CN105334533A - 一种微古地貌恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微古地貌恢复方法，用于基于目标地形恢复出与目标地形对应的微古地貌，包括：测量目标地形上的当前沉积体分布；在一个或多个已知沉积体分布中确定与当前沉积体分布相似的一个已知沉积体分布作为参考沉积体分布；其中，每一已知沉积体分布对应于一已知古地貌，将所述参考沉积体分布对应的已知古地貌作为参考古地貌；确定将参考沉积体分布变形至当前沉积体分布的第一变形关系；和利用第一变形关系将参考古地貌进行变形，并将变形得到的结果作为与目标地形对应的微古地貌。本发明的微古地貌的恢复方法，使古地貌恢复精度提高至一个新的高度，实现了其恢复的定量化。并且，本发明的微古地貌的恢复方法可以对多处不同的地形进行恢复。

Description

一种微古地貌恢复方法
技术领域
本发明涉及油气及煤层气地震勘探与开发领域，特别是涉及一种微古地貌恢复方法。
背景技术
古地貌是控制含油气盆地沉积相发育与分布的主要因素，在一定程度上控制着后期油藏的储盖组合，精确的古地貌恢复对油气勘探至关重要。古地貌恢复即利用地震测井资料恢复出某个年代时的地形形态。古地貌的恢复有助于认识古地理、古生物的分布以及构造演化特征等，也有助于揭示物源与沉积体系的配置关系，揭示有效砂体和优质储层的控制因素及分布规律，从而有效的指导油气勘探。
传统的古地貌恢复方法有残留厚度和补偿厚度印模法、回剥和填平补齐法。近年发展了沉积学分析方法，并将层序地层学理论应用于古地貌恢复，形成了层拉平古地貌恢复法，结合陆相地层的特征，发展了高分辨率层序地层学法。但是，目前对古地貌恢复的研究大都停留在定性阶段，无法进行定量研究，沉积记录资料的多少决定了恢复精度的高低。微古地貌的恢复则需要有更多的沉积记录资料以及更精确的恢复方法。
发明内容
本发明的目的是要提供一种恢复精度较高、可定量研究的微古地貌的恢复方法。
本申请的发明人发现，对于当前的一目标地形，其上的沉积体分布与该目标地形对应的古地貌之间具有对应关系。换句话说，尽管在一个古地貌上形成沉积体之后会因地质构造运动而使得地形发生变化直至演化成当前的目标地形，但是其上的沉积体依然会保留有其在古地貌时的沉积体基本相似的分布或者说形态。本申请的发明人进一步认识到，如果将微古地貌对应于颅骨，将沉积体对应于软组织，那么微古地貌与沉积体之间的联系可以类比于颅骨与软组织之间的联系，因此可以将类似于颅面复原的技术应用于微古地貌恢复。
基于发明人的上述发现和认识，本发明提供了一种微古地貌恢复方法，用于基于目标地形恢复出与所述目标地形对应的微古地貌，包括：
测量所述目标地形上的当前沉积体分布；
在一个或多个已知沉积体分布中确定与所述当前沉积体分布相似的一个已知沉积体分布作为参考沉积体分布；其中，每一所述已知沉积体分布对应于一已知古地貌，将所述参考沉积体分布对应的已知古地貌作为参考古地貌；
确定将所述参考沉积体分布变形至所述当前沉积体分布的第一变形关系；和
利用所述第一变形关系将所述参考古地貌进行变形，并将变形得到的结果作为与所述目标地形对应的所述微古地貌。
可选地，该方法还包括：
计算所述当前沉积体分布与所述多个已知沉积体分布中任一已知沉积体分布的相似度；
其中，将具有最高相似度的已知沉积体分布作为所述参考沉积体分布。
可选地，所述相似度由所述当前沉积体分布与所述已知沉积体分布之间的第二变形关系来表征；
其中，所述第二变形关系所对应的变形量越小则所述相似度越高。
可选地，所述相似度是基于所述当前沉积体分布与所述已知沉积体分布的多个对应的特征点的数据计算得到的。
可选地，该方法还包括：
采用特征提取算法确定所述当前沉积体分布和/或所述已知沉积体分布的特征点；可选地，所述特征提取算法包括在颅面恢复中使用的自动或半自动特征点标定方法。
可选地，所述第二变形关系包括所述当前沉积体分布与所述已知沉积体分布中的一个变形到另一个的平移矩阵和/或旋转矩阵。
可选地，将具有最小的模的所述平移矩阵和/或所述旋转矩阵所对应的所述已知沉积体分布作为所述参考沉积体分布。
可选地，将所述当前沉积体分布与所述参考沉积体分布之间的所述第二变形关系作为所述第一变形关系。
可选地，所述相似度是采用配准算法计算得到的；可选地，所述配准算法包括三维点云配准算法；可选地，所述三维点云配准算法包括主成分分析方法。
可选地，该方法还包括：
建立一数据库，所述数据库中存储有多种已知古地貌以及各自对应的已知沉积体分布的数据。
本发明从颅骨复原的角度，将类似于颅面复原的技术应用于微古地貌的恢复，通过计算参考沉积体分布与当前沉积体分布的变形关系并将该变形关系应用于参考古地貌使其进行变形，从而得到与目标地形对应的微古地貌。本发明提供的微古地貌的恢复方法，使古地貌恢复精度提高至一个新的高度，实现了其恢复的定量化。并且，本发明提供的微古地貌的恢复方法可以对多处不同的地形进行恢复，具有很强的适用性。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明微古地貌恢复方法的一个实施例的流程图；
图2是将参考沉积体分布PS通过第一变形关系T1变形到当前沉积体分布PC的结构示意图；
图3是将参考古地貌GS通过第一变形关系T1变形就得到了目标地形所对应的微古地貌的结构示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的微古地貌恢复方法的一个实施例的流程图，其用于基于目标地形恢复出与所述目标地形对应的微古地貌。该方法可以包括步骤S101，测量目标地形上的当前沉积体分布PC。在步骤S101中，可利用地震、测井及钻井资料来获取所需的当前沉积体分布PC，这是本领域技术人员所熟知的。
在步骤S103中，可以在一个或多个已知沉积体分布PE(E＝1、2、…、n，n为大于等于1的正整数)中确定与当前沉积体分布PC相似的一个已知沉积体分布作为参考沉积体分布PS，其中PS为P1至Pn中的一个。每一已知沉积体分布PE可以对应于一个已知古地貌GE。对应地，可以将该参考沉积体分布PS对应的已知古地貌作为参考古地貌GS。这些已知的沉积体分布PE和古地貌GE可以从现有的经验知识中收集获得。例如，可以将通过传统的各种古地貌恢复方法恢复的古地貌及其对应的沉积体分布作为这里的已知的沉积体分布PE和古地貌GE。
在一个实施例中，可以建立一数据库DB，并将上述的各个已知古地貌GE以及各自对应的已知沉积体分布PE的数据存储在该数据库DB中。下面的表1示意性地示出了该数据库DB。
表1
已知古地貌 已知沉积体分布
G1 P1
G2 P2
… …
GS PS
… …
Gn Pn
在一个实施例中，可以在步骤S102中计算当前沉积体分布PC与任一已知沉积体分布PE的相似度，并将具有最高相似度的已知沉积体分布PE作为参考沉积体分布PS。在一个实施例中，该相似度可以由当前沉积体分布PC与各个已知沉积体分布PE之间的第二变形关系T2E来表征。第二变形关系T2E所对应的变形量越小则表明相似度越高。
为了方便且准确地计算该相似度或第二变形关系T2E，可以采用特征提取算法确定当前沉积体分布PC和各个已知沉积体分布PE的特征点，以便基于当前沉积体分布PC与已知沉积体分布PE的多个对应的特征点的数据计算得到相似度或第二变形关系T2E。在颅面复原技术中已有一些基于特征提取算法的自动、半自动标定方法来标定颅骨的特征点。这些特征提取算法和标定方法可以方便地应用于本发明的方法中来提取并标定当前沉积体分布PC和已知沉积体分布PE的特征点。在一个实施例中，沉积体分布可以是沉积体的厚度分布或者是将沉积体的基线拉平后的高度轮廓，在这种情况下，这些特征点一般可以位于沉积体分布中的厚度极值点处(例如最厚点和最薄点)以及极值点之间斜率或者说坡度的转折点。所提取的这些特征点的数据可以存储在该数据库DB中，或者，在数据库DB中就采用特征点的数据来表征其中的各个已知沉积体分布PE。此外，在下文中将会理解，为了方便地进行微古地貌的恢复，在这里还可以记录各个已知古地貌GE在对应的各个特征点处的数据。
在获得当前沉积体分布PC和各个已知沉积体分布PE的特征点的数据后，就可以获得各第二变形关系T2E。在一个实施例中，该第二变形关系T2E可以包括当前沉积体分布PC与已知沉积体分布PE中的一个变形到另一个的平移矩阵K2E和/或旋转矩阵R2E，该平移矩阵K2E和旋转矩阵R2E可以单独地或者组合在一起使用，以在当前沉积体分布PC和各个已知沉积体分布PE的特征点的数据之间进行变换。具体地，该第二变形关系T2E可以表示为：T2E＝K2E+R2E，其中，K2E为平移矩阵，R2E为旋转矩阵。可以理解，在某些情况下，K2E和R2E中的一个可以为零。
在一个实施例中，可以将具有最小的模的平移矩阵K2E和/或旋转矩阵R2E所对应的已知沉积体分布PE作为参考沉积体分布PS。可以理解的是，对于具有最小的模的平移矩阵K2E和/或旋转矩阵R2E所对应的已知沉积体分布PE，即参考沉积体分布PS，其变形量最小，则相似度也最高。
在步骤S105中，可以确定将参考沉积体分布PS变形至当前沉积体分布PC的第一变形关系T1。可以采用与获得第二变形关系T2E相同或相似的方式来获得该第一变形关系T1。在一个实施例中，可以将之前已经获得的当前沉积体分布PC与参考沉积体分布PS之间的第二变形关系T2S作为第一变形关系T1。对于第一变形关系T1，前述的平移矩阵K2E和旋转矩阵R2E是参考沉积体分布PS变形到当前沉积体分布PC的平移矩阵K2S和旋转矩阵R2S。
在步骤S107和S109中，可以利用第一变形关系T1将参考古地貌GS进行变形，并将变形得到的结果作为与目标地形对应的微古地貌。
在本发明的具体应用场合中，前述的数据库DB的建立可以具体包括：
通过对中国最大湖泊青海湖以及中国最大的三角洲长江三角洲等野外考察以及水槽模拟实验获得相关数据；
根据沉积相、沉积时期、沉积位置将上述数据分为不同的地貌分类库；
建立地貌分类库中不同沉积微相的沉积模式；
找出沉积微相沉积体的特征点，并测量出特征点处地层的平均厚度，得到特征点的位置，将沉积体的所有特征点及其位置作为沉积体的特征点集；
根据沉积体不同特征点的位置通过插值法得到微古地貌形态；
将微古地貌形态与对应的已知沉积体分布的数据及其特征点集一一对应建成上述数据库。
图2示出了将参考沉积体分布PS通过第一变形关系T1变形到当前沉积体分布PC。图3示出了将参考古地貌GS通过第一变形关系T1变形就得到了目标地形所对应的微古地貌。需要说明的是，从参考古地貌GS到目标地形所对应的微古地貌的变形为非刚性变形。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种微古地貌恢复方法，用于基于目标地形恢复出与所述目标地形对应的微古地貌，包括：
测量所述目标地形上的当前沉积体分布；
在一个或多个已知沉积体分布中确定与所述当前沉积体分布相似的一个已知沉积体分布作为参考沉积体分布；其中，每一所述已知沉积体分布对应于一已知古地貌，将所述参考沉积体分布对应的已知古地貌作为参考古地貌；
确定将所述参考沉积体分布变形至所述当前沉积体分布的第一变形关系；和
利用所述第一变形关系将所述参考古地貌进行变形，并将变形得到的结果作为与所述目标地形对应的所述微古地貌。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
计算所述当前沉积体分布与所述多个已知沉积体分布中任一已知沉积体分布的相似度；
其中，将具有最高相似度的已知沉积体分布作为所述参考沉积体分布。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相似度由所述当前沉积体分布与所述已知沉积体分布之间的第二变形关系来表征；
其中，所述第二变形关系所对应的变形量越小则所述相似度越高。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述相似度是基于所述当前沉积体分布与所述已知沉积体分布的多个对应的特征点的数据计算得到的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
采用特征提取算法确定所述当前沉积体分布和/或所述已知沉积体分布的特征点；可选地，所述特征提取算法包括在颅面恢复中使用的自动或半自动特征点标定方法。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第二变形关系包括所述当前沉积体分布与所述已知沉积体分布中的一个变形到另一个的平移矩阵和/或旋转矩阵。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将具有最小的模的所述平移矩阵和/或所述旋转矩阵所对应的所述已知沉积体分布作为所述参考沉积体分布。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其特征在于，将所述当前沉积体分布与所述参考沉积体分布之间的所述第二变形关系作为所述第一变形关系。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
建立一数据库，所述数据库中存储有多种已知古地貌以及各自对应的已知沉积体分布的数据。
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