地质模型确定方法和装置与流程

本说明书实施例涉及地质勘探与油气勘探技术领域，特别涉及一种地质模型确定方法和装置。

背景技术：

露头是地下岩层在地表以上的真实显现，对露头的刻画与解剖分析是了解地下岩层的有效手段，同时也是建立地下岩层地质模型的重要参考依据。相对于地下钻井取芯，露头的获取具有成本低、样品量大的优势。

传统的露头研究方法通常是地质学家进行现场踏堪；利用地质锤、皮尺和放大镜等地质工具进行几厘米到几十厘米每步的精细分析；继而绘制成剖面图进行研究。近年来，伴随着数字露头技术的发展，国内外一些地质研究人员开始利用激光雷达及高精度数码影像资料对露头进行数字化，通过建立数字露头地质模型，实现在室内反复研究仿真储层露头的目的。

具体地，现有技术中，通常可以采集工区内露头剖面的图像信息、露头的形态信息、砂岩体的形态信息等宏观地质信息；并可以根据所述宏观地质信息来构建数字露头地质模型。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

上述现有技术中，构建的数字露头地质模型中通常缺乏岩石的物性信息和地化信息等微观地质信息，从而使得数字露头地质模型中的信息不够完整，消弱了数字露头地质模型的可靠性。

技术实现要素：

本说明书实施例的目的是提供一种地质模型建立方法和装置，以提高建立的数字露头地质模型的可靠性。

一种地质模型确定方法，包括：

采集工区内露头的宏观地质信息和第一微观地质信息；其中，所述宏观地质信息包括露头剖面的图像信息、露头的地理位置信息、露头的形态信息、砂岩体的形态信息中的至少一种；所述第一微观地质信息包括岩石的自然伽马值和物质成分中的至少一种；

采集所述工区内露头的岩石样品；对所述岩石样品进行岩相划分；采集所述岩石样品的第二微观地质信息；其中，所述第二微观地质信息包括物性信息和地化信息；

基于所述宏观地质信息和所述第一微观地质信息，构建所述工区的初始露头地质模型；

将岩相划分结果和所述第二微观地质信息，添加至所述初始露头地质模型，得到所述工区的最终露头地质模型。

一种地质模型确定装置，包括：

第一采集单元，用于采集工区内露头的宏观地质信息和第一微观地质信息；其中，所述宏观地质信息包括露头剖面的图像信息、露头的地理位置信息、露头的形态信息、砂岩体的形态信息中的至少一种；所述第一微观地质信息包括岩石的自然伽马值和物质成分中的至少一种；

第二采集单元，用于采集所述工区内露头的岩石样品；对所述岩石样品进行岩相划分；采集所述岩石样品的第二微观地质信息；其中，所述第二微观地质信息包括物性信息和地化信息；

构建单元，用于基于所述宏观地质信息和所述第一微观地质信息，构建所述工区的初始露头地质模型；

添加单元，用于将岩相划分结果和所述第二微观地质信息，添加至所述初始露头地质模型，得到所述工区的最终露头地质模型。

由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本实施例中，可以采集工区内露头的宏观地质信息和第一微观地质信息；可以采集所述工区内露头的岩石样品，对所述岩石样品进行岩相划分，采集所述岩石样品的第二微观地质信息；可以基于所述宏观地质信息和所述第一微观地质信息，构建所述工区的初始露头地质模型；可以将岩相划分结果和所述第二微观地质信息，添加至所述初始露头地质模型，得到所述工区的最终露头地质模型。这样，构建的露头地质模型中可以包括岩石的物性信息和地化信息等微观地质信息，从而可以提高建立的露头地质模型的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例一种地质模型确定方法的示意图；

图2为本说明书实施例一种地质模型确定方法的流程图；

图3为本说明书实施例一种地质模型确定装置的功能结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

请参阅图1和图2。本申请实施例提供一种地质模型确定方法。所述地质模型确定方法可以包括如下步骤。

步骤s10：采集工区内露头的宏观地质信息和第一微观地质信息。

在本实施例中，所述露头可以为岩石露出地面的部分。所述宏观地质信息的尺度通常在厘米级及以上。所述宏观地质信息包括但不限于所述工区内露头剖面的图像信息、所述工区内露头的地理位置信息、所述工区内露头的形态信息、所述工区内砂岩体的形态信息等。所述微观地质信息的尺度通常在厘米级以下。所述第一微观地质信息包括但不限于所述工区内岩石的自然伽马值和物质成分等。

在本实施例中，工作人员可以对工区内的野外露头剖面进行表面清理，例如去除树枝、杂草、垮塌的碎石等遮挡物，以显露出较新鲜的露头剖面。或者，工区人员还可以使用大型机械设备挖除所述野外露头剖面的表面风化层，以显露出保存较好的内部岩石。所述露头剖面可以为任意类型的露头剖面，例如碎屑岩露头剖面、致密油气储层露头剖面、烃源岩层露头剖面等。在本实施例的一个实施方式中，所述露头剖面可以具有较明显的层理特征，且以立面露头为主。

在本实施例中，可以使用第一组预选设备拍摄所述工区内露头剖面的图像信息。所述第一组预选设备可以包括无人驾驶飞机、数码相机等。无人驾驶飞机的使用，使得以往很难拍摄的宏观场景成为可能，并使得过去很难拍摄到的露头剖面(如高度过高的露头剖面)成为可能。具体地，可以使用无人驾驶飞机，拍摄所述露头剖面的宏观尺度的图像信息，或者，拍摄所述露头剖面内垂直高度较高的岩石的图像信息；可以使用数码相机，对所述露头剖面内的岩石进行逐步逐层拍摄，以获得所述露头剖面内岩石的高分辨率图像信息。无人驾驶飞机拍摄的图像信息的分辨率例如可以为2k或2k以上。

在本实施例中，可以使用第二组预选设备采集所述工区内露头的地理位置信息。所述第二组预选设备可以包括gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、bds(beidounavigationsatellitesystem，北斗卫星导航系统)、glonass(格洛纳斯卫星导航系统)、伽利略卫星导航系统(galileosatellitenavigationsystem)等。所述地理位置信息例如可以为经纬度信息。

在本实施例中，所述工区内露头的形态信息可以包括露头的倾向、倾角、产状等信息，具体可以使用第三组预选设备采集所述工区内露头的倾向、倾角、产状等信息。所述第三组预选设备可以包括罗盘仪等。在本实施例的一个实施方式中，所述工区内露头的形态信息还可以包括露头的尺寸、海拔等信息，具体可以使用所述第二组预选设备采集所述工区内露头的尺寸、海拔等信息。

在本实施例中，所述工区内砂岩体的形态信息可以包括砂岩体的形状、厚度、长度、宽度、表面积、体积等三维信息，具体可以使用第四组预选设备采集所述工区内砂岩体的三维形态信息。所述第四组预选设备可以包括激光雷达(lightdetectionandranging，lidar)和探地雷达(groundpenetratingradar，gpr)等。所述激光雷达可以用于采集所述工区内砂岩体的轮廓；所述探地雷达可以用于明确所述工区内砂岩体的反射特征，继而可以测量砂岩体的形状、厚度、长度、宽度、表面积、体积等三维信息。

在本实施例中，可以使用第五组预选设备采集所述工区内露头的第一微观地质信息。所述第五组预选设备可以为野外便携设备，便于现场采集所述工区内露头的第一微观地质信息。所述第五组预选设备可以包括自然伽马仪和x射线荧光仪等。具体地，可以使用手持式自然伽马能谱探测仪每隔一定的步长测试岩石的自然伽马值；可以使用手持x射线荧光仪每隔一定的步长测试岩石的元素物质成份。所述步长例如可以为5cm。例如，可以对所述露头剖面进行密集测试，按5cm间隔打点，完成近30m岩石的自然伽马值测量和物质成份测量。当然，本领域技术人员应当能够理解，所述第五组预选设备还可以包括其它的野外便携设备，例如物理、化学测试设备等。另外，根据实际需要，还可以对所述工区内的露头进行其它的测试，例如力学测试和声学测试等。

步骤s11：采集所述工区内露头的岩石样品；对所述岩石样品进行岩相划分；采集所述岩石样品的第二微观地质信息。

在本实施例中，可以对所述工区内露头剖面内的岩石进行密集采样。具体地，可以每隔一定的步长在所述露头剖面的横向和/或纵向上采集岩石样品，所述岩石样品包括但不限于块状岩石样品和柱塞岩石样品等。所述步长通常小于或等于1m，以保证采样的密集程度。例如，所述步长可以为20cm。

在本实施例中，可以在实验室对所述岩石样品进行岩相鉴定。岩相(lithofacies)，通常是一定沉积环境中形成的岩石或岩相组合，是构成沉积相的重要组成部分。通常地，不同的沉积过程会产生不同的相带，例如，砂岩、泥岩、泥砂混积岩等相带。如此，可以在实验室对所述岩石样品进行岩相划分，以将采集的岩石样品划分至不同的相带。具体地，可以基于现场采集的第一微观地质信息，对所述岩石样品进行岩相划分。例如，在露头上，风化可以让砂岩层与泥岩层明显地显露出来，从而可以划分泥岩相与砂岩相。又如，还可以根据元素物质成分和/或伽马数值曲线，将曲线上两个突变点之间的部分划分为一个岩相。

在本实施例中，所述第二微观地质信息可以包括物性信息和地化信息。所述物性信息包括但不限于孔隙度、渗透率、矿物组份和孔隙结构表征等；所述地化信息包括但不限于有机质分布表征和地化参数等。

具体地，可以在实验室对所述岩石样品进行孔隙度测试，例如，气测孔隙度；可以对所述岩石样品进行渗透率测试，例如，覆压渗透率测试；可以对所述岩石样品进行矿物组份分析，例如，粉末xrd(x-raydiffraction，x射线衍射)测试；可以获取所述岩石样品的激光共聚焦、微米ct、纳米ct、sem-eds(scanningelectronmicroscope，扫描电子显微镜；energydispersivespectrometer，能谱仪)的孔隙结构图像表征。

具体地，所述有机质分布表征包括但不限于岩石荧光薄片鉴定结果、sem分析结果等。所述地化参数包括但不限于总有机碳(toc)、镜质体反射率(ro)、岩石热解参数等。

当然，所述第二微观地质信息还可以包括其它信息，例如，地层古生物分析结果(例如，生物化石鉴定结果)、岩石力学测试结果、岩石声学测试结果等。

步骤s12：基于所述宏观地质信息和所述第一微观地质信息，构建所述工区的初始露头地质模型。

在本实施例中，可以使用地质建模软件，基于所述宏观地质信息和所述第一微观地质信息，来构建所述工区的初始露头地质模型。所述地质建模软件包括但不限于petrel、gocad、3dpublisher等。

具体地，例如，可以基于采集到的露头的地理位置信息和形态信息，构建三维数据体；在构建三维数据体的过程中，可以使用露头剖面的图像信息对所述三维数据体进行约束；可以使用第一微观地质信息，对构建的三维数据体进行地层划分(stratigraphicsubdivision)，并可以确定每一地层沉积相的类型；可以使用砂岩体的形态信息对构建的三维数据体进行约束校正，从而得到所述工区的初始露头地质模型。

步骤s13：将岩相划分结果和所述第二微观地质信息，添加至所述初始露头地质模型，得到所述工区的最终露头地质模型。

在本实施例中，可以将所述岩相划分结果和所述第二微观地质信息，与所述初始露头地质模型进行联合，得到所述工区的最终露头地质模型。具体地，可以将所述初始露头地质模型划分为一个或多个数据体；可以将所述岩相划分结果和所述第二微观地质信息，嵌入所述一个或多个数据体；可以将嵌入有岩相划分结果和第二微观地质信息的一个或多个数据体进行组合，得到所述工区的最终露头地质模型。

在本实施例中，可以使用vr(virtualreality，虚拟现实)软件，将所述初始露头地质模型写成一个或多个vr数据体；可以将所述岩相划分结果和所述第二微观地质信息，嵌入所述一个或多个vr数据体。所述vr软件包括但不限于unity3d、virtools、unigine等。

进一步地，还可以将嵌入有岩相划分结果和第二微观地质信息的一个或多个vr数据体进行组合，得到所述工区的最终露头地质模型。这样，所述工区的最终露头地质模型可以为vr地质模型，可以使用vr设备展示所述vr地质模型，以实现人机交互功能，进而实现同数字剖面不同区域的对比以及两条或多条不同地理位置的剖面之间的对比分析。所述vr设备包括但不限于oculusrift、htcvive、sony公司的ps4morpheus等。

当然，还可以直接使用vr设备展示嵌入有岩相划分结果和第二微观地质信息的一个或多个vr数据体。这样，形成的包含从宏观地理信息到微观地质特征、地化特征的数字剖面vr数据体，基于vr设备，可以实现在数字剖面竖面平面内任意移动观察。

在本实施例中，基于vr技术，可以将典型的野外露头数字化，可以将每一个沉积微相的实验室分析测试数据附加于数字露头模型，形成一个集沉积特征、储层特征、地化特征，以及微观特征于一体的完整数字剖面。本实施例可以应用于不同类型的露头剖面，尤其应用于碎屑岩剖面、致密油气储层和烃源岩层剖面，用于研究目的地层的沉积、储层、地化、成藏特征，服务于油气勘探与开发。

本实施例中，可以采集工区内露头的宏观地质信息和第一微观地质信息；可以采集所述工区内露头的岩石样品，对所述岩石样品进行岩相划分，采集所述岩石样品的第二微观地质信息；可以基于所述宏观地质信息和所述第一微观地质信息，构建所述工区的初始露头地质模型；可以将岩相划分结果和所述第二微观地质信息，添加至所述初始露头地质模型，得到所述工区的最终露头地质模型。这样，构建的露头地质模型中可以包括岩石的物性信息和地化信息等微观地质信息，从而可以提高建立的露头地质模型的可靠性。

此外，本实施例还具有以下技术效果。

(1)采用无人机高分辨摄像的方式，使得过去很难拍摄的宏观场景成为可能，使得过去很难拍摄到的露头剖面(例如高度过高的露头剖面)的拍摄成为可能。

(2)多尺度数字剖面。涵盖了宏观尺度的露头特征，同时还涵盖了微观尺度的矿物、孔隙、有机质分布特征等露头特征，对于致密油气储层或致密烃源岩层的研究具有重要意义。

(3)多参数数字剖面。将实验室的多种测试信息整合到数字露头剖面中，突破传统数字露头的仅将宏观信息和沉积学的部分信息(例如自然伽马值和物质成分)整合到数字露头剖面，使得到的多参数数字剖面更具科学意义。

(4)采用虚拟现实(vr)的技术对多尺度多参数数字露头地质模型进行可视化。该模式具有强大的人机交互体验，可以实现对数字露头地质模型某岩层的精细观察、各种分析测试数据的任意调用、不同数字剖面的对比研究以及与井下岩心的对比研究等。

请参阅图3。本申请实施例还提供一种地质模型确定装置，包括第一采集单元、第二采集单元、构建单元和添加单元。其中，

第一采集单元30，用于采集工区内露头的宏观地质信息和第一微观地质信息；其中，所述宏观地质信息包括露头剖面的图像信息、露头的地理位置信息、露头的形态信息、砂岩体的形态信息中的至少一种；所述第一微观地质信息包括岩石的自然伽马值和物质成分中的至少一种；

第二采集单元31，用于采集所述工区内露头的岩石样品；对所述岩石样品进行岩相划分；采集所述岩石样品的第二微观地质信息；其中，所述第二微观地质信息包括物性信息和地化信息；

构建单元32，用于基于所述宏观地质信息和所述第一微观地质信息，构建所述工区的初始露头地质模型；

添加单元33，用于将岩相划分结果和所述第二微观地质信息，添加至所述初始露头地质模型，得到所述工区的最终露头地质模型。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本说明书，本领域普通技术人员知道，本说明书有许多变形和变化而不脱离本说明书的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本说明书的精神。