CN106097449A - 一种复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法。所述方法在穿越逆断层的所有三角形中搜索未穿越逆断层的边，形成有序边集；按先后顺序处理完有序边集中的边，形成新的三角形，从而完成对复杂地质模型空间逻辑拓扑的构建。本发明能够克服因断层的存在而导致基于空间断层面约束的地层层面D三角网在地层层面和断层面相交区域存在较大空隙，从而使得地层层面闭合插值难以控制曲面趋势的问题；能够对断层面约束的地层层面D三角网中层面和断层相交区域空隙进行有效拟合和补充，有利于建立准确完整的三角网结构，为含有断层的复杂地区三维构造准确建模奠定基础。

Description

一种复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法

技术领域

本发明涉及复杂地质构造建模技术，属于地质物探领域，具体地说是一种基于空间断层面约束的地层层面D三角网的计算方法。

背景技术

我国西部地区油气资源丰富，但地腹构造复杂，导致地震资料信噪比低、地震成像困难等问题，严重影响这些地区的勘探效果。通过建立复杂构造模型，模拟分析地下构造空间展布形态，有助于研究地震波在复杂地质条件下的传播规律与能量分布特征，指导地震采集方案优化设计，进行更加合理的地震地质解释，提升勘探效果。但西部大量地区地下发育逆掩断层，地质结构变得非常复杂，建立合理的三维构造模型，准确地描述地质结构，是油气勘探领域急需解决的关键技术问题之一。

地质曲面重建是三维构造建模的基础。由于三维构造建模数据多是用往年的二维勘探数据，存在沿测线方向种子点分布较为密集，而沿其他方向数据相对非常稀疏，即曲面拟合所用种子点数据严重分布不均现象，导致按传统区域搜索的拟合方法具有一定的方向性，无法准确反映三维曲面的空间展布。图1示出了现有技术中基于区域搜索方法插值的原理图。如附图1所示，由于种子点分布不均，基于区域搜索出的种子点不能准确反映空间的形态，将导致曲面拟合的结果与实际情况存在较大误差。

在现有技术中，D三角网(Delaunay三角网格)主要解决的问题是利用二维散点构造三角网的技术，在众多的三角网中，D三角网是形态最为优秀的连接方式。即尽量避免狭长三角形的存在。其基本的约束条件是每一个三角形的外接圆不包含其他点。在空间曲面拟合中，利用平面坐标构建D三角网，其曲面拟合的形态也是最优秀的。图2示出了现有技术中基于D三角网插值的原理图。图2示出了D三角网的基本原理，通过D三角网构建，将种子点形成逻辑上的连接关系。通过待插值点所在三角形的临近三角形的搜索，可以避免搜索的种子点处于某一个方向上，实现了种子点分布在待插值点的各个方向。从而使待插值点的拟合更加准确反映曲面的空间形态。

然而，对于含逆断层的复杂构造模型而言，D三角网方法存在建模效果不佳的问题。图3A和图3B示出了现有技术的D三角网方法中边界区域存在的问题示意图，其分别示出了对穿越逆断层三角形进行删除前、后的情况。如图3A和图3B中所示，位于断层线之上的为下盘种子点及下盘种子点间构成的有方向的边，位于断层线之下的为上盘种子点及上盘种子点间构成的有方向的边，上下盘种子点间构成的有方向的边以虚线单箭头表示。具体来讲，对于含逆断层的复杂构造模型而言，地层层面数据D三角网构造完成后，需删除穿越逆断层的三角形，这会引起层面和断层相交区域出现较大空隙，导致该部分的闭合插值很难实现曲面的趋势控制，最终使得含逆断层的复杂构造建模效果不好。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够适用于含逆断层地层的复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法，所述方法以D三角网算法来处理含逆断层的地层层面数据，并且还包括以下步骤：在穿越逆断层的所有三角形中搜索未穿越逆断层的边，以搜索得到的边中同位于逆断层一侧的边按逆时针顺序构成第一有序边集，以搜索得到的边中同位于逆断层另一侧的边按逆时针顺序构成第二有序边集；以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第一有序边集中的边，以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第二有序边集中的边，从而完成对复杂地质模型空间逻辑拓扑结构的构建，其中，步骤A为：以第一或第二有序边集中的第一边为基础边，在该有序边集中寻找寻得边，所述寻得边为以该基础边的终点为起点且沿逆时针方向与该基础边夹角最小的边，以寻得边的终点为起点并以基础边的起点为终点形成补充边，从而以基础边、寻得边和补充边构成新的三角形；步骤B为：在该有序边集中删除已处理的基础边及其寻得边，并将与补充边对应的孪生边添加到该有序边集的对应位置；然后，以孪生边作为新的基础边，并寻找与该新的基础边对应的寻得边，以形成与新的基础边对应的补充边，形成另一新的三角形，循环进行本步骤，完成对该有序边集中三角网的构建。

本发明的复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法亦可采用如下方式来实现：以D三角网算法来处理含逆断层的地层层面数据，还包括以下步骤：在穿越逆断层的所有三角形中搜索未穿越逆断层的边，以搜索得到的边中同位于逆断层一侧的边按顺时针顺序构成第一有序边集，以搜索得到的边中同位于逆断层另一侧的边按顺时针顺序构成第二有序边集；以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第一有序边集中的边，以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第二有序边集中的边，从而完成对复杂地质模型空间逻辑拓扑结构的构建，其中，步骤A为：以第一或第二有序边集中的最后一边为基础边，在该有序边集中寻找寻得边，所述寻得边为以该基础边的起点为终点且沿顺时针方向与该基础边夹角最小的边，以寻得边的起点为终点并以基础边的终点为起点形成补充边，从而以基础边、寻得边和补充边构成新的三角形；步骤B为：在该有序边集中删除已处理的基础边及其寻得边，并将与补充边对应的孪生边添加到该有序边集的对应位置；然后，以孪生边作为新的基础边，并寻找与该新的基础边对应的寻得边，以形成与新的基础边对应的补充边，形成另一新的三角形，循环进行本步骤，完成对该有序边集中三角网的构建。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够克服因断层的存在而导致基于空间断层面约束的地层层面D三角网在地层层面和断层面相交区域存在较大空隙，从而使得地层层面闭合插值难以控制曲面趋势的问题；能够对断层面约束的地层层面D三角网中层面和断层相交区域空隙进行有效拟合和补充，有利于建立准确完整的三角网结构，为含有断层的复杂地区三维构造准确建模奠定基础，具有重要应用价值。

附图说明

图1示出了现有技术中基于区域搜索方法插值的原理图。

图2示出了现有技术中基于D三角网插值的原理图。

图3A和图3B示出了现有技术的D三角网方法中边界区域存在的问题示意图。

图4示出了根据本发明示例性实施例的方法处理后形成的三角网示意图。

图5A示出了现有技术中D三角网方法所得的效果图；图5B示出了根据本发明示例性实施例的方法所得效果图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法。

在本发明的一个示例性实施例中，复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法以D三角形算法来处理含逆断层的地层层面数据，并且还可包括以下步骤：

(1)在穿越逆断层的所有三角形中搜索未穿越逆断层的边，以搜索得到的边中同位于逆断层一侧(例如，图4中断层线的下侧)的边按逆时针顺序构成第一有序边集，以搜索得到的边中同位于逆断层另一侧(例如，图4中断层线的上侧)的边按逆时针顺序构成第二有序边集。

对于穿越断层的三角形而言，必然是构成该三角形的3个种子点分别属于断层上盘的地层和断层下盘的地层。因此，该三角形中必然存在两条边分别连接了上、下盘的种子点，即这两条边穿越断层，而另一条不穿越断层的边即为本步骤所要搜索的未穿越逆断层的边。

如图4所示，第一有序边集可由单向边AE、EF、FG按逆时针顺序构成。第二有序边集可由单向边HD、DC、CB按逆时针顺序构成。

(2)以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第一有序边集中的边(这里的先后顺序指第一有序边集中边的先后顺序)；以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第二有序边集中的边(这里的先后顺序指第二有序边集中边的先后顺序)，从而完成对复杂地质模型空间逻辑拓扑构造的构建。对第一有序边集的处理和对第二有序边集的处理不分先后顺序。

其中，步骤(2)中的步骤A为：以第一或第二有序边集中的第一边为基础边，在该有序边集中寻找寻得边，所述寻得边为以该基础边的终点为起点且沿逆时针方向与该基础边夹角最小的边，以寻得边的终点为起点并以基础边的起点为终点形成补充边，从而以基础边、寻得边和补充边构成新的三角形。步骤(2)中的步骤B为：在该有序边集中删除已处理的基础边及其寻得边，并将与补充边对应的孪生边添加到该有序边集的对应位置；然后，以孪生边作为新的基础边，并寻找与该新的基础边对应的寻得边，以形成与新的基础边对应的补充边，形成另一新的三角形，循环进行本步骤，完成对该有序边集中三角网的构建。显然，步骤A应在步骤B之前。

如图4所示，以第一有序边集中的第一边AE为基础边，在该有序边集中寻找寻得边，所述寻得边为以该基础边的终点为起点且沿逆时针方向与该基础边夹角最小的边(即，边EF)，以寻得边EF的终点F为起点并以基础边AE的起点A为终点形成补充边FA，从而以基础边AE、寻得边EF和补充边FA构成新的三角形。

在第一有序边集中删除已处理的基础边AE及其寻得边EF，并将与补充边FA对应的孪生边AF添加到该有序边集的对应位置(即，连接AF的单向边)；然后，以孪生边AF作为新的基础边，并寻找与该新的基础边AF对应的寻得边(即，边FG)，以形成与新的基础边AF对应的补充边GA，形成另一新的三角形，从而完成对图4中第一有序边集中三角形网(可简称为三角网)的构建。若第一有序边集中的边多于图4中的三条边，则需多次循环进行形成本段中另一新的三角形的步骤，从而完成对第一有序边集中三角形网的构建。

如图4所示，以第二有序边集中的第一边HD为基础边，在该有序边集中寻找寻得边，所述寻得边为以该基础边的终点为起点且沿逆时针方向与该基础边夹角最小的边(即，边DC)，以寻得边DC的终点C为起点并以基础边HD的起点H为终点形成补充边CH，从而以基础边HD、寻得边DC和补充边CH构成新的三角形。

在第二有序边集中删除已处理的基础边HD及其寻得边DC，并将与补充边CH对应的孪生边HC添加到该有序边集的对应位置(即，连接HC的单向边)；然后，以孪生边HC作为新的基础边，并寻找与该新的基础边HC对应的寻得边(即，边CB)，以形成与新的基础边HC对应的补充边BH，形成另一新的三角形，从而完成对图4中第二有序边集中三角形网的构建。若第二有序边集中的边多于图4中的三条边，则需多次循环进行形成本段中另一新的三角形的步骤，从而完成对第二有序边集中三角形网的构建。

图5A示出了现有技术中D三角网方法所得的效果图；图5B示出了根据本发明示例性实施例的方法所得效果图。图5A和图5B中左下角给出三维立体坐标X、Y、Z，XY构成水平方向，Z为垂直方向。对比图5A和图5B，可以看出，本发明的方法有效地填充了现有技术的D三角网中的空白区域，从而实现了对断层面约束的地层层面D三角网中层面和断层相交区域空隙的拟合和补充，建立了准确完整的三角网结构。

在本发明的另一个示例性实施例中，复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法也可按照顺时针方向构成有序边集。

综上所述，本发明的方法克服了由于断层的存在，导致基于空间断层面约束的地层层面D三角网在地层层面和断层面相交区域存在较大空隙，使得地层层面闭合插值难以控制曲面趋势的问题。本发明的优点包括：提出了一种新的D三角网扩展的边界区域拟合的方法，实现了对断层面约束的地层层面D三角网中层面和断层相交区域空隙的拟合和补充，建立了准确完整的三角网结构，为含有断层的复杂地区三维构造准确建模打下了基础，具有重要应用价值。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (2)

1.一种复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法，所述方法以D三角网算法来处理含逆断层的地层层面数据，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

在穿越逆断层的所有三角形中搜索未穿越逆断层的边，以搜索得到的边中同位于逆断层一侧的边按逆时针顺序构成第一有序边集，以搜索得到的边中同位于逆断层另一侧的边按逆时针顺序构成第二有序边集；

以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第一有序边集中的边，以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第二有序边集中的边，从而完成对复杂地质模型空间逻辑拓扑结构的构建，其中，

步骤A为：以第一或第二有序边集中的第一边为基础边，在该有序边集中寻找寻得边，所述寻得边为以该基础边的终点为起点且沿逆时针方向与该基础边夹角最小的边，以寻得边的终点为起点并以基础边的起点为终点形成补充边，从而以基础边、寻得边和补充边构成新的三角形；

步骤B为：在该有序边集中删除已处理的基础边及其寻得边，并将与补充边对应的孪生边添加到该有序边集的对应位置；然后，以孪生边作为新的基础边，并寻找与该新的基础边对应的寻得边，以形成与新的基础边对应的补充边，形成另一新的三角形，循环进行本步骤，完成对该有序边集中三角网的构建。

2.一种复杂地质模型空间逻辑拓扑构建方法，所述方法以D三角网算法来处理含逆断层的地层层面数据，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

在穿越逆断层的所有三角形中搜索未穿越逆断层的边，以搜索得到的边中同位于逆断层一侧的边按顺时针顺序构成第一有序边集，以搜索得到的边中同位于逆断层另一侧的边按顺时针顺序构成第二有序边集；

以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第一有序边集中的边，以步骤A和步骤B按先后顺序处理完第二有序边集中的边，从而完成对复杂地质模型空间逻辑拓扑结构的构建，其中，

步骤A为：以第一或第二有序边集中的最后一边为基础边，在该有序边集中寻找寻得边，所述寻得边为以该基础边的起点为终点且沿顺时针方向与该基础边夹角最小的边，以寻得边的起点为终点并以基础边的终点为起点形成补充边，从而以基础边、寻得边和补充边构成新的三角形；

步骤B为：在该有序边集中删除已处理的基础边及其寻得边，并将与补充边对应的孪生边添加到该有序边集的对应位置；然后，以孪生边作为新的基础边，并寻找与该新的基础边对应的寻得边，以形成与新的基础边对应的补充边，形成另一新的三角形，循环进行本步骤，完成对该有序边集中三角网的构建。