专利名称：一种二维封闭地质结构建模方法
涉及领域本发明涉及石油地球物理勘探领域，是一种建立二维地质数值模型的方法。
背景技术：
一般而言，地下地层是由沉积作用形成的层状结构。经过多次构造运动，地层发生各种形变，不同类型的断层切割地层，造成地下地层结构复杂多样。常见的地层结构有正断层、逆断层、尖灭、侵入体等。
通常，描述地质结构模型时采用层状结构建模方法。对地层分界面的描述要求编写从左边界贯穿到右边界的连续界面。并且要求界面函数是变量的单值函数，地层面不允许存在回折现象。对断层描述时，只能采用近似地层面的描述方式。当地质结构复杂时，即当断层较多和存在地层尖灭等结构变化时，采用层状结构描述的方法就比较困难。一种近似的方法是添加一些假想的界面，使原来不连续的分段界面形式上成为从左边界贯穿到右边界的连续界面。这些假想的界面称为虚界面。所谓虚界面实际上是不存在的界面，数学上定义虚界面上下两侧介质的地层属性完全相同。
当地质结构非常复杂时，上述层状结构建模方法很难甚至不能准确描述地质模型。例如在中国西部地区，地质结构复杂，断裂发育，传统的建模方法不能满足实际需要，限制了模型正演技术的广泛应用。
发明目的本发明的目的是针对现有方法的不足，提出一种二维封闭地质结构建模方法，解决各种复杂地质结构模型的描述，满足实际生产的需要。
发明内容
二维地质结构可以看作一系列具有相同地层介质属性(速度和密度)的地质单元，每个地质单元可以用一个封闭面表示，这样地质结构模型就可以按照地层属性划分成一系列独立的封闭面单元，所有独立的封闭地质面单元再按空间分布有序排列，组成的集合体就构建一个二维地质模型，称为二维封闭结构模型。
针对
背景技术：
中存在的问题，本发明是将地质结构的地层界面和断层界面用点、段、线和面进行定义。然后按地层介质属性进行封闭结构划分，二维地质模型用一系列具有相同地层介质属性的封闭面表示。二维封闭结构模型实际上是由一系列封闭面排列而成，每一个封闭面是由线包围而成。这里的线是指地层界面、断层界面或模型边界。
以下说明二维封闭地质结构建模的方法。
建立地质模型时，已知的信息仅仅是地层界面或断层界面等有限的位置控制点数据。上述的点、段、线和封闭面的意义分别如下点P(x，z)是地层界面或断层界面形态的控制点，或它们与模型边界的相交点。其中，x为水平方向(横向)空间控制坐标，z为垂直方向(纵向)空间控制坐标。点是最基本的参数，是模型建立的已知信息，其他信息都是从点引出的。
段D(x，z)是由两个相邻点相连而成的直线段，段的上方只能对应一种介质属性，段的下方只能对应另一种介质属性，否则为无效段。段表明了点的有效性，即对于封闭面没有意义的点将被剔除。
线L(x，z)是由一个或多个相邻的、上下地层介质属性分别一致的有效段组成。段是线的最小单位。线是对二维模型中局部连续的地层界面、断层界面的描述，是将二维复杂结构模型细化的表示方法。
封闭面S(x，z)是由线围成的封闭区域，具有相同的地层介质属性。封闭面代表封闭的地质单元，是地质结构中的地层介质的表示方法，可大可小，完全依据模型的复杂结构决定。
通过引入点、段、线和面的概念，二维封闭结构模型可以从已知点出发，由点形成段，由段形成线，由线形成封闭面。所有封闭面的集合形成二维封闭结构模型。二维封闭结构地质模型的拓扑关系表示为已知控制点→模型段→模型线→封闭面→二维封闭结构模型。
在二维封闭结构地质建模中，需要对封闭面元的线L进行数值描述。由于地层界面一般为光滑的线，反映地层的整体沉积特征；断层界面一般为非光滑的线，反映断层的切割特征。对于光滑界面的线可用分段三次样条函数表示f(x)＝ai(x-xi)3+bi(x-xi)2+ci(x-xi)+zi对非光滑界面的线可用线性函数表示f(x)=zi+1-zixi+1-xi(x-xi)+zi,xi≠xi+1]]>其中xi、zi为空间控制坐标，ai、bi、ci为拟合系数，可由控制点得到。
在二维封闭结构地质建模中，还需要解决封闭面的自动追踪问题。从模型结构看，模型的控制点可分为两种情况，一种是处在模型线中间的点，它与左右相邻点相连，且属于同一模型线，称为连续点；另一种是模型线的端点，也是与相邻模型线的交点，属于两条或多条模型线，称为分点。封闭面追踪是根据图形学的概念按点沿线进行，具体过程描述为(1)选择任意一个模型点，从该点开始，沿所处的模型线逆时针或顺时针方向搜索下一个模型点；(2)判断搜索模型点的性质如果该模型点是连续点，则继续搜索下一个模型点；如果该点是分点，则内侧线为原封闭面，继续向下搜索；而外侧线为新的封闭面追踪的起始点；(3)按(1)和(2)的追踪原则，直至回到起始点为止，完成一个封闭圈的追踪；(4)依次完成所有分点外侧线的搜索追踪；(5)对追踪所得到的所有封闭圈，按组成点顺序排列，经比较运算排除重复的结果；(6)对获得的全部封闭圈分别赋予地层介质属性(如速度和密度)，即得到封闭面并完成全部封闭面的追踪。
发明效果封闭地质结构建模方法是地质结构模型的数值描述方法。它是石油地震勘探中正演模拟的基础，是有效解决地球物理问题中不确定性和多解性的技术手段。
二维封闭结构模型抛开传统的地质建模概念，以拼图方式定义地下地质结构，其优点是不受地下地质结构的限制，可以描述任意复杂的地质现象，包括正断层、逆断层、地层尖灭、透镜体等。
由于本发明解决了光滑和非光滑线的数值描述，以及封闭面的自动追踪问题，方便了计算机交互建模软件设计，增加可操作性。
图1二维山前复杂构造模型封闭结构建模结果示意图具体实施实施例1二维山前复杂构造模型封闭结构建模(图1)。
采用分段三次样条函数表示光滑界面线f(x)＝ai(x-xi)3+bi(x-xi)2+ci(x-xi)+zi采用线性函数表示非光滑界面线f(x)=zi+1-zixi+1-xi(x-xi)+zi,xi≠xi+1]]>
权利要求
1.一种二维封闭地质结构建模方法，其特征在于，二维封闭地质结构模型是从有限的控制点数据出发，由点形成段，由段形成线，由线圈闭形成封闭面，所有封闭面的集合形成二维封闭地质结构模型，其中点P(x，z)是地层界面或断层界面形态的控制点，或这些界面与模型边界的相交点；段D(x，z)是由两个相邻点相连而成的直线段，段的上方只能对应一种介质属性，段的下方只能对应另一种介质属性，否则为无效段；线L(x，z)是由一个或多个相邻的、上下地层介质属性分别一致的有效段组成；封闭面S(x，z)是由线围成的封闭区域，具有相同的地层介质属性；利用图形学方法，自动追踪所有封闭面，具体过程是(1)选择任意一个模型点，从该点开始沿所处的模型线逆时针或顺时针方向搜索下一个模型点；(2)判断搜索模型点的性质；如果该模型点是连续点，则继续搜索下一个模型点；如果该模型点是分点，则内侧线为原封闭面，继续向下搜索；而外侧线为新的封闭面追踪的起始点；(3)按(1)和(2)的追踪原则，直至回到起始点为止，完成一个封闭圈的追踪；(4)依次完成所有分点外侧线的搜索追踪；(5)对追踪所得到的所有封闭圈，按组成点顺序排列，经比较运算排除重复的结果；(6)对获得的全部封闭圈分别赋予地层介质属性，得到封闭面并完成全部封闭面的追踪。
2.如权利要求1所述的一种二维封闭地质结构建模方法，其特征在于，所述的二维封闭地质结构模型具有以下拓扑关系已知控制点—>模型段—>模型线—>封闭面—>二维封闭结构模型。
3.如权利要求1或2所述的一种二维封闭地质结构建模方法，其特征在于，所述的连续点是指处在模型线中间的点，它与左右相邻点相连，且属于同一模型线；所述的分点是指模型线的端点，也是与相邻模型线的交点，属于两条或多条模型线。
4.如权利要求1或2所述的一种二维封闭地质结构建模方法，其特征在于，所述的有限的控制点数据是指地层界面或断层界面等的控制点数据；所述的线是指地层界面、断层界面或模型边界。
5.如权利要求1或2所述的一种二维封闭地质结构建模方法，其特征在于，所述的线包括光滑的和非光滑的，采用数学函数描述这些线。
6.如权利要求1或2或5所述的一种二维封闭地质结构建模方法，其特征在于，所述的光滑线可用分段三次样条函数表示f(x)＝ai(x-xi)3+bi(x-xi)2+ci(x-xi)+zi非光滑线可用线性函数表示f(x)=zi+1-zixi+1-xi(x-xi)+zi,xi≠xi+1]]>其中xi、zi为空间控制坐标，ai、bi、ci为拟合系数。
全文摘要
地质结构模型是由地层界面、断层界面和地层介质属性组成。封闭地质结构建模是地质结构模型的数值描述方法。它将地质结构的地层界面和断层界面用点、段、线和面进行定义，然后按地层介质属性进行封闭结构划分。二维地质结构模型表示成一系列具有相同地层属性的封闭面。这种方法能够描述任意复杂的地质结构模型，包括正断层、逆断层、尖灭结构、透镜体结构等各种复杂情况。由于本发明解决了光滑和非光滑线的数值描述，以及封闭面的自动追踪问题，方便了计算机交互建模软件设计，增加可操作性。
文档编号G06T11/00GK1773554SQ20041008856
公开日2006年5月17日 申请日期2004年11月9日 优先权日2004年11月9日
发明者蒋先艺, 刘贤功, 罗开云, 王昌宏 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司