基于規(guī)則格網(wǎng)和角點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的三維地層建模方法，尤其涉及一種基于規(guī)則格網(wǎng)和角點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)期以來(lái)，科研人員都很重視地質(zhì)建模與可視化，早在1992年國(guó)際勘探地球物理學(xué)家協(xié)會(huì)和歐洲勘探地球物理學(xué)家協(xié)會(huì)就成立了 SEG/EARG三維建模委員會(huì)，1993年來(lái)自加拿大的學(xué)者Simon ff.Houlding提出三維地質(zhì)建模的概念，并詳細(xì)闡述了實(shí)現(xiàn)地質(zhì)三維可視化技術(shù)的一些基本方法，包括三角網(wǎng)生成方法、三角網(wǎng)面模型構(gòu)建方法、三維三角網(wǎng)固化方法、地質(zhì)體邊界的劃定和連接等，基本上反映了當(dāng)時(shí)地質(zhì)體三維可視化技術(shù)的核心成果。針對(duì)地質(zhì)建模的特殊性與復(fù)雜性，法國(guó)的Mallet教授提出了離散光滑插值技術(shù)，已成為知名三維地質(zhì)建模商業(yè)軟件GOCAD的核心技術(shù)，另有比較著名的商業(yè)化應(yīng)用軟件，如ROXAR公司的RMS、斯倫貝謝公司的Petrel軟件等，基本上代表了當(dāng)今地質(zhì)勘探三維可視化應(yīng)用的最高水平。
[0003]國(guó)內(nèi)方面，北京東方泰坦科技有限公司在國(guó)際著名的加拿大阿波羅科技集團(tuán)GIS軟件基礎(chǔ)上，基于框架建模的思路開(kāi)發(fā)而成了 TITAN T3D，利用平行或基本平行的剖面數(shù)據(jù)建立起三維空間任意復(fù)雜形狀物體的真三維實(shí)體模型；北京理正信息技術(shù)有限公司的理正地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件可以利用等值線或者散亂分布的地形高程點(diǎn)，建立三維地質(zhì)數(shù)字模型。
[0004]目前的研究成果中共有20多種空間構(gòu)模方法被提出，從三維地質(zhì)模型的角度大致可以劃分為四類，即面模型、體模型、混合模型和對(duì)象模型。
[0005]I)基于面模型的構(gòu)模方法:側(cè)重于對(duì)三維地質(zhì)體表面的表示，如地形表面、地質(zhì)層面等，通過(guò)體的表面來(lái)表達(dá)三維體。常用的基于面模型的構(gòu)模方法有不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)模(TIN)、格網(wǎng)構(gòu)模(Grid)、線框構(gòu)模(Wire Frame)，另外，還包括邊界表示構(gòu)模(Β-rep)、斷面構(gòu)模(Sect1n)、多層DEM構(gòu)模等，使用這種方法建立的模型其缺點(diǎn)是缺少對(duì)地質(zhì)體內(nèi)部屬性的表達(dá)，難以對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行空間分析。只能用于二維數(shù)值模擬。
[0006]2)基于體模型的構(gòu)模:側(cè)重于三維地質(zhì)體的邊界與內(nèi)部的整體表示，以體元為基本單元來(lái)表達(dá)三維實(shí)體。由于體元的屬性可以獨(dú)立描述和存儲(chǔ)，因而可以對(duì)實(shí)體進(jìn)行三維空間操作和分析，目前常用的構(gòu)模方法有四面體格網(wǎng)(TEN)、實(shí)體幾何結(jié)構(gòu)(CSG)、八叉樹(shù)構(gòu)模(Octree)、三棱柱構(gòu)模(TP)以及廣義三棱柱(GTP)等，缺點(diǎn)是該方法所建立的模型存儲(chǔ)空間大，模型單元無(wú)規(guī)律性，不易于算法遍歷，計(jì)算速度慢。
[0007]3)混合構(gòu)模:由于地質(zhì)現(xiàn)象非常復(fù)雜，單純的基于面模型的構(gòu)模和基于體模型的構(gòu)模都不能精確的兼顧表達(dá)三維地質(zhì)體的邊界和內(nèi)部屬性的變化，而多種模型的集成和混合則可以利用各單一模型在表達(dá)不同空間實(shí)體時(shí)所具有的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三維地質(zhì)體更完整、有效地表達(dá)，GIS中TIN — Grid的數(shù)據(jù)描述可以看作是一種混合模型。另外，CSG—Octree和TEN — Octree構(gòu)模也都是典型的混合模型，這種模型的缺點(diǎn)是存儲(chǔ)空間和計(jì)算量更大，屬于精細(xì)建模方法。
[0008]角點(diǎn)網(wǎng)格是一種結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，于上世紀(jì)六七十年代提出，近年在油藏?cái)?shù)值模擬研究中被廣為應(yīng)用，它可以很容易的實(shí)現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合，適于流體和表面力集中等方面的計(jì)算，主要優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、網(wǎng)格生成速度快、質(zhì)量好、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的油氣藏?cái)?shù)值模擬方法在儲(chǔ)層網(wǎng)格建立時(shí)操作方法大多較為復(fù)雜，需要模擬人員具有非常扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，并且要對(duì)軟件應(yīng)用操作十分熟練，否則極易出錯(cuò)，造成最終數(shù)值模擬失敗，這無(wú)疑提高了儲(chǔ)層模擬軟件的使用門檻，且增加了數(shù)值模擬的難度。
[0010]為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于規(guī)則格網(wǎng)和角點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建模方法，包括:
[0011]S1:針對(duì)要建立三維地層模型的研究區(qū)，提取地層邊界、尖滅線坐標(biāo)、斷層坐標(biāo)和鉆孔數(shù)據(jù)；
[0012]S2:依據(jù)所述鉆孔數(shù)據(jù)得到地層頂/底面標(biāo)高數(shù)據(jù)和地層厚度數(shù)據(jù)；分別進(jìn)入步驟S30和步驟S40 ；
[0013]S30:對(duì)所述地層頂/底面標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，得到地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)；然后利用地層邊界和尖滅線坐標(biāo)對(duì)所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)進(jìn)行修正；
[0014]S40:對(duì)所述地層厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，得到厚度規(guī)則格網(wǎng)；
[0015]在所述步驟S30與S40中，還包括:
[0016]對(duì)所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)和厚度規(guī)則格網(wǎng)至少之一進(jìn)行斷層綁定，同時(shí)使得所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)和厚度規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)量、坐標(biāo)、排布方式保持一致；
[0017]S5:利用所述厚度規(guī)則格網(wǎng)對(duì)所述平面角點(diǎn)網(wǎng)格進(jìn)行深度賦值，從而進(jìn)行建模，得到三維角點(diǎn)網(wǎng)格；
[0018]S6:利用所述三維角點(diǎn)網(wǎng)格得到三維模型。
[0019]可選的，在所述步驟S30中對(duì)所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)進(jìn)行修正時(shí)，去除所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)中位于尖滅線坐標(biāo)連接線外，且與所述尖滅線坐標(biāo)連接線不相交的的格網(wǎng)單元。
[0020]可選的，在所述步驟S30中，還包括利用斷層坐標(biāo)對(duì)修正后的所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)進(jìn)行斷層綁定的過(guò)程；在所述步驟S40中，還包括通過(guò)對(duì)厚度規(guī)則格網(wǎng)進(jìn)行保留和剔除，至少使得所述厚度規(guī)則格網(wǎng)的格網(wǎng)數(shù)量、坐標(biāo)和分布方式與修正后的所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)一致。
[0021]可選的，斷層綁定的過(guò)程包括:
[0022]S321:依據(jù)所述斷層坐標(biāo)得到斷層線，
[0023]S322:將離斷層線的兩個(gè)端點(diǎn)最近的格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)至端點(diǎn)位置；
[0024]S323:判斷斷層線附近的其他格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與所述斷層線的垂直距離，選擇其中垂直距離最近的若干格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，將其沿垂直于斷層線的方向移動(dòng)至所述斷層線上，形成斷層綁定后的所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)。
[0025]可選的，所述步驟S323進(jìn)一步包括:根據(jù)斷層線的直線方程，沿直線方向搜索斷層所經(jīng)過(guò)的格網(wǎng)單元，再逐個(gè)將這些格網(wǎng)單元的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與斷層線進(jìn)行垂直距離的判斷，然后，選擇垂直距離最小的若干節(jié)點(diǎn)，對(duì)于其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)，利用過(guò)該節(jié)點(diǎn)的所述斷層線的垂線在所述斷層線的垂足點(diǎn)的坐標(biāo)替換該節(jié)點(diǎn)的原坐標(biāo)，完成所有若干節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)替換、處理后，完成斷層綁定。
[0026]可選的，所述步驟S5中的深度賦值具體為:利用厚度規(guī)則格網(wǎng)中的厚度確定所述三維角點(diǎn)網(wǎng)格的對(duì)應(yīng)的建模深度，進(jìn)而依據(jù)該深度建模。
[0027]可選的，在所述S5中:
[0028]若格網(wǎng)單元的厚度大于建模要求的最小厚度單元時(shí)，則先將所述厚度規(guī)則格網(wǎng)沿厚度方向以所述最小厚度單元為單位拆分成若干單元體，然后在建模時(shí)，在頂面對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格單元下或底面對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格單元上建模形成與所述單元體數(shù)量、厚度相同的若干三維網(wǎng)格單元;
[0029]可選的，在所述S5中:
[0030]若格網(wǎng)單元的厚度不大于建模要求的最小厚度單元時(shí)，則在頂面對(duì)應(yīng)的平面角點(diǎn)網(wǎng)格的網(wǎng)格單元下或底面對(duì)應(yīng)的平面角點(diǎn)網(wǎng)格的網(wǎng)格單元上建模形成厚度與最小厚度單元相同的三維網(wǎng)格單元。
[0031]可選的，在所述步驟S5中，還包括對(duì)深度賦值后的所述三維角點(diǎn)網(wǎng)格進(jìn)行屬性賦值的過(guò)程。
[0032]可選的，所述屬性賦值至少包括對(duì)所述三維角點(diǎn)網(wǎng)格中的每個(gè)網(wǎng)格單元孔隙度賦值和滲透率賦值的過(guò)程。
[0033]本發(fā)明就是要基于地學(xué)領(lǐng)域中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)格技術(shù)，提出一種簡(jiǎn)化的、易于實(shí)現(xiàn)并能快速應(yīng)用于數(shù)值模擬的油氣藏網(wǎng)格建立方法，同時(shí)也可以擴(kuò)展應(yīng)用到一般地層或巖層的快速三維建模。
[0034]本發(fā)明首先根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)中的地層頂/底界面的標(biāo)高數(shù)據(jù)，通過(guò)插值算法生成某一研究區(qū)域地層頂/底面的規(guī)則格網(wǎng)，同時(shí)，利用鉆孔數(shù)據(jù)中的該地層厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，生成該區(qū)域地層厚度規(guī)則格網(wǎng)，保持格網(wǎng)數(shù)量的一致；然后根據(jù)研究區(qū)的邊界坐標(biāo)和地層尖滅線數(shù)據(jù)，建立邊界文件，剔除格網(wǎng)文件中邊界以外的網(wǎng)格；其次，根據(jù)斷層數(shù)據(jù)對(duì)地層頂/底面規(guī)則網(wǎng)格進(jìn)行斷層綁定；最后基于兩種規(guī)則格網(wǎng)使用角點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)地層的三維建模。
[0035]本發(fā)明所采用的數(shù)據(jù)格式具有優(yōu)勢(shì)。將地層頂/底面、地層厚度規(guī)則網(wǎng)格化作為三維地層建模的數(shù)據(jù)前處理，可以借助現(xiàn)有的插值方法和軟件進(jìn)行，使用地學(xué)常用軟件的公開(kāi)數(shù)據(jù)格式，能夠運(yùn)用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；地層頂/底面的規(guī)則化格網(wǎng)數(shù)據(jù)中本身已經(jīng)包含了地層的標(biāo)高(Z坐標(biāo))和大地坐標(biāo)(X、Y坐標(biāo))，對(duì)建立的三維地質(zhì)模型可以達(dá)到和真實(shí)地層進(jìn)行對(duì)應(yīng)的效果。
[0036]本發(fā)明利用規(guī)則格網(wǎng)和角點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建模方法構(gòu)思巧妙。
[0037]本發(fā)明中基于規(guī)則網(wǎng)格進(jìn)行角點(diǎn)網(wǎng)格化，能夠利用計(jì)算機(jī)程序快速批量進(jìn)行，減少人工干預(yù)，提高建模效率，大幅降低人工繪圖的工作量。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明諸多實(shí)施例中基于規(guī)則格網(wǎng)和角點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建