CN104597487A - 一种断层描述方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种断层描述方法，属于地球物理勘探技术领域。该方法具体包括：获取目的层位的层序构造面，所述目的层位中包含有断层；建立三维笛卡尔直角坐标系，根据断层的走向对所述直角坐标系进行旋转，得到相对坐标系；根据所述层序构造面，获取断层多边形；在相对坐标系内，依据所述断层多边形获取断层的水平滑距和断层的垂直滑距，依据所述水平滑距和所述垂直滑距获取断层的矢量滑距；抽空所述断层多边形，并根据所述矢量滑距对抽空的断层多边形进行填充，利用填充后的断层多边形对断层进行描述。本申请实施例的方法能够以简洁的二维图形方式描述断层在三维空间的所有信息，便于油气运移分析。

Description

一种断层描述方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别涉及一种断层描述方法。

背景技术

断层是岩石或岩体顺破裂面而发生明显位移的断裂构造，是地壳上发育最广泛的一种地质构造。并且断层通常是油气运移的重要通道，所以开展断层活动方向、强度及断层演化研究是地质构造解释的重要内容。

现有技术中，断层的描述方法主要有生长指数法、落差分析法、活动速率法等。生长指数法一般采用断层的上盘厚度与下盘厚度的比值描述断层的活动强度和活动历史；活动速率法一般采用一定时期内断裂活动形成的落差与相应沉积时间的比值描述断层的活动强度；落差分析法一般采用断层落差描述断层的活动强度。

但是，上述现有技术对断层要素的描述都是以点为单位的标量方式进行描述的，而标量描述并不能准确的反映断层在空间的展布状态，也不能有效的分析断层在各时期的活动强度。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种断层描述方法，采用矢量方式对断层进行描述，以直观准确的反映断层在空间的展布状态。

本申请实施例提供的一种断层描述方法是这样实现的：

一种断层描述方法，包括：

1)获取目的层位的层序构造面，所述目的层位中包含有断层；

2)建立三维笛卡尔直角坐标系，根据断层的走向对所述直角坐标系进行旋转，得到相对坐标系；

3)根据所述层序构造面，获取断层多边形；

4)在相对坐标系内，获取断层的水平滑距和断层的垂直滑距，依据所述水平滑距和所述垂直滑距获取断层的矢量滑距；

5)抽空所述断层多边形，并根据所述矢量滑距对抽空的断层多边形进行填充，利用填充后的断层多边形对断层进行描述。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例采用矢量滑距对断层进行描述，能够以简洁的二维图形方式描述断层在三维空间的所有信息，从而直观准确的反映断层在空间的展布状态，便于油气运移分析。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请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是本申请实施例一种目的层位的层序构造顶面图；

图2a是本申请实施例一种三维笛卡尔直角坐标系；

图2b是本申请实施例一种相对坐标系；

图2c是本申请实施例一种三维笛卡尔直角坐标系对应的断层示意图；

图2d是本申请实施例一种相对坐标系对应的断层示意图；

图3a是本申请实施例一种负矢量滑距示意图；

图3b是本申请实施例一种正矢量滑距示意图；

图4是本申请实施例一种利用矢量滑距描述断层的层序构造顶面图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供的一种断层描述方法，包括：

1)利用地震数据的构造解释和层位解释，获取地层层位中目的层位的层序构造面。

通过野外采集获得地震数据，应用叠后地震数据进行层位与断层拾取，得到目的层段与断层反射波每一个时间点位置的T0数据，最终获得地层的解释层位与断层的空间展布。从地层层位中选取目的层位，获取该目的层位的层序构造顶面图。所述目的层位中一般包含有断层。

所述地层界面包括各构造活动时期的层序构造面。

所述构造解释，一般是根据地震波形运动学原理，利用地震波反射时间、同相性、旅行时差和速度等信息，把地震时间剖面变为深度剖面，绘制地质构造图，进行构造解释，得到岩层之间的界面、断层和褶皱的位置和展布方向等。

2)构造相对坐标系。

在水平面上，以正北方向为Y轴正方向，以正东方向为X轴正方向，以垂直于水平面向下的方向为Z轴负方向建立三维笛卡尔直角坐标系，其中，SN为Y轴，N为Y轴正方向，WE为X轴，E为X轴正方向。

获取目的层位中断层的走向。断层的走向与正北方向的夹角有2个，一个锐角和一个钝角，将锐角作为断层的走向与正北方向夹角的角度，该角度记为α。

以X轴顺时针方向旋转的角度为正角度，以X轴逆时针方向旋转的角度为负角度，将所述直角坐标系进行旋转，得到相对坐标系。旋转后的Y轴记为S’N’，旋转后的X轴记为W’E’，其旋转角度记为α(0°<α<90°)。在旋转的过程中，W’E’始终与S’N’垂直。相对坐标系中，W’E’的方向(X轴)与断层的走向相平行。

所述断层的走向，一般是指断层面与水平的交线的延伸方向，其中，断层面与水平的交线为走向线。

3)根据目的层位的层序构造面，获取断层多边形。

对地震数据进行层位解释，得到目的层位的层序构造面。从所述层序构造面中提取断层多边形的方法有多种，例如可以包括：利用边缘检测技术(如拉普拉斯边缘检测算子等)从层序构造面图中提取断层多变形，利用地层层位的T0图提取断层多边形。

4)在相对坐标系内，依据断层多边形获取断层的水平滑距和断层的垂直滑距，依据所述水平滑距和所述垂直滑距获取断层的矢量滑距。

在相对坐标系内，矢量滑距是一种矢量。

若断层倾向与地层倾向的夹角β为0°<β<90°，则矢量滑距为正矢量滑距，即 $D=\sqrt{{\left(\mathrm{Dz}\right)}^2+{\left(\mathrm{Dy}\right)}^2};$

若断层倾向与地层倾向的夹角β为90°<β<180°，则矢量滑距为负矢量滑距，即 $D=-\sqrt{{\left(\mathrm{Dz}\right)}^2+{\left(\mathrm{Dy}\right)}^2};$

其中，D为矢量滑距，其大小代表断层空间滑距的大小。正矢量滑距表示断层为顺向断层，负矢量滑距表示断层为反向断层。

Dz为断层的垂直滑距，其大小由构造图中断层上下盘的高程值(或断层多边形抽空边界的高程值)相减得到。

Dy为断层的水平滑距，其大小由断层的断面在水平面的投影部分得到。即利用断层多边形抽空部分，将断层面两侧相当点位移后的距离的水平投影作为断层的水平滑距。

一般的，断层面上与走向线相垂直的线为倾斜线或真倾斜线，它在水平面上的投影所指的沿平面向下倾斜的方向即为断层的倾向。

一般的，地层倾向指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影，该投影恒与岩层走向垂直。

5)抽空所述断层多边形，并根据所述矢量滑距对抽空的断层多边形进行填充，利用填充后的断层多边形对断层进行定量分析和空间运动状态分析。

对步骤3)中获取的断层多边形抽空，在抽空的多边形中充填以下信息：利用两种颜色来表示矢量滑距的方向(亦即正矢量滑距和负矢量滑距，其中，正矢量滑距表示断层为顺向断层，负矢量滑距表示断层为反向断层)，同时利用该两种颜色的深浅表示断层空间滑距的大小，抽空的断层多边形的延伸方向代表了断层的走向。

本申请实施例以简洁的二维图形方式描述断层在三维空间的所有信息。通过利用矢量描述的断层，可更好的描述断裂系统在空间的展布情况。

下面结合附图对本申请实施例的方法作进一步的说明。

图1为通过地震构造解释，选取的目的层位的层序构造顶面图。其中，目的层位位于早中新世。由于不同时期断层的活化活动，导致各期断裂活动相互叠加，所以仅在构造图很难判定断裂在空间活动的强度与展布情况。

图2a为建立的三维笛卡尔直角坐标系。其中，WE为X轴，SN为Y轴，Z表示Z轴。

图2b为将图2a的三维笛卡尔直角坐标系进行α角度的旋转后得到的相对坐标系。其中，WE为旋转前X轴，SN为旋转前Y轴，W’E’为旋转后的X’轴，S’N’为旋转后的Y’轴，旋转过程中Z轴保持不变。

图2c为图2a的三维笛卡尔直角坐标系所对应的断层示意图。图中，黑色的斜线表示断层，其方向表示断层的走向。

图2d为图2b相对坐标系所对应的断层走向示意图。其中，X轴、Y轴为旋转之前笛卡尔直角坐标系的坐标轴，X’轴、Y’轴为旋转α角度后的相对坐标系的坐标轴。由图中可知，X’轴的方向与断层的走向一致。

图3a为负矢量滑距及其参数的示意图。图中，1为断层的倾斜线，1在水平面上的投影即表示断层的倾向。2为地层的倾斜线，2在水平面上的投影即表示地层的倾向。Dy为断层的水平滑距，Dz为断层的垂直滑距，D为断层的矢量滑距。断层倾向与地层倾向之间的夹角可以用1和2之间的夹角来表示。从图中可以看出，1和2之间的夹角β为钝角(β>90°)，则图中所示断层的矢量滑距为负矢量滑距。即

图3b为正矢量滑距及其参数的示意图。图中，1为断层的倾斜线，1在水平面上的投影即表示断层的倾向。2为地层的倾斜线，2在水平面上的投影即表示地层的倾向。Dy为断层的水平滑距，Dz为断层的垂直滑距，D为断层的矢量滑距。断层倾向与地层倾向之间的夹角可以用1和2之间的夹角来表示。从图中可以看出，1和2之间的夹角β为锐角(β<90°)，则图中所示断层的矢量滑距为正矢量滑距。即

根据获取的断层矢量滑距，进行绘图。利用断层矢量滑距填充后的断层多边形如图4所示。从图4可以看出，通过矢量滑距的计算，明显得到区域断裂系统的展布情况，该图中所示的地层的沉积可能受到两排反向断层与一排顺向断层的控制。

综上所述，本申请实施例的方法较好的完成了对断层的定量分析与计算。研究结果表明，同常规断层要素的一维的标量描述相比，本申请实施例得到的矢量滑距可更好的帮助地质人员分析断陷盆地各个断块以及断块间的空间活动情况，有助于地震解释人员对构造图进行质控以及分析断裂系统对油气运移的影像。

本申请实施例的方法，可准确的解释断块与垒带的空间分布，断裂系统在空间走向与倾向的分布信息，因此可满足区域局部精细构造解释的需要，进而完成断层的演化分析研究。根据本申请实施例的处理结果所提供的建议井的成功率和油气预测的准确率得到明显提高。

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

Claims (9)

1.一种断层描述方法，其特征在于，包括：

1)获取目的层位的层序构造面，所述目的层位中包含有断层；

2)建立三维笛卡尔直角坐标系，根据断层的走向对所述直角坐标系进行旋转，得到相对坐标系；

3)根据所述层序构造面，获取断层多边形；

4)在相对坐标系内，获取断层的水平滑距和断层的垂直滑距，依据所述水平滑距和所述垂直滑距获取断层的矢量滑距；

5)抽空所述断层多边形，并根据所述矢量滑距对抽空的断层多边形进行填充，利用填充后的断层多边形对断层进行描述。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，三维笛卡尔直角坐标系中Y轴的正方向为正北方向，三维笛卡尔直角坐标系中X轴的正方向为正东方向，三维笛卡尔直角坐标系中Z轴的正方向为垂直于水平面向上的方向。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据断层的走向对所述直角坐标系进行旋转，得到相对坐标系，具体包括：

获取断层的走向，并确定所述走向与正北方向夹角的角度；

将所述直角坐标系的X轴和Y轴进行旋转，旋转的过程中，所述直角坐标系的X轴和Y轴保持垂直，旋转后的直角坐标系的X轴与断层的走向平行，将旋转后的直角坐标系作为相对坐标系；

在将所述直角坐标系的X轴和Y轴进行旋转的过程中，旋转角度绝对值大小与所述夹角的角度相同，当X轴顺时针方向旋转时，旋转角度为正角度，当X轴逆时针方向旋转时，旋转角度为负角度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述走向与正北方向的夹角具体包括：

获取所述走向与正北方向夹角的第一角度和第二角度，将第一角度和第二角度中的较小者作为所述走向与正北方向夹角的角度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述走向与正北方向夹角的角度范围为0°～90°。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，获取断层的水平滑距和断层的垂直滑距具体包括：

将断层上下盘的高程值相减，得到断层的垂直滑距；

将断层面两侧相当点位移后距离的水平投影作为断层的水平滑距。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，依据所述水平滑距和所述垂直滑距获取断层的矢量滑距具体包括：

获取矢量滑距的模为其中，Dy为断层的水平滑距，Dz为断层的垂直滑距；

获取矢量滑距的方向为：

当断层倾向与地层倾向的夹角为锐角时，矢量滑距为正矢量滑距，所述正矢量滑距表示断层为顺向断层；

当断层倾向与地层倾向的夹角为钝角时，矢量滑距为负矢量滑距，所述负矢量滑距表示断层为反向断层。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中，根据所述矢量滑距对抽空的断层多边形进行填充具体包括：

选取第一颜色和第二颜色；

使用第一颜色表示正矢量滑距，使用第二颜色表示负矢量滑距；

使用第一颜色的深浅表示正矢量滑距模的大小；

使用第二颜色的深浅表示负矢量滑距模的大小。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中，利用填充后的断层多边形对断层进行描述具体包括：

利用填充后的断层多边形的延伸方向表示断层的走向；

利用填充后的断层多边形的两种颜色表示断层为顺向断层或断层为反向断层；

利用填充后的断层多边形的颜色深浅表示断层空间滑距的大小。