基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法与流程

本发明涉及油气三维构造建模技术领域，特别是涉及到一种基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法。

背景技术

目前国内外流行的油气三维地质建模软件(petrel、direct等)在构造建模pillargridding网格化过程中，断层被强行绑定到平面四边形网格中，即将断层线附近的网格点移动到断层线上，使其中的某些网格边成为断层边，这就要求网格与断层平行，并且网格不可以被断层所截切，所以建模过程中产生的三维地质网格就会产生畸变，导致相模拟结果被扭曲，储层等物性参数也不能与畸变的网格进行有效融合。为此我们发明了一种新的基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法，解决了以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种克服断层附近三维地质网格畸变问题的基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法，该基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法包括：步骤1，将三维地质建模所需的原始数据进行数据加载及可视化；步骤2，通过地层界面校正方法将地层恢复到未发生构造活动时期的古沉积状态；步骤3，采用角点网格数据模型对地层进行网格剖分；步骤4，进行断层面的插值拟合；步骤5，利用获取到的构造运动时期的断层信息切割调整古沉积时期的角点网格体元模型，断层对网格的切割是任意的，凡是断层穿过的地方，网格就根据断距被自然切割成错开成两部分，分别位于断层的上盘和下盘，从而恢复到地质体发生断裂后的现今真实状态的体元模型。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，将三维地质建模所需的原始数据导入到建模软件系统中，实现各地质对象空间三维可视化显示。

在步骤1中，导入的三维地质建模所需的原始数据包括层位散点数据、断层散点数据和工区边界数据。

在步骤2中，不考虑断层的存在，将地层恢复到未发生构造活动时期的古沉积状态，即通过地层界面校正方法，对断层附近的层位散点数据进行校正。

在步骤2中，校正过程中假设断层下盘不受断裂构造影响，而上盘因断裂构造运动发生一定的形变，在恢复过程中，设定下盘不动，在断面上移动断层上盘附近的层位散点数据直至和下盘附近的层位散点数据水平，此时将原断层两侧的层面散点数据看作一个连续的整体进行统一插值拟合处理，恢复出古沉积时期的地层界面。

步骤3包括：

步骤a，创建初始角点网格骨架模型：

步骤b，层面插入骨架模型；

步骤c，垂直细分网格。

在步骤a中，采用角点网格数据模型对地层序列的顶、底面数据进行平面四边形网格剖分，平面网格化过程中需要输入工区边界、设置网格ij方向及网格的行列间距；通过纵向坐标线将顶面控制网格的角点和底面控制网格的角点连接起来，从而生成以顶、底四边形格网面为控制面的初始三维角点网格骨架模型。

在步骤b中，将选择输入的中间层面散点数据拟合成曲面，然后插入初始角点网格骨架模型并与纵向坐标线求交点，所有的纵向坐标线和层面之间的交点变成三维网格的一个节点，对初始的三维角点骨架网格模型完成垂向上的一次划分。

在步骤c中，建立精确的层序模型，根据工区各套地层厚度、砂层厚度、泥岩隔夹层厚度及网格总数情况对一次划分后的网格实施二次垂向细分操作，从而形成未发生断层时期的精细三维角点网格体元地质模型。

在步骤4中，采用不规则三角网据模将断层散点数据插值拟合成断层面。

在步骤5中，采用正演的思路根据断层的位移对不含断层的精细三维角点网格体元模型进行切割处理，断层对网格的切割是任意的，并且断层不会强行拉拽网格角点，凡是断层穿过的地方，网格就根据断距被自然切割成错开成两部分，分别位于断层的上盘和下盘，被断层切割过的角点网格将不再是六面体角点网格，会派生出新的不规则的多面体网格，附近的其它网格形态不会受到影响，从而恢复到地质体发生断裂后的现今真实状态的体元模型。

本发明中的基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法，涉及地层建模和断层建模，采用将古论今的先沉积后构造的正演模拟思路，即首先不考虑断层的存在，通过地层界面校正方法将地层恢复到未发生构造活动时期的古沉积状态，地层就是按照时间序列慢慢沉积的近似水平的岩层；然后采用角点网格数据模型对地层进行网格剖分，这样形成的六面体网格就避免了断层的干扰，网格的整体形态质量保存完好，此时的地层模型可认为是未发生构造活动即稳定沉积时期的角点网格体元模型；最后利用获取到的构造运动时期的断层信息去切割调整古沉积时期的角点网格体元模型，断层对网格的切割是任意的，凡是断层穿越的地方，网格只是沿断层按断距错开被一分为二，并未发生畸变，其它网格的质量形态也不会受到影响，这样就将古沉积时期的地层模型一步步正演到现今地层发生断裂后的真实状态。该方法克服地质网格受断层约束的限制，能够消除建模过程中地质网格的畸变，保全模拟目标体的体积与距离信息，使地质网格忠实于复杂地层，精确地质统计得以实现，物性参数与三维地质网格有效融合，模型更加符合地质规律。

附图说明

图1为本发明的基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中平面四边形网格剖分示意图；

图3为本发明的一具体实施例中初始角点网格骨架的示意图；

图4为本发明的一具体实施例中断层任意切割角点网格示意图；

图5为本发明的一具体实施例中断层切割网格平面示意图；

图6为本发明的一具体实施例中断层切割网格剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于正演模拟的三维地层角点网格体元建模方法的流程图。

步骤101，数据加载及可视化：将三维地质建模所需的原始数据(层位散点数据、断层散点数据、工区边界数据)导入到建模软件系统中，实现各地质对象空间三维可视化显示。

步骤102，古沉积地层的恢复：首先不考虑断层的存在，而是先将地层恢复到未发生构造活动时期的古沉积状态，即通过地层界面校正方法，对断层附近的层位散点数据进行校正，校正过程中假设断层下盘不受断裂构造影响，而上盘因断裂构造运动发生一定的形变，在恢复过程中，设定下盘不动，在断面上移动断层上盘附近的层位散点数据直至和下盘附近的层位散点数据基本水平，此时将原断层两侧的层面散点数据看作一个连续的整体进行统一插值拟合处理，就可以近似恢复出古沉积时期的地层界面。

步骤103，角点网格体元剖分：①采用角点网格grid数据模型对地层序列的顶、底面数据进行平面四边形网格剖分，平面网格化过程中需要输入工区边界、设置网格ij方向及网格的行列间距(如图2)；②通过纵向坐标线将顶面控制网格的角点和底面控制网格的角点连接起来，从而生成以顶、底四边形格网面为控制面的初始三维角点网格骨架模型(如图3)；③将除了顶、底面之外的其它地层面插入初始骨架网格模型与纵向坐标线求交点，所有的纵向坐标线和层面之间的交点变成三维网格的一个节点，对初始的三维角点骨架网格模型完成垂向上的一次划分；④为了更细致地刻画地层特征，建立精确的层序模型，需要根据工区各套地层厚度、砂层厚度、泥岩隔夹层厚度及网格总数情况对一次划分后的网格实施二次垂向细分操作，从而形成未发生断层时期的精细三维角点网格体元地质模型。

步骤104，断层面的插值拟合：采用不规则三角网tin数据模将断层散点数据插值拟合成断层面。

步骤105，断层切割体元模型：采用正演的思路根据断层的位移(断距)对不含断层的精细三维角点网格体元模型进行切割处理，断层对网格的切割是任意的，并且断层不会强行拉拽网格角点，凡是断层穿过的地方，网格就根据断距被自然切割成错开成两部分，分别位于断层的上盘和下盘，所以被断层切割过的角点网格将不再是六面体角点网格，会派生出新的不规则的多面体网格(如图4)，附近的其它网格形态不会受到影响(如图5和图6)，从而恢复到地质体发生断裂后的现今真实状态的体元模型。

本发明的正演建模思路及六面体切割方法，能够消除建模过程中地质网格的畸变，保全模拟目标体的体积与距离信息，使模型更加符合地质规律。