基于规则格网和角点网格技术的三维地层建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的三维地层建模方法，尤其涉及一种基于规则格网和角点网格技术的三维地层建模方法。
【背景技术】
[0002]长期以来，科研人员都很重视地质建模与可视化，早在1992年国际勘探地球物理学家协会和欧洲勘探地球物理学家协会就成立了 SEG/EARG三维建模委员会，1993年来自加拿大的学者Simon ff.Houlding提出三维地质建模的概念，并详细阐述了实现地质三维可视化技术的一些基本方法，包括三角网生成方法、三角网面模型构建方法、三维三角网固化方法、地质体边界的划定和连接等，基本上反映了当时地质体三维可视化技术的核心成果。针对地质建模的特殊性与复杂性，法国的Mallet教授提出了离散光滑插值技术，已成为知名三维地质建模商业软件GOCAD的核心技术，另有比较著名的商业化应用软件，如ROXAR公司的RMS、斯伦贝谢公司的Petrel软件等，基本上代表了当今地质勘探三维可视化应用的最高水平。
[0003]国内方面，北京东方泰坦科技有限公司在国际著名的加拿大阿波罗科技集团GIS软件基础上，基于框架建模的思路开发而成了 TITAN T3D，利用平行或基本平行的剖面数据建立起三维空间任意复杂形状物体的真三维实体模型；北京理正信息技术有限公司的理正地理信息系统开发平台软件可以利用等值线或者散乱分布的地形高程点，建立三维地质数字模型。
[0004]目前的研究成果中共有20多种空间构模方法被提出，从三维地质模型的角度大致可以划分为四类，即面模型、体模型、混合模型和对象模型。
[0005]I)基于面模型的构模方法:侧重于对三维地质体表面的表示，如地形表面、地质层面等，通过体的表面来表达三维体。常用的基于面模型的构模方法有不规则三角网构模(TIN)、格网构模(Grid)、线框构模(Wire Frame)，另外，还包括边界表示构模(Β-rep)、断面构模(Sect1n)、多层DEM构模等，使用这种方法建立的模型其缺点是缺少对地质体内部属性的表达，难以对地质体进行空间分析。只能用于二维数值模拟。
[0006]2)基于体模型的构模:侧重于三维地质体的边界与内部的整体表示，以体元为基本单元来表达三维实体。由于体元的属性可以独立描述和存储，因而可以对实体进行三维空间操作和分析，目前常用的构模方法有四面体格网(TEN)、实体几何结构(CSG)、八叉树构模(Octree)、三棱柱构模(TP)以及广义三棱柱(GTP)等，缺点是该方法所建立的模型存储空间大，模型单元无规律性，不易于算法遍历，计算速度慢。
[0007]3)混合构模:由于地质现象非常复杂，单纯的基于面模型的构模和基于体模型的构模都不能精确的兼顾表达三维地质体的边界和内部属性的变化，而多种模型的集成和混合则可以利用各单一模型在表达不同空间实体时所具有的优点，能够实现对三维地质体更完整、有效地表达，GIS中TIN — Grid的数据描述可以看作是一种混合模型。另外，CSG—Octree和TEN — Octree构模也都是典型的混合模型，这种模型的缺点是存储空间和计算量更大，属于精细建模方法。
[0008]角点网格是一种结构化网格，于上世纪六七十年代提出，近年在油藏数值模拟研究中被广为应用，它可以很容易的实现区域的边界拟合，适于流体和表面力集中等方面的计算，主要优点是原理简单、网格生成速度快、质量好、数据结构简单。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是现有的油气藏数值模拟方法在储层网格建立时操作方法大多较为复杂，需要模拟人员具有非常扎实的专业知识，并且要对软件应用操作十分熟练，否则极易出错，造成最终数值模拟失败，这无疑提高了储层模拟软件的使用门槛，且增加了数值模拟的难度。
[0010]为了解决这一技术问题，本发明提供了一种基于规则格网和角点网格技术的三维地层建模方法，包括:
[0011]S1:针对要建立三维地层模型的研究区，提取地层边界、尖灭线坐标、断层坐标和钻孔数据；
[0012]S2:依据所述钻孔数据得到地层顶/底面标高数据和地层厚度数据；分别进入步骤S30和步骤S40 ；
[0013]S30:对所述地层顶/底面标高数据进行插值，得到地层顶/底面规则格网；然后利用地层边界和尖灭线坐标对所述地层顶/底面规则格网进行修正；
[0014]S40:对所述地层厚度数据进行插值，得到厚度规则格网；
[0015]在所述步骤S30与S40中，还包括:
[0016]对所述地层顶/底面规则格网和厚度规则格网至少之一进行断层绑定，同时使得所述地层顶/底面规则格网和厚度规则格网的数量、坐标、排布方式保持一致；
[0017]S5:利用所述厚度规则格网对所述平面角点网格进行深度赋值，从而进行建模，得到三维角点网格；
[0018]S6:利用所述三维角点网格得到三维模型。
[0019]可选的，在所述步骤S30中对所述地层顶/底面规则格网进行修正时，去除所述地层顶/底面规则格网中位于尖灭线坐标连接线外，且与所述尖灭线坐标连接线不相交的的格网单元。
[0020]可选的，在所述步骤S30中，还包括利用断层坐标对修正后的所述地层顶/底面规则格网进行断层绑定的过程；在所述步骤S40中，还包括通过对厚度规则格网进行保留和剔除，至少使得所述厚度规则格网的格网数量、坐标和分布方式与修正后的所述地层顶/底面规则格网一致。
[0021]可选的，断层绑定的过程包括:
[0022]S321:依据所述断层坐标得到断层线，
[0023]S322:将离断层线的两个端点最近的格网节点移动至端点位置；
[0024]S323:判断断层线附近的其他格网节点与所述断层线的垂直距离，选择其中垂直距离最近的若干格网节点，将其沿垂直于断层线的方向移动至所述断层线上，形成断层绑定后的所述地层顶/底面规则格网。
[0025]可选的，所述步骤S323进一步包括:根据断层线的直线方程，沿直线方向搜索断层所经过的格网单元，再逐个将这些格网单元的每个节点与断层线进行垂直距离的判断，然后，选择垂直距离最小的若干节点，对于其中每个节点，利用过该节点的所述断层线的垂线在所述断层线的垂足点的坐标替换该节点的原坐标，完成所有若干节点的坐标替换、处理后，完成断层绑定。
[0026]可选的，所述步骤S5中的深度赋值具体为:利用厚度规则格网中的厚度确定所述三维角点网格的对应的建模深度，进而依据该深度建模。
[0027]可选的，在所述S5中:
[0028]若格网单元的厚度大于建模要求的最小厚度单元时，则先将所述厚度规则格网沿厚度方向以所述最小厚度单元为单位拆分成若干单元体，然后在建模时，在顶面对应的网格单元下或底面对应的网格单元上建模形成与所述单元体数量、厚度相同的若干三维网格单元;
[0029]可选的，在所述S5中:
[0030]若格网单元的厚度不大于建模要求的最小厚度单元时，则在顶面对应的平面角点网格的网格单元下或底面对应的平面角点网格的网格单元上建模形成厚度与最小厚度单元相同的三维网格单元。
[0031]可选的，在所述步骤S5中，还包括对深度赋值后的所述三维角点网格进行属性赋值的过程。
[0032]可选的，所述属性赋值至少包括对所述三维角点网格中的每个网格单元孔隙度赋值和渗透率赋值的过程。
[0033]本发明就是要基于地学领域中现有的数据格式和网格技术，提出一种简化的、易于实现并能快速应用于数值模拟的油气藏网格建立方法，同时也可以扩展应用到一般地层或岩层的快速三维建模。
[0034]本发明首先根据钻孔数据中的地层顶/底界面的标高数据，通过插值算法生成某一研究区域地层顶/底面的规则格网，同时，利用钻孔数据中的该地层厚度数据进行插值，生成该区域地层厚度规则格网，保持格网数量的一致；然后根据研究区的边界坐标和地层尖灭线数据，建立边界文件，剔除格网文件中边界以外的网格；其次，根据断层数据对地层顶/底面规则网格进行断层绑定；最后基于两种规则格网使用角点网格技术实现地层的三维建模。
[0035]本发明所采用的数据格式具有优势。将地层顶/底面、地层厚度规则网格化作为三维地层建模的数据前处理，可以借助现有的插值方法和软件进行，使用地学常用软件的公开数据格式，能够运用现有的成熟技术，快速实现数据准备；地层顶/底面的规则化格网数据中本身已经包含了地层的标高(Z坐标)和大地坐标(X、Y坐标)，对建立的三维地质模型可以达到和真实地层进行对应的效果。
[0036]本发明利用规则格网和角点网格技术的优势，建模方法构思巧妙。
[0037]本发明中基于规则网格进行角点网格化，能够利用计算机程序快速批量进行，减少人工干预，提高建模效率，大幅降低人工绘图的工作量。
【附图说明】
[0038]图1是本发明诸多实施例中基于规则格网和角点网格技术的三维地层建