基于規(guī)則格網(wǎng)和角點網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的三維地層建模方法，尤其涉及一種基于規(guī)則格網(wǎng)和角點網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，科研人員都很重視地質(zhì)建模與可視化，早在1992年國際勘探地球物理學(xué)家協(xié)會和歐洲勘探地球物理學(xué)家協(xié)會就成立了 SEG/EARG三維建模委員會，1993年來自加拿大的學(xué)者Simon ff.Houlding提出三維地質(zhì)建模的概念，并詳細闡述了實現(xiàn)地質(zhì)三維可視化技術(shù)的一些基本方法，包括三角網(wǎng)生成方法、三角網(wǎng)面模型構(gòu)建方法、三維三角網(wǎng)固化方法、地質(zhì)體邊界的劃定和連接等，基本上反映了當(dāng)時地質(zhì)體三維可視化技術(shù)的核心成果。針對地質(zhì)建模的特殊性與復(fù)雜性，法國的Mallet教授提出了離散光滑插值技術(shù)，已成為知名三維地質(zhì)建模商業(yè)軟件GOCAD的核心技術(shù)，另有比較著名的商業(yè)化應(yīng)用軟件，如ROXAR公司的RMS、斯倫貝謝公司的Petrel軟件等，基本上代表了當(dāng)今地質(zhì)勘探三維可視化應(yīng)用的最高水平。
[0003]國內(nèi)方面，北京東方泰坦科技有限公司在國際著名的加拿大阿波羅科技集團GIS軟件基礎(chǔ)上，基于框架建模的思路開發(fā)而成了 TITAN T3D，利用平行或基本平行的剖面數(shù)據(jù)建立起三維空間任意復(fù)雜形狀物體的真三維實體模型；北京理正信息技術(shù)有限公司的理正地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺軟件可以利用等值線或者散亂分布的地形高程點，建立三維地質(zhì)數(shù)字模型。
[0004]目前的研究成果中共有20多種空間構(gòu)模方法被提出，從三維地質(zhì)模型的角度大致可以劃分為四類，即面模型、體模型、混合模型和對象模型。
[0005]I)基于面模型的構(gòu)模方法:側(cè)重于對三維地質(zhì)體表面的表示，如地形表面、地質(zhì)層面等，通過體的表面來表達三維體。常用的基于面模型的構(gòu)模方法有不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)模(TIN)、格網(wǎng)構(gòu)模(Grid)、線框構(gòu)模(Wire Frame)，另外，還包括邊界表示構(gòu)模(Β-rep)、斷面構(gòu)模(Sect1n)、多層DEM構(gòu)模等，使用這種方法建立的模型其缺點是缺少對地質(zhì)體內(nèi)部屬性的表達，難以對地質(zhì)體進行空間分析。只能用于二維數(shù)值模擬。
[0006]2)基于體模型的構(gòu)模:側(cè)重于三維地質(zhì)體的邊界與內(nèi)部的整體表示，以體元為基本單元來表達三維實體。由于體元的屬性可以獨立描述和存儲，因而可以對實體進行三維空間操作和分析，目前常用的構(gòu)模方法有四面體格網(wǎng)(TEN)、實體幾何結(jié)構(gòu)(CSG)、八叉樹構(gòu)模(Octree)、三棱柱構(gòu)模(TP)以及廣義三棱柱(GTP)等，缺點是該方法所建立的模型存儲空間大，模型單元無規(guī)律性，不易于算法遍歷，計算速度慢。
[0007]3)混合構(gòu)模:由于地質(zhì)現(xiàn)象非常復(fù)雜，單純的基于面模型的構(gòu)模和基于體模型的構(gòu)模都不能精確的兼顧表達三維地質(zhì)體的邊界和內(nèi)部屬性的變化，而多種模型的集成和混合則可以利用各單一模型在表達不同空間實體時所具有的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對三維地質(zhì)體更完整、有效地表達，GIS中TIN — Grid的數(shù)據(jù)描述可以看作是一種混合模型。另外，CSG—Octree和TEN — Octree構(gòu)模也都是典型的混合模型，這種模型的缺點是存儲空間和計算量更大，屬于精細建模方法。
[0008]角點網(wǎng)格是一種結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，于上世紀(jì)六七十年代提出，近年在油藏數(shù)值模擬研究中被廣為應(yīng)用，它可以很容易的實現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合，適于流體和表面力集中等方面的計算，主要優(yōu)點是原理簡單、網(wǎng)格生成速度快、質(zhì)量好、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的油氣藏數(shù)值模擬方法在儲層網(wǎng)格建立時操作方法大多較為復(fù)雜，需要模擬人員具有非常扎實的專業(yè)知識，并且要對軟件應(yīng)用操作十分熟練，否則極易出錯，造成最終數(shù)值模擬失敗，這無疑提高了儲層模擬軟件的使用門檻，且增加了數(shù)值模擬的難度。
[0010]為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于規(guī)則格網(wǎng)和角點網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建模方法，包括:
[0011]S1:針對要建立三維地層模型的研究區(qū)，提取地層邊界、尖滅線坐標(biāo)、斷層坐標(biāo)和鉆孔數(shù)據(jù)；
[0012]S2:依據(jù)所述鉆孔數(shù)據(jù)得到地層頂/底面標(biāo)高數(shù)據(jù)和地層厚度數(shù)據(jù)；分別進入步驟S30和步驟S40 ；
[0013]S30:對所述地層頂/底面標(biāo)高數(shù)據(jù)進行插值，得到地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)；然后利用地層邊界和尖滅線坐標(biāo)對所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)進行修正；
[0014]S40:對所述地層厚度數(shù)據(jù)進行插值，得到厚度規(guī)則格網(wǎng)；
[0015]在所述步驟S30與S40中，還包括:
[0016]對所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)和厚度規(guī)則格網(wǎng)至少之一進行斷層綁定，同時使得所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)和厚度規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)量、坐標(biāo)、排布方式保持一致；
[0017]S5:利用所述厚度規(guī)則格網(wǎng)對所述平面角點網(wǎng)格進行深度賦值，從而進行建模，得到三維角點網(wǎng)格；
[0018]S6:利用所述三維角點網(wǎng)格得到三維模型。
[0019]可選的，在所述步驟S30中對所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)進行修正時，去除所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)中位于尖滅線坐標(biāo)連接線外，且與所述尖滅線坐標(biāo)連接線不相交的的格網(wǎng)單元。
[0020]可選的，在所述步驟S30中，還包括利用斷層坐標(biāo)對修正后的所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)進行斷層綁定的過程；在所述步驟S40中，還包括通過對厚度規(guī)則格網(wǎng)進行保留和剔除，至少使得所述厚度規(guī)則格網(wǎng)的格網(wǎng)數(shù)量、坐標(biāo)和分布方式與修正后的所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)一致。
[0021]可選的，斷層綁定的過程包括:
[0022]S321:依據(jù)所述斷層坐標(biāo)得到斷層線，
[0023]S322:將離斷層線的兩個端點最近的格網(wǎng)節(jié)點移動至端點位置；
[0024]S323:判斷斷層線附近的其他格網(wǎng)節(jié)點與所述斷層線的垂直距離，選擇其中垂直距離最近的若干格網(wǎng)節(jié)點，將其沿垂直于斷層線的方向移動至所述斷層線上，形成斷層綁定后的所述地層頂/底面規(guī)則格網(wǎng)。
[0025]可選的，所述步驟S323進一步包括:根據(jù)斷層線的直線方程，沿直線方向搜索斷層所經(jīng)過的格網(wǎng)單元，再逐個將這些格網(wǎng)單元的每個節(jié)點與斷層線進行垂直距離的判斷，然后，選擇垂直距離最小的若干節(jié)點，對于其中每個節(jié)點，利用過該節(jié)點的所述斷層線的垂線在所述斷層線的垂足點的坐標(biāo)替換該節(jié)點的原坐標(biāo)，完成所有若干節(jié)點的坐標(biāo)替換、處理后，完成斷層綁定。
[0026]可選的，所述步驟S5中的深度賦值具體為:利用厚度規(guī)則格網(wǎng)中的厚度確定所述三維角點網(wǎng)格的對應(yīng)的建模深度，進而依據(jù)該深度建模。
[0027]可選的，在所述S5中:
[0028]若格網(wǎng)單元的厚度大于建模要求的最小厚度單元時，則先將所述厚度規(guī)則格網(wǎng)沿厚度方向以所述最小厚度單元為單位拆分成若干單元體，然后在建模時，在頂面對應(yīng)的網(wǎng)格單元下或底面對應(yīng)的網(wǎng)格單元上建模形成與所述單元體數(shù)量、厚度相同的若干三維網(wǎng)格單元;
[0029]可選的，在所述S5中:
[0030]若格網(wǎng)單元的厚度不大于建模要求的最小厚度單元時，則在頂面對應(yīng)的平面角點網(wǎng)格的網(wǎng)格單元下或底面對應(yīng)的平面角點網(wǎng)格的網(wǎng)格單元上建模形成厚度與最小厚度單元相同的三維網(wǎng)格單元。
[0031]可選的，在所述步驟S5中，還包括對深度賦值后的所述三維角點網(wǎng)格進行屬性賦值的過程。
[0032]可選的，所述屬性賦值至少包括對所述三維角點網(wǎng)格中的每個網(wǎng)格單元孔隙度賦值和滲透率賦值的過程。
[0033]本發(fā)明就是要基于地學(xué)領(lǐng)域中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)格技術(shù)，提出一種簡化的、易于實現(xiàn)并能快速應(yīng)用于數(shù)值模擬的油氣藏網(wǎng)格建立方法，同時也可以擴展應(yīng)用到一般地層或巖層的快速三維建模。
[0034]本發(fā)明首先根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)中的地層頂/底界面的標(biāo)高數(shù)據(jù)，通過插值算法生成某一研究區(qū)域地層頂/底面的規(guī)則格網(wǎng)，同時，利用鉆孔數(shù)據(jù)中的該地層厚度數(shù)據(jù)進行插值，生成該區(qū)域地層厚度規(guī)則格網(wǎng)，保持格網(wǎng)數(shù)量的一致；然后根據(jù)研究區(qū)的邊界坐標(biāo)和地層尖滅線數(shù)據(jù)，建立邊界文件，剔除格網(wǎng)文件中邊界以外的網(wǎng)格；其次，根據(jù)斷層數(shù)據(jù)對地層頂/底面規(guī)則網(wǎng)格進行斷層綁定；最后基于兩種規(guī)則格網(wǎng)使用角點網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)地層的三維建模。
[0035]本發(fā)明所采用的數(shù)據(jù)格式具有優(yōu)勢。將地層頂/底面、地層厚度規(guī)則網(wǎng)格化作為三維地層建模的數(shù)據(jù)前處理，可以借助現(xiàn)有的插值方法和軟件進行，使用地學(xué)常用軟件的公開數(shù)據(jù)格式，能夠運用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；地層頂/底面的規(guī)則化格網(wǎng)數(shù)據(jù)中本身已經(jīng)包含了地層的標(biāo)高(Z坐標(biāo))和大地坐標(biāo)(X、Y坐標(biāo))，對建立的三維地質(zhì)模型可以達到和真實地層進行對應(yīng)的效果。
[0036]本發(fā)明利用規(guī)則格網(wǎng)和角點網(wǎng)格技術(shù)的優(yōu)勢，建模方法構(gòu)思巧妙。
[0037]本發(fā)明中基于規(guī)則網(wǎng)格進行角點網(wǎng)格化，能夠利用計算機程序快速批量進行，減少人工干預(yù)，提高建模效率，大幅降低人工繪圖的工作量。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明諸多實施例中基于規(guī)則格網(wǎng)和角點網(wǎng)格技術(shù)的三維地層建