩個斷層數(shù)據(jù)進行遞歸分割計算；特定值R是手工指定，一般斷層的最大寬度值不會超過1000米，因此這里將R設置為1000米；另外還可以根據(jù)分割的效果進行調(diào)整，當有些應該分割的斷層沒有分割時，可以考慮加大該值。計算各孤立斷層的骨架線時，還包括求取所有孤立簡單斷層的特征參數(shù)的步驟，針對每個孤立簡單斷層，可以根據(jù)斷層邊界的每個采樣點來計算其空間幾何參數(shù)。于一個孤立的斷層，當計算某一采樣點a’的空間幾何參數(shù)時，需要進行以下計算步驟：A.求切線方向斷層走向α為采樣點a’點在斷層邊界上的切線與x軸的夾角，可以根據(jù)該點的切線方向計算得到；B.埋深根據(jù)采樣點a’點做切線的內(nèi)法線，可以與斷層的另一盤求交得到交點b’點,采樣點a’點、b’點與地層數(shù)據(jù)空間求交可以得到交點a、b點,a、b點的深度值za、zb即為所求的埋深參數(shù)。C.斷距計算ab點的空間距離即可以求取斷距參數(shù)。D.斷層傾角傾角θ為ab點距離與水平面的夾角，由公式θ＝arcsin(|za-zb|/|ab|)計算得到。在步驟3中，所述空間參數(shù)包括斷點埋深、斷距、斷層的走向、斷層的傾角。實施例2。一種根據(jù)地質(zhì)解釋層位數(shù)據(jù)以及斷層邊界數(shù)據(jù)來自動計算斷層空間幾何參數(shù)的方法，所述方法從解釋綜合研究的構造圖數(shù)據(jù)(地層解釋散點數(shù)據(jù)、斷層邊界散點數(shù)據(jù))出發(fā)，對復雜的組合斷層先進行角點自動識別，然后將組合斷層自動分解為多個孤立斷層，針對孤立斷層計算其骨架線，最后利用構造數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插得出斷層的斷點埋深、斷距、走向和傾角等參數(shù)，從而達到對斷層進行快速定量評價計算的目的。當研究人員在剖面上解釋了層位以后，斷層AB之間在投影到地面時形成線段A’B’，當解釋了多條剖面后，地震形成了一些空隙，解釋人員將這些空隙上各個點按時順序連接起來，就形成了斷層邊界數(shù)據(jù)。假設A點的坐標為(xa,ya,za)，B點的坐標為(xb,yb,zb)，則A點處的埋深d就是za，za可以在(xa,ya)點通過地質(zhì)解釋層位散點數(shù)據(jù)網(wǎng)格化計算出來，算法可以采用反距離加權或克里金插值算法等；垂直斷距g(簡稱斷距)為|za-zb|，傾角θ為線段AB與水平面的夾角，由公式θ＝arcsin(|za-zb|/|AB|)確定，走向α為A’點在斷層邊界上的切線與x軸的夾角。已知地層的構造數(shù)據(jù)由層位解釋散點數(shù)據(jù)和斷層邊界散點數(shù)據(jù)兩部分給出。假設層位由M個空間散點組成，其坐標為(xi,yi,zi)，i∈[1,M]。斷層邊界由多個封閉多邊形來定義，每個封閉多邊形坐標為(xi,yi)，i∈[1,N]，N為多邊形頂點個數(shù)。層位數(shù)據(jù)的示例(表一)：615250.04181400.02227.42615250.04181900.02337.71615250.04182300.02376.15615250.04182900.02439.23………………斷層邊界數(shù)據(jù)的示例如下，第三列的數(shù)字用來區(qū)分不同的斷層邊界多邊形。斷層邊界數(shù)據(jù)的示例(表二)：646351.84191436.41645852.54191425.31645264.44191458.61645453.14191525.11645930.24191514.11646484.94191491.91646351.84191436.41623009.14193043.42623472.64193148.12………………地質(zhì)研究人員在進行地震資料解釋時，用于生成構造圖的斷層邊界數(shù)據(jù)是三維斷點數(shù)據(jù)投影到地面時形成的一塊多邊形區(qū)域，這些斷層邊界在進行數(shù)據(jù)網(wǎng)格化時有重要的作用。斷層邊界數(shù)據(jù)如表二所示，同一編號的散點數(shù)據(jù)構造一個封閉的多邊形。一條斷層邊界是一個封閉的多邊形所定義，多邊形各頂點坐標為(xi,yi)，其中i從1到m，即共有m個點。如圖1所示，在剖面上解釋了斷層數(shù)據(jù)以后，斷層投影到地面時形成線段。當解釋了多條剖面后，解釋人員將這些剖面上的投影線段按逆時針順序連接起來，就形成了斷層邊界數(shù)據(jù)。地質(zhì)構造運動的復雜性導致了地下斷層情況的復雜，因此通常解釋得到斷層數(shù)據(jù)大都是復雜的組合斷層。為了將問題簡化并進行參數(shù)的自動提取計算，本文將整個計算問題分解為2個步驟：步驟1：復雜組合斷層的分解。將一條組合斷層分解為多條孤立斷層，如圖2所示。步驟2：求取所有孤立簡單斷層的特征參數(shù)。針對每個孤立簡單斷層，可以根據(jù)斷層邊界的每個采樣點來計算其切線方向、斷距、埋深、走向和傾角等參數(shù)即可。要將復雜組合斷層進行分解，首先需要找到組合斷層中的所有角點數(shù)據(jù)，見圖3中黑色標志點。分析這些組合斷層中角點的主要特征，大多數(shù)情況都是在相鄰的兩條線段的方向發(fā)生了較大變化時出現(xiàn)。針對該特征，本文設置了一系列的規(guī)則來實現(xiàn)角點的自動識別，主要規(guī)則如下：1、通過兩條邊的有向夾角可以判斷大多數(shù)的角點(比如夾角大于45度時)。我們使用該規(guī)則作為第一優(yōu)先規(guī)則對角點進行識別。具體識別規(guī)則如圖4所示，對于由Pi(i＝1,2,…,n)組成的離散曲線，從Pi點到Pi+1點的矢量記為vi。本規(guī)則對Pi點的相鄰矢量vi-1和vi的夾角進行判斷，當該夾角≥45°，認為點Pi是角點；當該夾角≤10°，認為點Pi肯定不是角點。2、當?shù)谝粌?yōu)先規(guī)則不能判斷該點是否是角點時，可以使用第二優(yōu)先規(guī)則進行識別。第二優(yōu)先規(guī)則的識別算法如下：按照斷層分為上、下盤的思路，使用兩邊求交的辦法來計算交點。具體識別算法如圖4所示，在Pi點處做切線wi，計算wi的內(nèi)法線矢量fi。計算內(nèi)法線矢量fi和斷層另一盤的角點Pt1，由于通常的斷層的斷距不超過1000米，可以通過線段PiPt1的距離來進行一次過濾，以便加快識別的效率。當該線段的長度≥1000時，該點肯定是角點。如果線段長度≤1000，則需要過點Pt1做垂線，再求取交點Pt2，從而構成交點三角形PiPt1Pt2。設該三角形的面積為S，如果S≥域值，則該點是角點，否則該點不是角點。通過上述規(guī)則可以完成復雜組合斷層中角點數(shù)據(jù)的識別，從而將復雜組合斷層在角點的位置對其進行自動分割，切割為多個孤立斷層。在這里，我們使用遞歸算法進行組合斷層的分解工作。遞歸算法的邊界條件設置為：當本次分解的斷層是一個簡單斷層。簡單斷層的可以使用上述的定義，當角點數(shù)量或者采樣點數(shù)量低于閾值時，可以確認是簡單斷層，然后結束本次遞歸計算。遞歸算法的遞歸公式如下：逆時針方向掃描發(fā)現(xiàn)的角點，以Pt點為圓心，特定值R為半徑搜索后續(xù)角點；對掃描發(fā)現(xiàn)的角點進行判斷，如Pt+1和Pt+5，測試這兩個角點是否可以與當前角點構成斷層(根據(jù)采樣點數(shù)量判斷，當采樣點數(shù)量≥4時，可以構成斷層)，從而得到Pt+5點符合條件，然后可以進行Pt和Pt+5點的分割操作。分割完成以后，繼續(xù)對分割產(chǎn)生的兩個斷層數(shù)據(jù)進行遞歸分割計算。分割結束以后，可以針對孤立斷層進行參數(shù)自動計算工作。如圖5所示，對于一個孤立的斷層，當計算a’點的參數(shù)時，需要進行以下計算步驟：1、求切線方向斷層走向α為a’點在斷層邊界上的切線與x軸的夾角，可以根據(jù)該點的切線方向計算得到。2、埋深根據(jù)a’點做切線的內(nèi)法線，可以與斷層的另一盤求交得到交點b’點.A’點b’點與地層數(shù)據(jù)空間求交可以得到交點a、b點。A、b點的深度值za、zb即為所求的埋深參數(shù)。3、斷距計算ab點的空間距離即可以求取斷距參數(shù)。4、斷層傾角傾角θ為ab點距離與水平面的夾角，由公式θ＝arcsin(|za-zb|/|ab|)計算得到。2014年用該方法對勝利油田利津洼陷沙三、沙四上段等地層進行斷層參數(shù)計算分析，對該地區(qū)的兩條主斷層和大量次級斷層有了更深刻的認識，為后期的定量評價工作打下了扎實的基礎。2015年用該方法對博南地區(qū)沙三段、沙四段的斷層數(shù)據(jù)進行了分析和計算，取得了很好的應用效果。2015年再次使用該方法對勝利油田三合村地區(qū)的沙三段的斷層數(shù)據(jù)進行了參數(shù)的計算和提取，并將計算的參數(shù)應用于后期的輸導參數(shù)計算和輸導路徑計算中，取得了很好的應用效果。最后應說明的是：顯然，上述實施實例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。當前第1頁1 2 3