CN106483560A - 一种获取断裂的垂直断距的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取断裂的垂直断距的方法，所述方法包括以下步骤：获取地质层面构造数据，所述地质层面构造数据包含多个取样点的位置信息以及取样点对应的海拔高程数据值；获取断裂上的断距计算点位置；基于断距计算点位置以及所述取样点的位置信息分别确定所述断裂两侧与所述断距计算点位置对应的所述取样点；提取所述地质层面构造数据中所述取样点对应的所述海拔高程数据值；根据所述海拔高程数据值计算获取相应的垂直断距。与现有技术相比，根据本发明的方法可以获取更加精细的断裂的垂直断距；同时，本发明的方法执行简单，耗时低，使用本发明的方法获取垂直断距能够显著提高工作效率。

Description

一种获取断裂的垂直断距的方法

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，具体说涉及一种获取断裂的垂直断距的方法。

背景技术

沉积盆地中断裂活动过程与油气运聚息息相关。油气常常经由断裂疏导而进入圈闭之中，同时断裂也会在后续的活动中对油气藏起到破坏作用。

因此在油气勘探过程中，分析获取断裂活动情况尤其是断裂活动期次与油气成藏期之间的关系就变得十分重要。描述断裂活动具体情况的一个重要参数是断距。断距是断裂活动导致地层错开而形成同一地层上下盘之间的距离。通常在分析断裂活动时针对垂直水平面方向上的垂直断距进行分析。

垂直断距对于分析断裂活动强度、断裂活动期次以及断裂与油气的关系都具有重要的意义。垂直断距是通过将上下盘对应层面的构造数据相减而获得。在现有技术中，通常通过以下两种方法获取垂直断距：

方法一：

在过断裂的地震测线上，通过读取反射界面与断裂交汇的点的纵横坐标与地震双程反射时间值来在横跨某一断裂的测线上分别在断裂两侧成对地读取被断裂错开的同一反射界面的时间数据。如此沿着断裂的走向，逐条测线、成对地读取时间数据。在完成一个反射界面的所有断层两侧时间数据统计之后，再进行下一个反射界面所有断层两侧时间数据的统计。

通过统计获得的时间域的数据建立的速度场；然后将速度场转换为深度域的构造数据；最后将上下两盘的构造数据相减即获得垂直断距。如果测线与断裂并非正交，而是以一定的角度相交，此断距为视垂直断距，还需要转换成正交时的真正的垂直断距。

方法一的缺点：

按照方法一需要人工对一条断裂的多个层系进行构造数据的统计和断距计算，耗时长，工作效率低。

方法二：

基于地震数据体构造解释的最终成果的构造图的读取获取断裂两侧地层构造数据。

方法二的缺点：

基于构造图的读取只能获取较粗糙的纵横坐标和海拔高程值，不能支撑较精细的研究。另外，基于构造图的读取仍然需要人工执行，同样存在耗时长，工作效率低的问题。

综上，针对现有技术中获取垂直断距的方法存在的问题，需要一种新的获取断裂的垂直断距的方法。

发明内容

针对现有技术中获取垂直断距的方法存在的问题，本发明提供了一种获取断裂的垂直断距的方法，所述方法包括以下步骤：

获取地质层面构造数据，所述地质层面构造数据包含多个取样点的位置信息以及取样点对应的海拔高程数据值；

获取断裂上的断距计算点的位置；

基于所述断距计算点的位置以及所述取样点的位置信息分别确定所述断裂两侧与所述断距计算点对应的所述取样点；

提取所述地质层面构造数据中所述取样点对应的所述海拔高程数据值；

根据所述海拔高程数据值计算获取相应的垂直断距。

在一实施例中，在确定所述取样点的过程中：

沿垂直所述断距计算点对应的断裂走向的方向将所述断距计算点分别向断裂两侧平移特定距离以获取第一基准点以及第二基准点；

基于特定对应规则分别获取与所述第一基准点以及所述第二基准点对应的所述取样点从而分别确定所述断裂两侧与所述断距计算点对应的所述取样点。

在一实施例中，根据所述取样点与所述第一基准点或所述第二基准点之间的位置关系确定与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

在一实施例中，根据同一所述第一基准点或所述第二基准点对应的所有所述取样点的所述地层的海拔高程数据值计算获取所述基准点对应的断裂单侧的地层的海拔高程数据值。

在一实施例中，以所述第一基准点或所述第二基准点与所述取样点之间的距离为权重，对同一所述第一基准点或所述第二基准点对应的所有所述取样点的所述地层的海拔高程数据值进行加权平均以获取所述第一基准点或所述第二基准点对应的断裂单侧的地层的海拔高程数据值。

在一实施例中，以距离所述第一基准点或所述第二基准点最近的一个或多个所述取样点作为与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

在一实施例中，按照所述第一基准点或所述第二基准点与所述取样点间的距离由小到大依次选取特定个数的所述取样点，将选取出的所述取样点作为与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

在一实施例中，按照所述第一基准点或所述第二基准点与所述取样点间的距离由小到大依次选取3个所述取样点，将选取出的所述取样点作为与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

在一实施例中，基于所述第一基准点/第二基准点的坐标在所述地质层面构造数据中进行搜索以获取对应的所述取样点。

在一实施例中，基于所述断距计算点的坐标对所述地质层面构造数据进行范围限定以缩小搜索范围。

与现有技术相比，根据本发明的方法可以获取更加精细的断裂的垂直断距；同时，本发明的方法执行简单，耗时低，使用本发明的方法获取垂直断距能够显著提高工作效率。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例方法流程图；

图2是地质层面构造数据的平面地图上的视图；

图3是图2的局部放大图；

图4是塔里木盆地断裂分布示意图；

图5是根据本发明的方法制作的塔里木盆地志留系顶面构造图；

图6是根据本发明的方法获取的塔里木盆地志留系顶面垂直断距大小示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明提出了一种获取断裂的垂直断距的方法。接下来基于流程图详细描述本发明一实施例的执行流程。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在断裂上，同一地质层面沿断裂走向的垂直断距是不断变化的。为了获取断裂的活动情况，通常需要获取同一地质层面沿断裂走向上多个不同的位置点的垂直断距。因此，在计算具体的垂直断距之前需要确定需要获取垂直断距的位置点。

如图1所示，在本实施例中，首先需要执行步骤S112，获取取样位置数据。在取样位置数据中包含一个或多个需要计算获取垂直断距的位置点的位置信息。取样位置数据文件中最主要的数据就是横坐标和纵坐标，为保证位置的准确，在本实施例中，取样位置数据中还包含断裂所在层面的标识代号以及断裂的标识代号。进一步的，为便于数据处理，在本实施例中取样位置数据采用文本文件。

断距是断裂活动导致地层错开而形成同一地层上下盘之间的距离。因此，获取垂直断距的一个简单直接的方法就是将断裂两侧同一地层上下盘对应的海拔高程值相减。在本实施例中，从地质层面构造数据中提取海拔高程值。因此，如图1所示，执行本发明的方法还要执行步骤S111，获取地质层面构造数据。为便于数据处理，在本实施例中，地质层面构造数据采用文本文件。进一步的，优选经过精细网格化之后的地质层面构造数据文件。

在记录地质层面构造时，数据是采用数据点的方式存储的。即地质层面构造数据文件包含多个位置信息以及相应取样点对应的地质层面构造数据(地质层面构造数据包含多种不同类型的数据，在本发明中，主要应用到的是海拔高程数据值)。

将地质层面构造数据文件中的位置对应到平面地图上即如图2所示。在图2所表示的平面地图上，每个空心的圆点对应地质层面构造数据文件中的一个。对应每个空心圆点地质层面构造数据文件中均记录有相应的海拔高程值。

在平面地图上，一条断裂可以表示为一条曲线或线段。曲线或线段的长度就是断裂的长度，曲线或线段的延伸方向就是断裂的走向。如图2所示，在图2所表示的平面地图上，具有F1、F2、F3以及F4四条断裂。

本发明所要计算的是待分析断裂上具体位置处的垂直断距，因此在本实施例中接下来执行步骤S120，确定断距计算点位置，即根据取样位置数据确定待分析断裂以及待分析断裂上的需要计算垂直断距的断距计算点。在断裂F1上标注有7个实心黑点，其代表待分析断裂F1上需要计算相应垂直断距的7个断距计算点。

这里需要说明的是，在实际操作中，地质层面构造数据一般在构造成图过程中已经生成，断裂上取样点数据一般可以用断裂走向坐标数据代替，如果计划取较多的样点，可以通过加密断裂走向坐标数据点而获得，接下来主要针对单独的一个断距计算点描述其对应的垂直断距的计算获取过程。

由于断距计算点的分布是沿断裂的走向的，其具体的位置是基于断裂的具体情况确定的。然而地质层面构造数据文件中的取样点位置则是按照数据采集记录的具体情况确定的。因此不能保证对应断距计算点的位置必然存在取样点。这样也就不能基于断距计算点的位置直接从地质层面构造数据文件中直接获取相应的海拔高程数据值。

为解决上述问题，在本发明中基于断距计算点位置以及地质层面构造数据文件中取样点的位置信息分别确定断裂两侧与断距计算点位置对应的取样点进而获取相应的海拔高程数据值。为了分别获取断距计算点所对应的断裂两侧的取样点，在本实施例中首先将断距计算点分离为分别对应断裂两侧的第一基准点以及第二基准点。即在步骤S120之后执行步骤S131，确定基准点步骤。

具体的，在步骤S131中，沿垂直断距计算点对应的断裂走向的方向将断距计算点分别向断裂两侧平移特定距离以获取第一基准点以及第二基准点。平移距离基于断裂的规模确定，断裂规模越大，平移距离越大，这样就能保证平移后得到的第一基准点以及第二基准点分别落在断裂两侧。

如图3所示，图3将图2中F1断裂处的构造图进行了局部放大处理。图3中c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7为需要计算垂直断距的7个断距计算点。以断裂上准备求取断距的位置点(c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7)为端点，沿垂直于端点处断裂走向的方向向断裂的两侧各作一条长度平移距离的垂线。断裂两侧对应的垂线端点分别是s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7和n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7。s1、s2、s3、s4、s5、s6或s7即为对应c1、c2、c3、c4、c5、c6或c7的第一基准点；n1、n2、n3、n4、n5、n6或n7即为对应c1、c2、c3、c4、c5、c6或c7的第二基准点。

如图3中垂直断裂走向分别向断裂两侧平移断距计算点，可以通过如下算法计算获取第一基准点以及第二基准点的坐标：

断裂上取样位置点横坐标x向北侧盘移动后的新坐标为：x-D·sin(φ)；

断裂上取样位置点纵坐标y向北侧盘移动后的新坐标为：y+|D·cos(φ)|；

断裂上取样位置点横坐标x向南侧盘移动后的新坐标为：x+D·sin(φ)；

断裂上取样位置点纵坐标y向南侧盘移动后的新坐标为：y-|D·cos(φ)|。

其中x为断裂上取样点横坐标；y为断裂上取样点纵坐标；D为沿垂直于断裂走向方向平移的距离；φ为取样位置点与横坐标正轴方向夹角，φ＝arctan(相邻两点纵坐标y值之差/相邻两点横坐标x值之差)。

接下来就可以执行步骤S132，确定取样点步骤，分别确定第一基准点以及第二基准点对应的取样点。在步骤S132中，基于特定对应规则分别获取与第一基准点以及第二基准点对应的取样点从而分别确定断裂两侧与断距计算点位置对应的取样点。

然后就可以执行步骤S140，提取海拔高程数据值步骤，基于上述确定出的与第一基准点以及第二基准点对应的取样点提取地质层面构造数据中对应取样点的海拔高程数据值。

最后执行步骤S150，计算垂直断距步骤，根据海拔高程数据值计算获取相应的垂直断距。首先根据同一第一基准点或第二基准点对应的所有取样点的海拔高程数据值计算获取第一基准点或第二基准点对应的海拔高程数据值。然后求取第一基准点以及第二基准点的海拔高程数据值的差值的绝对值。上述获取到的绝对值即为所要计算的垂直断距。

在步骤S150中，为了尽可能的使获取到的垂直断距接近真实值，就要尽可能的使获取到的第一基准点以及第二基准点的海拔高程数据值接近真实值。

为了尽可能的使获取到的第一基准点以及第二基准点的海拔高程数据值接近真实值，在本实施例中，根据取样点与第一基准点或第二基准点之间的位置关系确定与第一基准点或所述第二基准点对应的取样点，从而使得获取的取样点的海拔高程数据值能够尽可能的接近第一基准点或第二基准点的实际海拔高程数据值。

具体的，在本实施例中，按照第一基准点或第二基准点与取样点间的距离由小到大依次选取特定个数的取样点，将选取出的取样点作为与第一基准点或第二基准点对应的取样点。以第一基准点或第二基准点与取样点之间的距离为权重，对同一第一基准点或第二基准点对应的所有取样点的海拔高程数据值进行加权平均以获取第一基准点或第二基准点对应的海拔高程数据值。

在本实施例中，每个第一基准点或第二基准点对应3个取样点。即在步骤S132中，按照第一基准点或第二基准点与取样点间的距离由小到大依次选取3个取样点。

进一步的，为简化操作，在准确度要求较低的场合也可以省去加权平均步骤。在本发明另一实施例中，以距离第一基准点或第二基准点最近的取样点作为与第一基准点或第二基准点对应的取样点。当距离第一基准点或第二基准点最近的取样点只有一个时，以该取样点对应的海拔高程数据值作为第一基准点或第二基准点的海拔高程数据值。当距离第一基准点或第二基准点最近的取样点有多个时，以上述多个取样点对应的海拔高程数据值的平均值作为第一基准点或第二基准点的海拔高程数据值。

这里需要指出的是，由于第一基准点或第二基准点的海拔高程数据值是由其对应的取样点的海拔高程数据值计算获取，并且在本实施例中确定对应的取样点时只限制取样点与第一基准点或第二基准点的距离。为了保证第一基准点或第二基准点对应的取样点与第一基准点或第二基准点落在断裂同一侧，步骤S131中的平移距离需要大于取样点的间距(地质层面构造数据中的网格间距)。

同时，当取样位置数据中包含多个需要计算获取垂直断距的位置点的位置信息时，为了保证每个断距计算点的独立性(防止出现多个第一基准点或第二基准点对应同样的取样点的情况)，断距计算点的间距需要大于取样点的间距。

为了减少工作量，在本实施例中，采用了自动搜索的方式获取第一基准点以及第二基准点对应的取样点。具体的即是基于第一基准点/第二基准点的位置坐标从地质层面构造数据中搜索符合上述位置关系的取样点坐标以确定取样点并进一步提取相应的海拔高程数据值。

为了减少搜索耗时以及搜索工作量，在进行搜索之前，本实施例还采用了限制搜索范围的手段。具体的，从第一基准点和第二基准点的位置坐标中找出横坐标、纵坐标的最大值和最小值，并将横坐标、纵坐标的最大值放大20％，横坐标、纵坐标的最小值缩小20％。将此坐标范围内的地质层面构造数据提取出来。如此处理，可以将包含所有断裂的地质层面构造数据缩小为仅包含一条断裂的地质层面构造数据。这样就缩小了搜索范围，提高了搜索效率。

与现有技术相比，根据本发明的方法可以获取更加精细的断裂的垂直断距；同时，本发明的方法执行简单，耗时低，使用本发明的方法获取垂直断距能够显著提高工作效率。

接下来基于一具体实际应用来说明本发明方法的执行过程以及计算效果。

以塔里木盆地志留系顶面垂直断距的计算过程为例。

塔里木盆地自震旦纪以来，经历了加里东、海西、燕山-印支和喜山期多个构造演化阶段，其中纵横交错的断裂形成于构造演化的不同阶段，有的断裂从基底断达地表，有的断裂仅发育在奥陶系及其以下的层系中。如图4所示，在众多断裂中有19条断裂是塔里木盆地的主干断裂。

为了计算获取志留系顶面被这19条断裂错开的垂直断距。需要首先准备志留系顶面构造数据体，此数据体通过盆地范围内地震剖面的解释、构建速度场而获得。如图5所示，图5为基于志留系顶面构造数据体制作的塔里木盆地志留系顶面构造图，该图既显示了志留系顶面的起伏状态，顶面在这19条断裂发育处被断开，志留系顶面此起彼伏的连续状态在断裂处被终止。

根据本发明的方法，有了志留系顶面构造数据体之后，还需要建立断距提取时的取样位置数据文件。图4中断裂上的点为设计的提取断距的位置点，这些点的位置是在断裂走向坐标数据基础上加密控制点而获得，这些点的具体位置都对应着具体的坐标值，表1是以阿恰西南侧断裂(图4中的编号为17的断裂)为例显示的10个点的具体坐标。表1中的第一例为从断裂的西北端到东南端，沿走向上10个位置点的顺序，走向上10个位置点的具体坐标坐标数值如表1中第二列和第三列所示。表1中的第五列是研究过程需要对断裂所作的编号标注。需要特别说明的是，表1中第4列显示统计的层面为志留系顶面，表示计划对志留系顶面进行构造数据取样的层面，在实际工作中根据所要提取哪一个层面的断距，在这一列中填写不同的层面。

表1

表2显示的是19条断裂的长度和沿其走向设计提取断距的点数信息。除阿恰西南侧断裂外，其余的18个断裂也同样建立类似表1的Excel文件，用于程序调用。

表2

当前期数据准备工作结束后，就可以根据本发明的方法，提取这19条断裂在志留系顶面造成的垂直断距。如图6所示，图6用图形的形式显示了19条断裂对志留系顶面造成的垂直断距大小(图6中的断裂分布与图4对应)。在图6上，将断裂用适当粗细的线条展现出来，并将垂直断距的数值投影其上，这样在平面图上显现出的断裂是具有颜色变化的色带。图中断距低值用冷色调，断距高值用暖色调。从图6可以看出，巴东2井、塘参1井以东的多条断裂，包括塔中隆起上的断裂以及满加尔拗陷周围的断裂(6满叁1井断裂、8塔中1号断裂、9塔中2号南侧断裂、10塔中2号北侧断裂、11塔中南缘断裂)，断距几乎为零，说明志留纪之后这些断裂基本没在活动。志留系顶面最大的垂直断距发生在13吐木休克断裂上，这里的断距高达3000m以上，说明志留纪以来这个断裂比较活跃。

基于上述过程以及最后的结果不难看出，与现有技术相比，根据本发明的方法可以获取更加精细的断裂的垂直断距；同时，本发明的方法执行简单，耗时低，使用本发明的方法获取垂直断距能够显著提高工作效率。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种获取断裂的垂直断距的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取地质层面构造数据，所述地质层面构造数据包含多个取样点的位置信息以及取样点对应的海拔高程数据值；

获取断裂上的断距计算点的位置；

基于所述断距计算点的位置以及所述取样点的位置信息分别确定所述断裂两侧与所述断距计算点对应的所述取样点；

提取所述地质层面构造数据中所述取样点对应的所述海拔高程数据值；

根据所述海拔高程数据值计算获取相应的垂直断距。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述取样点的过程中：

沿垂直所述断距计算点对应的断裂走向的方向将所述断距计算点分别向断裂两侧平移特定距离以获取第一基准点以及第二基准点；

基于特定对应规则分别获取与所述第一基准点以及所述第二基准点对应的所述取样点从而分别确定所述断裂两侧与所述断距计算点对应的所述取样点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述取样点与所述第一基准点或所述第二基准点之间的位置关系确定与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据同一所述第一基准点或所述第二基准点对应的所有所述取样点的所述地层的海拔高程数据值计算获取所述基准点对应的断裂单侧的地层的海拔高程数据值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以所述第一基准点或所述第二基准点与所述取样点之间的距离为权重，对同一所述第一基准点或所述第二基准点对应的所有所述取样点的所述地层的海拔高程数据值进行加权平均以获取所述第一基准点或所述第二基准点对应的断裂单侧的地层的海拔高程数据值。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，以距离所述第一基准点或所述第二基准点最近的一个或多个所述取样点作为与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，按照所述第一基准点或所述第二基准点与所述取样点间的距离由小到大依次选取特定个数的所述取样点，将选取出的所述取样点作为与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，按照所述第一基准点或所述第二基准点与所述取样点间的距离由小到大依次选取3个所述取样点，将选取出的所述取样点作为与所述第一基准点或所述第二基准点对应的所述取样点。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述第一基准点/第二基准点的坐标在所述地质层面构造数据中进行搜索以获取对应的所述取样点。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于所述断距计算点的坐标对所述地质层面构造数据进行范围限定以缩小搜索范围。