專利名稱：一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法
涉及領(lǐng)域本發(fā)明涉及石油地球物理勘探領(lǐng)域，是一種建立二維地質(zhì)數(shù)值模型的方法。
背景技術(shù)：
一般而言，地下地層是由沉積作用形成的層狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地層發(fā)生各種形變，不同類型的斷層切割地層，造成地下地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。常見(jiàn)的地層結(jié)構(gòu)有正斷層、逆斷層、尖滅、侵入體等。
通常，描述地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型時(shí)采用層狀結(jié)構(gòu)建模方法。對(duì)地層分界面的描述要求編寫(xiě)從左邊界貫穿到右邊界的連續(xù)界面。并且要求界面函數(shù)是變量的單值函數(shù)，地層面不允許存在回折現(xiàn)象。對(duì)斷層描述時(shí)，只能采用近似地層面的描述方式。當(dāng)?shù)刭|(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，即當(dāng)斷層較多和存在地層尖滅等結(jié)構(gòu)變化時(shí)，采用層狀結(jié)構(gòu)描述的方法就比較困難。一種近似的方法是添加一些假想的界面，使原來(lái)不連續(xù)的分段界面形式上成為從左邊界貫穿到右邊界的連續(xù)界面。這些假想的界面稱為虛界面。所謂虛界面實(shí)際上是不存在的界面，數(shù)學(xué)上定義虛界面上下兩側(cè)介質(zhì)的地層屬性完全相同。
當(dāng)?shù)刭|(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜時(shí)，上述層狀結(jié)構(gòu)建模方法很難甚至不能準(zhǔn)確描述地質(zhì)模型。例如在中國(guó)西部地區(qū)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷裂發(fā)育，傳統(tǒng)的建模方法不能滿足實(shí)際需要，限制了模型正演技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，提出一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法，解決各種復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的描述，滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
二維地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以看作一系列具有相同地層介質(zhì)屬性(速度和密度)的地質(zhì)單元，每個(gè)地質(zhì)單元可以用一個(gè)封閉面表示，這樣地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型就可以按照地層屬性劃分成一系列獨(dú)立的封閉面單元，所有獨(dú)立的封閉地質(zhì)面單元再按空間分布有序排列，組成的集合體就構(gòu)建一個(gè)二維地質(zhì)模型，稱為二維封閉結(jié)構(gòu)模型。
針對(duì)
背景技術(shù)：
中存在的問(wèn)題，本發(fā)明是將地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地層界面和斷層界面用點(diǎn)、段、線和面進(jìn)行定義。然后按地層介質(zhì)屬性進(jìn)行封閉結(jié)構(gòu)劃分，二維地質(zhì)模型用一系列具有相同地層介質(zhì)屬性的封閉面表示。二維封閉結(jié)構(gòu)模型實(shí)際上是由一系列封閉面排列而成，每一個(gè)封閉面是由線包圍而成。這里的線是指地層界面、斷層界面或模型邊界。
以下說(shuō)明二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模的方法。
建立地質(zhì)模型時(shí)，已知的信息僅僅是地層界面或斷層界面等有限的位置控制點(diǎn)數(shù)據(jù)。上述的點(diǎn)、段、線和封閉面的意義分別如下點(diǎn)P(x，z)是地層界面或斷層界面形態(tài)的控制點(diǎn)，或它們與模型邊界的相交點(diǎn)。其中，x為水平方向(橫向)空間控制坐標(biāo)，z為垂直方向(縱向)空間控制坐標(biāo)。點(diǎn)是最基本的參數(shù)，是模型建立的已知信息，其他信息都是從點(diǎn)引出的。
段D(x，z)是由兩個(gè)相鄰點(diǎn)相連而成的直線段，段的上方只能對(duì)應(yīng)一種介質(zhì)屬性，段的下方只能對(duì)應(yīng)另一種介質(zhì)屬性，否則為無(wú)效段。段表明了點(diǎn)的有效性，即對(duì)于封閉面沒(méi)有意義的點(diǎn)將被剔除。
線L(x，z)是由一個(gè)或多個(gè)相鄰的、上下地層介質(zhì)屬性分別一致的有效段組成。段是線的最小單位。線是對(duì)二維模型中局部連續(xù)的地層界面、斷層界面的描述，是將二維復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型細(xì)化的表示方法。
封閉面S(x，z)是由線圍成的封閉區(qū)域，具有相同的地層介質(zhì)屬性。封閉面代表封閉的地質(zhì)單元，是地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的地層介質(zhì)的表示方法，可大可小，完全依據(jù)模型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)決定。
通過(guò)引入點(diǎn)、段、線和面的概念，二維封閉結(jié)構(gòu)模型可以從已知點(diǎn)出發(fā)，由點(diǎn)形成段，由段形成線，由線形成封閉面。所有封閉面的集合形成二維封閉結(jié)構(gòu)模型。二維封閉結(jié)構(gòu)地質(zhì)模型的拓?fù)潢P(guān)系表示為已知控制點(diǎn)→模型段→模型線→封閉面→二維封閉結(jié)構(gòu)模型。
在二維封閉結(jié)構(gòu)地質(zhì)建模中，需要對(duì)封閉面元的線L進(jìn)行數(shù)值描述。由于地層界面一般為光滑的線，反映地層的整體沉積特征；斷層界面一般為非光滑的線，反映斷層的切割特征。對(duì)于光滑界面的線可用分段三次樣條函數(shù)表示f(x)＝ai(x-xi)3+bi(x-xi)2+ci(x-xi)+zi對(duì)非光滑界面的線可用線性函數(shù)表示f(x)=zi+1-zixi+1-xi(x-xi)+zi,xi≠xi+1]]>其中xi、zi為空間控制坐標(biāo)，ai、bi、ci為擬合系數(shù)，可由控制點(diǎn)得到。
在二維封閉結(jié)構(gòu)地質(zhì)建模中，還需要解決封閉面的自動(dòng)追蹤問(wèn)題。從模型結(jié)構(gòu)看，模型的控制點(diǎn)可分為兩種情況，一種是處在模型線中間的點(diǎn)，它與左右相鄰點(diǎn)相連，且屬于同一模型線，稱為連續(xù)點(diǎn)；另一種是模型線的端點(diǎn)，也是與相鄰模型線的交點(diǎn)，屬于兩條或多條模型線，稱為分點(diǎn)。封閉面追蹤是根據(jù)圖形學(xué)的概念按點(diǎn)沿線進(jìn)行，具體過(guò)程描述為(1)選擇任意一個(gè)模型點(diǎn)，從該點(diǎn)開(kāi)始，沿所處的模型線逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蛩阉飨乱粋€(gè)模型點(diǎn)；(2)判斷搜索模型點(diǎn)的性質(zhì)如果該模型點(diǎn)是連續(xù)點(diǎn)，則繼續(xù)搜索下一個(gè)模型點(diǎn)；如果該點(diǎn)是分點(diǎn)，則內(nèi)側(cè)線為原封閉面，繼續(xù)向下搜索；而外側(cè)線為新的封閉面追蹤的起始點(diǎn)；(3)按(1)和(2)的追蹤原則，直至回到起始點(diǎn)為止，完成一個(gè)封閉圈的追蹤；(4)依次完成所有分點(diǎn)外側(cè)線的搜索追蹤；(5)對(duì)追蹤所得到的所有封閉圈，按組成點(diǎn)順序排列，經(jīng)比較運(yùn)算排除重復(fù)的結(jié)果；(6)對(duì)獲得的全部封閉圈分別賦予地層介質(zhì)屬性(如速度和密度)，即得到封閉面并完成全部封閉面的追蹤。
發(fā)明效果封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法是地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的數(shù)值描述方法。它是石油地震勘探中正演模擬的基礎(chǔ)，是有效解決地球物理問(wèn)題中不確定性和多解性的技術(shù)手段。
二維封閉結(jié)構(gòu)模型拋開(kāi)傳統(tǒng)的地質(zhì)建模概念，以拼圖方式定義地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是不受地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的限制，可以描述任意復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象，包括正斷層、逆斷層、地層尖滅、透鏡體等。
由于本發(fā)明解決了光滑和非光滑線的數(shù)值描述，以及封閉面的自動(dòng)追蹤問(wèn)題，方便了計(jì)算機(jī)交互建模軟件設(shè)計(jì)，增加可操作性。


圖1二維山前復(fù)雜構(gòu)造模型封閉結(jié)構(gòu)建模結(jié)果示意圖具體實(shí)施實(shí)施例1二維山前復(fù)雜構(gòu)造模型封閉結(jié)構(gòu)建模(圖1)。
采用分段三次樣條函數(shù)表示光滑界面線f(x)＝ai(x-xi)3+bi(x-xi)2+ci(x-xi)+zi采用線性函數(shù)表示非光滑界面線f(x)=zi+1-zixi+1-xi(x-xi)+zi,xi≠xi+1]]>
權(quán)利要求
1.一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法，其特征在于，二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型是從有限的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)出發(fā)，由點(diǎn)形成段，由段形成線，由線圈閉形成封閉面，所有封閉面的集合形成二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，其中點(diǎn)P(x，z)是地層界面或斷層界面形態(tài)的控制點(diǎn)，或這些界面與模型邊界的相交點(diǎn)；段D(x，z)是由兩個(gè)相鄰點(diǎn)相連而成的直線段，段的上方只能對(duì)應(yīng)一種介質(zhì)屬性，段的下方只能對(duì)應(yīng)另一種介質(zhì)屬性，否則為無(wú)效段；線L(x，z)是由一個(gè)或多個(gè)相鄰的、上下地層介質(zhì)屬性分別一致的有效段組成；封閉面S(x，z)是由線圍成的封閉區(qū)域，具有相同的地層介質(zhì)屬性；利用圖形學(xué)方法，自動(dòng)追蹤所有封閉面，具體過(guò)程是(1)選擇任意一個(gè)模型點(diǎn)，從該點(diǎn)開(kāi)始沿所處的模型線逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蛩阉飨乱粋€(gè)模型點(diǎn)；(2)判斷搜索模型點(diǎn)的性質(zhì)；如果該模型點(diǎn)是連續(xù)點(diǎn)，則繼續(xù)搜索下一個(gè)模型點(diǎn)；如果該模型點(diǎn)是分點(diǎn)，則內(nèi)側(cè)線為原封閉面，繼續(xù)向下搜索；而外側(cè)線為新的封閉面追蹤的起始點(diǎn)；(3)按(1)和(2)的追蹤原則，直至回到起始點(diǎn)為止，完成一個(gè)封閉圈的追蹤；(4)依次完成所有分點(diǎn)外側(cè)線的搜索追蹤；(5)對(duì)追蹤所得到的所有封閉圈，按組成點(diǎn)順序排列，經(jīng)比較運(yùn)算排除重復(fù)的結(jié)果；(6)對(duì)獲得的全部封閉圈分別賦予地層介質(zhì)屬性，得到封閉面并完成全部封閉面的追蹤。
2.如權(quán)利要求1所述的一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法，其特征在于，所述的二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型具有以下拓?fù)潢P(guān)系已知控制點(diǎn)—>模型段—>模型線—>封閉面—>二維封閉結(jié)構(gòu)模型。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法，其特征在于，所述的連續(xù)點(diǎn)是指處在模型線中間的點(diǎn)，它與左右相鄰點(diǎn)相連，且屬于同一模型線；所述的分點(diǎn)是指模型線的端點(diǎn)，也是與相鄰模型線的交點(diǎn)，屬于兩條或多條模型線。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法，其特征在于，所述的有限的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)是指地層界面或斷層界面等的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)；所述的線是指地層界面、斷層界面或模型邊界。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法，其特征在于，所述的線包括光滑的和非光滑的，采用數(shù)學(xué)函數(shù)描述這些線。
6.如權(quán)利要求1或2或5所述的一種二維封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法，其特征在于，所述的光滑線可用分段三次樣條函數(shù)表示f(x)＝ai(x-xi)3+bi(x-xi)2+ci(x-xi)+zi非光滑線可用線性函數(shù)表示f(x)=zi+1-zixi+1-xi(x-xi)+zi,xi≠xi+1]]>其中xi、zi為空間控制坐標(biāo)，ai、bi、ci為擬合系數(shù)。
全文摘要
地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型是由地層界面、斷層界面和地層介質(zhì)屬性組成。封閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模是地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的數(shù)值描述方法。它將地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地層界面和斷層界面用點(diǎn)、段、線和面進(jìn)行定義，然后按地層介質(zhì)屬性進(jìn)行封閉結(jié)構(gòu)劃分。二維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型表示成一系列具有相同地層屬性的封閉面。這種方法能夠描述任意復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，包括正斷層、逆斷層、尖滅結(jié)構(gòu)、透鏡體結(jié)構(gòu)等各種復(fù)雜情況。由于本發(fā)明解決了光滑和非光滑線的數(shù)值描述，以及封閉面的自動(dòng)追蹤問(wèn)題，方便了計(jì)算機(jī)交互建模軟件設(shè)計(jì)，增加可操作性。
文檔編號(hào)G06T11/00GK1773554SQ20041008856
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者蔣先藝, 劉賢功, 羅開(kāi)云, 王昌宏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司