[发明专利]一种基于水平集的地层面及地质体生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据地震解释数据、测井解释结果数据进行计算机地质建模、模拟和分析的系统与方法，特别涉及一种基于水平集的地层面及地质体生成方法。

背景技术

现代油气藏等资源的勘探开发过程中需要根据地震勘探资料、测井等资料在计算机中建立地下地质模型，进行数值模拟与分析，以便更准确的认知地下地质情况和有效地进行开发利用。建立地质模型包括地质构造建模和属性建模，属性模型以构造模型为载体，刻画了地质体内部的属性分布，实践表明，有效建立构造模型不仅是地质建模的基础工作，更是油气勘探开发诸多环节中的许多数据处理方法得以在计算机中有效应用的基础，如叠前深度偏移技术。

构造模型是建立地下地质构造的几何形态与拓扑描述，既要建立断面、层面这些作为地层断裂面、分界面的形状描述，还要建立由这些断面、地层面围成的地层体的内部空间描述，以满足属性建模时对地下空间位置的几何和拓扑信息查询需求。

现有的地质构造建模方法一般是先建立断面、地层面，然后再由这些断面、地层面围成的地层体。由于层面的已知数据为散乱离散点，离散点之间的连接关系和层面的拓扑结构都是未知的，这使得就单个层面的生成也非常困难。如，GOCAD软件通过先拟合一个连续的网格与所有断层求交得到一个裂开的网格拓扑结构，然后通过DSI(离散光滑插值)将裂口边界沿相应断面移动到合适的位置。由于层面数据点的散乱特性、分布不规则性，这个过程需要较多的人工交互编辑与干涉，当断层数目较多、断层之间T型相交或十字相交、存在逆掩断层中的一种或几种情况出现时，如图1所示，其交互工作的繁琐性及大量性是不可接受的。申请号为200510011336.9的中国专利“一种基于变形场的地层面计算机图形生成方法”中给出一种基于变形场的逐个断层处层面断裂的方式重构层面的几何与拓扑结构，具有很高的自动化能力。但是上述重构层面的方法基本孤立于对地质体实体的描述，只是得到了地质体边界面的描述，因此在后续进行地质体内部刻画时，比如判断任意给定的空间点属于哪个地层及它距离所在地层顶、底的相对几何位置，还需要进行额外费力的几何计算，并且由于几何计算精度的问题，容易造成空间点定位错误。

水平集方法是一种表达隐式动态界面的数学方法，它总是将界面Г(t)(t时刻的界面)表示为标量场φ(x，t)(其中x表示位置，t是时间)的零等值面，即φ(Г(t)，t)＝0。对t求导得到因此给定初始标量场φ(x，0)和界面流动速度由方程可解出t时刻的标量场φ(x，t)，则φ(x，t)的零等值面就是t时刻的物质界面。水平集方法有许多的应用，常用于闭合曲面的重构，但是基于水平集的解决方案尚未用于地质建模领域的层面重构及地质体的生成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种复杂地质形态下的层面及地质体的便捷生成方法——一种基于水平集的地层面及地质体生成方法，用于地质建模、模拟和分析的系统，以解决现有技术在断层较多、包含盐丘、蘑菇体、透镜体等情形时需要大量手工交互或难以生成层面及现有的层面生成技术缺乏直接对地质体内部描述的能力，从而有效克服了现有技术中精度不高、效率较低、难以有效支持地质建模、模拟和分析的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于水平集的地层面及地质体生成方法，用以根据地震及测井解释结果数据进行计算机处理、智能化自动重构层面及地质体，用于地质建模、模拟、分析的系统；其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，根据所输入数据中的关于断层信息建立断面模型；

步骤B，在断面模型的基础上创建三维计算网格；

步骤C，对每个欲重构的层面，根据所输入数据中此层面的离散构造信息构造一个用于计算界面流动速度的标量场；

步骤D，对欲重构的层面，根据所输入数据中此层面的离散构造信息构造一个连续的初始层面并在此基础上构造初始的水平集，然后在三维计算网格上数值求解控制界面流动的偏微分方程更新水平集，从而水平集的零等值面发生演化，最终，零等值面逼近目标层面；

步骤E，通过追踪零等值面得到最终的地层面；

步骤F，根据输入数据中的地层之间宏观拓扑关系建立地层二叉树；

步骤G，根据各个层面的水平集实现地质体的边界描述；

步骤H，根据各个层面的水平集实现地质体的内部描述。