基于地震定位点的断层分段及分段丛集中心提取建模方法与流程

本发明涉及断层建模，具体涉及基于地震定位点的断层分段及分段丛集中心提取建模方法。

背景技术：

1、目前断层三维建模的方法主要是结合三维地震点和地表破裂等其他相关信息，对断层面进行拟合(carena and suppe,2002；carena et al.,2004,2007)。riesner et al.(2017)结合离散光滑插值算法(dsi)提出了基于地震定位点的迭代断层构面方法。

2、但复杂的断层系统往往涉及沿走向的断层分段、沿深度方向不同层位存在不同的断层系统，目前这些方法都不能解决复杂断层系统的三维建模。

3、因此，为了解决上述问题，本技术提供了基于地震定位点的断层分段及分段丛集中心提取建模方法，通过针对复杂断层系统的分段、分层特性，通过深度切片、水平方向结合深度方向分组、地震定位点丛集中心分组等步骤，有效基于地震定位点中蕴含的断层几何信息实现复杂断层系统的三维几何形态建模。

技术实现思路

1、本发明的目的是填补现有技术的空白，提供了基于地震定位点的断层分段及分段丛集中心提取建模方法，通过针对复杂断层系统的分段、分层特性，通过深度切片、水平方向结合深度方向分组、地震定位点丛集中心分组等步骤，有效基于地震定位点中蕴含的断层几何信息实现复杂断层系统的三维几何形态建模。

2、为了达到上述目的，本发明提供基于地震定位点的断层分段及分段丛集中心提取建模方法，包括以下步骤：

3、s1，通过自适应深度切片方法，将地震定位点沿深度方向切分为数个子集；

4、s2，对每一深度上的点集，计算二维平面上的地震点核密度；

5、s3，基于核密度计算结果，进行多中心地震点分层的丛集中心的提取；

6、s4，基于所有分层的丛集中心提取结果，计算丛集中心沿走向、深度方向上的连续性，作为地震点子集的划分依据，使得地震点子集所对应的断层面为水平方向不分段、深度方向不分层的平行或交叉分支形式；

7、s5，对每个地震点子集再次进行深度切片、核密度计算、丛集中心提取，基于丛集中心提取结果进行分组，每个分组代表单一断层面分支；

8、s6，通过人工观察，对自动分组的结果不合理内容进行删除、合并处理；

9、s7，基于丛集中心分组，建立初始断层面，并基于断层面选择一定距离内的地震定位点，进行多次迭代构面。

10、自适应深度切片方法包括以下步骤：

11、s10，统计地震点集的总样本量、最小深度和最大深度，如果总样本量小于最少样本量，则将最小样本量设置为总样本量×最小样本比例；以最小深度为分层的起始深度，使用默认深度窗口大小，进行切片；

12、s20，进行切片处理，判断当前切片样本量是否满足最少样本量要求：

13、s201，如果当前切片样本量满足最少样本量要求，生成当前切片；以当前切片的起始深度加起始深度切片步长作为起始深度，以默认窗口大小为窗口大小，循环处理下一切片；

14、s202，如果当前切片样本量不满足最少样本量要求，将当前切片的深度窗口大小增加一个深度窗口增加步长；计算当前窗口终止深度，如果终止深度小于最大深度，使用增加后的窗口大小，重新进行切片处理；如果终止深度大于最大深度，生成当前切片，结束切片处理过程。

15、s4中的连续性包括水平方向连续性和垂直方向连续性，水平方向连续性参数计算方法为：

16、水平方向上的连续性(cv)的计算，对于每一个深度，基于丛集中心提取网格的行列值i、j计算水平方向连续性，其中i方向垂直于断层走向，j方向平行于断层走向；

17、基于每一层的丛集中心提取结果，对于每一个j，生成一个i列表lj；lj和lj+1之间的水平连续性cvj的计算方法如下：

18、对于lj中的每一个i，如果i在lj+1中找到，则其得分为1；如果i+1或者i-1可以在lj+1中找到，则得分0.5；如果都没有找到，则得分为0；

19、如果lj不为空，cvj值即为lj所有得分的平均值；否则将cvj设为0；

20、一个深度上的所有cv值组成一条横线，所有深度上的cv值共同组成一个沿断层走向分布的剖面；

21、垂直方向连续性在每一个垂直于断层走向的剖面上进行，丛集中心提取结果的剖面j，由所有深度上网格列值为j的结果组成，而连续性值cv则根据深度序号d和行值i来计算：

22、对于每一个深度序号d,生成i的列表ld；

23、cvd值根据ld和ld+1进行计算，计算方法与cvj的计算方法相似；

24、一个剖面上的所有cv值组成一条竖线，所有剖面上的cv值共同组成一个沿断层走向分布的剖面。

25、s5中的丛集中心的分组算法为：

26、利用arcgis中提供的点邻近分析，将相互靠近的点分在一个组中，arcgis的点邻近分析生成一个邻近表格，邻近表格中包含in_fid，near_fid，near_dist数据列，分别代表输入表格的fid，与输入表中fid之间距离小于输入值的邻近表格的fid，他们之间的距离通过对邻近表格的遍历，将距离小于输入值的点都分在同一组；分组算法分为同深度分组和相邻深度分组两部分；

27、同深度分组算法中，仅输入一个深度的表格。如果是第一个深度，则初始化分组表格，每一个分组为一个字典，记录了不同深度文件中丛集中心点的id，再将id放入字典时，按深度键值放入对应的id列表中，算法流程如下：

28、以深度01为输入输表格，将输入表格与自身进行邻近分析，生成邻近表格；

29、对邻近表格进行遍历，对于每一条记录，获取其输入表格id与邻近表格id，分别记为nowinput和nownear：

30、如果nowinput和nownear都能够在输入表格中找到，在分组表格中新建一个分组，将nowinput和nownear两个id放入分组，并在输入表格中删除这两个id；

31、如果nowinput和nownear其中之一在输入表格中未找到，说明其已经存在于某一分组中，随即遍历分组列表，找到对应的分组，放入另一个，并在输入表格中删除该id；

32、如果nowinput和nownear都未能在输入表格中找到，说明两个已经被分在不同的组中，在分组中找到两个点，将两个分组进行合并；

33、进行完同深度分组之后，当前深度仍剩余一些未分组的点，这些点与其他深度上的点存在分组可能；

34、相邻深度分组流程主要以两个相邻的深度的丛集中心提取结果为输入进行邻近分析，生成邻近表格，在已有分组的基础上，继续扩大分组，其具体步骤如下：

35、输入深度01和深度02的丛集中心提取结果，分别作为input和near，生成邻近表格；

36、对邻近表格进行遍历，对于每一条记录，获取其输入表格id与邻近表格id，分别记为nowinput和nownear；

37、如果nowinput在已有的分组表格中能够找到，将nownear也放入相同的分组中，并在深度02表格中删除对应的id；

38、如果nowinput在已有的分组表格中未找到，则新建分组，放入nowinput和nownear，并在深度02表格中删除nownear；

39、对剩余的未被删除的02输入表格，再进行一次同一深度分组处理。

40、s6对自动分组的结果进行处理，包括删除、合并、重命名。

41、删除不合理分组，包括丛集点过于稀少的分组，不能与其他邻近分组合并且水平方向延伸过短的组。

42、合并走向存在延续性的点，具体做法是先将所有点从fault定义中释出，然后选择fault编号最小的放入，最后删除空的fault定义。

43、对断层进行重命名，原始命名以自动分组产生的先后顺序自动编号，空间位置随机，不利于根据名称推断断层位置，需要根据断层位置进行重命名。例如命名为fi_j的子断层，i为分段编号，沿走向从一端向另一端顺序编号，j为分支号，在每个分段内从1开始独立编号，沿垂直走向的方向从一侧向另一侧顺序编号。

44、s7以分组后的丛集中心为约束，构建初始三维断层面；之后使用riesner et a1.(2017)提出的迭代构面方法对断层面进行优化，的具体步骤为：

45、基于初始三维断层面，选择其一定距离内的地震点为约束，重新构建断层面模型，并基于新的断层面，不断重选地震点约束，迭代数次，进行断层面修正；

46、获得的三维断层面显示断层面的倾向、倾角、分段、分层特征，迭代修正后的断层面相比于基于丛集中心直接构建的初始断层面，其两侧地震的丛集特征更加明显；

47、s7还包括定量的衡量每个断层面的丛集特征指标rcluster，其表达式为：rcluster＝dismedian/dismax；

48、dismedian为选定的距离范围内，地震点与断层面最近距离的距离中位数；dismax为范围内地震点与断层面最近距离的最大值，如果rcluster大于0.5，则说明在这一距离范围内，不存在地震点的丛集；其小于0.5，则说明存在丛集，且值越小，丛集度越高；丛集指标rcluster与考察的距离之间有很大的关系，由于临近断层面的存在，使得这一曲线并非单调减小，而呈现波动状态，将丛集指标rcluster显著小于0.5的最小距离，定义为这一断层面的丛集特征距离。

49、本发明同现有技术相比，能够针对复杂断层系统的分段、分层特性，通过深度切片、水平方向结合深度方向分组、地震定位点丛集中心分组等步骤，有效基于地震定位点中蕴含的断层几何信息实现复杂断层系统的三维几何形态建模。