CN108805981A - 一种分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，该方法中每一条河道的产生均包括分步骤(1)：在三角洲前缘储层沉积范围内获取河道的沉积原点；分步骤(2)：形成河道充填体；分步骤(3)：将河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围中发育，在发育过程中判断是否分叉和汇流；以及分步骤(4)：判断河道占比。本发明所述方法解决了分支河道型三角洲前缘训练图像自动获取的问题，可以快速的将统计资料转化为数字模型，实现了河道的分叉与汇流。

Description

一种分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法

技术领域

本发明属于油气勘探开发技术领域，具体涉及一种分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法。

背景技术

三角洲储层蕴含大量油气，其中分支河道是主要储层，准确预测分支河道对于油气勘探开发具有重要意义。在水下，分支河道形态呈弯曲复杂的形态。传统的基于变差函数的建模方法由于只考虑两点空间相关性，只能刻画简单直线型关系而难以描述弯曲分支河道形态。新发展的多点地质统计学则通过空间多点联合刻画较好的再现分支河道蜿蜒形态特征。但是，多点地质统计学需要提前绘制出河道形态，从而方便其用多个点模版来抽取河道形态特征。这个绘制过程在多点建模中称之为训练图像的获得。目前，针对河流训练图像建立方法较为成熟。但是三角洲前缘分支河道由于存在相互汇聚和分叉的复杂特征，其自动建立尚不存在针对性方法，而手工绘制三维图像工作量大，效率低。因此，寻找一种自动建立分支河道型三角洲前缘储层训练图像的方法就成为当务之急。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，通过统计研究区分支河道的规模参数、形态参数、以及分叉和合并指数等数据特征，结合地质上对分支河道形成和分布的认识，设计一种自动模拟分支河道向湖区推进过程的方法，实现分支河道型三角洲前缘训练图像建立新方法。

为实现上述目的，本发明所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法中每一条河道的产生均包括

分步骤(1)：在三角洲前缘储层沉积范围内获取河道的沉积原点；

分步骤(2)：形成河道充填体；

分步骤(3)：将河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围中发育，在发育过程中判断是否分叉和汇流；以及

分步骤(4)：判断河道占比。

进一步地，所述三角洲前缘储层沉积范围的水平向受公式(1)所示边界函数控制，

其中，L_FW为三角洲前缘储层沉积范围的长度，B_FW为三角洲前缘储层沉积范围的宽度，w为供源通道宽度。

进一步地，所述分步骤(2)包括

(2.1)：确定河道的中线，并根据公式(2)所示的分叉概率函数计算中线上各节点的分叉概率

其中，C_v(x)为中线上各节点的曲率；

(2.2)：沿中线向前逐步刻画河道剖面的形态，所述河道剖面的形态受公式(3)或公式(4)所示的边界函数控制，

当a(x)≤0.5时：

当a(x)＞0.5时：

其中：a_(x)表示河道剖面上最大深度点在其河道宽度上的相对位置，W_(x)表示河道剖面的河道宽度，th表示河道剖面上的最大厚度。

进一步地，当河道为主河道时，所述沉积原点在物源处随机抽取。

进一步地，当河道为次级河道时，所述沉积原点选自上一级河道的分叉点。

进一步地，所述分叉点通过随机数判断获取或者根据输入的分叉阈值判断获取。

进一步地，所述分步骤(3)中判断是否汇流的过程包括

当所述河道与前期河道的重合部分大于等于所述河道高程的一半时，所述河道与前期河道汇流后灭亡；

当所述河道与前期河道的重合部分小于所述河道高程的一半时，所述河道继续延伸发育。

本发明的有益效果：

本发明所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法解决了分支河道型三角洲前缘训练图像自动获取的问题，可以快速的将统计资料转化为数字模型，实现了河道的分叉与汇流。能够获取多个等可能的训练图像，提高了多点建模的效率。

附图说明

图1为本发明所述分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法的实施步骤图；

图2为本发明所述三角洲前缘储层沉积范围的结构示意图；

图3为本发明生成分支河道的具体流程图；

图4为本发明刻画河道剖面形态的示意图；

图5为本发明实施例1生成的分支河道型三角洲前缘训练图像。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过和具体实施对本发明作进一步的详细描述。同时通过说明，本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

图1为本发明所述分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法的实施步骤图，具体地为：

第一步：研究区的分支河道形态参数统计，同时建立与研究区一致的地质网格模型，输入工区的物源方向。根据已有地质资料，统计分支河道的参数特征：(1)河道：最大、最小、平均宽度及宽度的变化范围，最大、最小、平均厚度，最大、最小、平均延伸距离，最大、最小、平均振幅；(2)分支河道分叉合并指数：在主物源方向，顺源统计分支河道分叉个数，以及分支河道合并次数，方位角；(3)河道比例：根据井资料计算河道在工区占比。

第二步：确定三角洲前缘储层沉积范围。

分步骤(1)：随机抽取三角洲沉积范围的长度L_FW，三角洲沉积范围的宽度B_FW，并输入研究区的三角洲沉积范围的厚度H_FW和供源通道宽度w，所述宽度B_FW所在的位置为长度L_FW的远端7/10处。

分步骤(2)：在公式(1)所示边界函数的控制生成水平向一侧的边界线，

其中，

分步骤(3)：将一侧的边界线相对于x轴进行镜像处理得到另一侧的边界线。

分步骤(4)：对沉积边界区域内进行相属性赋值填充，填充厚度H_FW，得到如图2所示的三角洲前缘储层沉积范围。

第三步：在三角洲前缘储层沉积范围内产生分支河道，形成训练图像。

所述分支河道包括主河道和次级河道。所述主河道为一级河道，其长度、宽度和厚度的分布范围区间较次级河道大。所述次级河道包括二级河道、三级河道、四级河道……，其中二级河道由一级河道分叉产生，三级河道由二级河道分叉产生，四级河道由三级河道分叉产生，以此类推。换句话说，每一次级河道均由上一级河道分叉产生。

本步骤包括主河道的产生和次级河道的产生，在每一条河道产生后，都需要判断是否满足河道占比，若大于等于河道占比，则生成训练图像，若小于河道占比，则继续循环产生下一条河道，循环产生的河道可以为主河道，也可以为次级河道。

每一条河道的产生均包括：

分步骤(1)：在三角洲前缘储层沉积范围内获取河道的沉积原点；

分步骤(2)：形成河道充填体；

分步骤(3)：将河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围中发育，在发育过程中判断是否分叉和汇流；

分步骤(4)：判断河道占比。

本步骤的具体流程图如图3所示，

主河道的产生

分步骤(1a)：在三角洲前缘储层沉积范围的近物源处随机获得主河道的沉积原点(x₀,y₀,z₀)。

分步骤(2a)：形成主河道充填体。

(2a.1)：随机抽取主河道的长度L，基础宽度W，最大厚度th、方位角θ等参数，每个节点上的河道宽度W(x)由基础宽度W加上随机变化值获得。

生成主河道的中线，并记录中线上每个点的坐标，通过公式计算主河道在各节点位置的曲率，其中表示相邻节点弧长，表示x轴和节点T_i处切线夹角：曲率确定后，根据公式(2)所示的分叉概率函数确定主河道中线上各节点位置的分叉概率，

(2a.2)：根据预定的步长，从主河道的近源端向远源端逐步向前刻画剖面形态，所述剖面形态根据河道宽度W(x)、最大厚度th及最大深度点在河道宽度上的相对位置a(x)确定，即由公式(3)或公式(4)所示的边界函数确定。

当a(x)≤0.5时：

当a(x)＞0.5时：

其中：而a(x)可由下式计算得到

其中为该河道中线上曲率绝对值的最大值。根据a(x)的计算值可以得到该剖面河道最大深度点在该剖面宽度上的相对位置。

图4为主河道中一个河道剖面的形态，其中S为该河道剖面上的最大深度点。

分步骤(3a)：将主河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围中发育(相属性赋值填充)，在发育过程中判断是否产生分叉和汇流。

(3a.1)将河道形态投掷到三角洲前缘储层沉积范围内。该步骤包括：

将河道形态平移至三角洲前缘储层沉积范围内，使河道中线的起点与沉积原点重合；

然后再进行方位角旋转；

其中，(x,y,z)为投掷前主河道充填体上任意一点的坐标，(x”',y”',z”')为将主河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围后与之对应的坐标。

(3a.2)在发育过程中判断主河道是否产生分叉和汇流

沿着河道中线节点往前推进，模拟河道发育生长过程，在主河道发育过程中，需要判断河道上各节点位置是否会产生分叉，若产生，则需要在分叉点上进行标记。判断分叉点的方法之一为：

根据产生的随机数与公式(2)计算的分叉概率p判断河道该节点处是否分叉，即

当fzc取值为1时，产生分叉，当fzc取值为0时，不产生分叉；rnd为产生的一个随机数，其取值范围为[0，1]。

判断分叉点的方法之二为：

当fzc取值为1时，产生分叉，当fzc取值为0时，不产生分叉；ρ(x,y)为平面上每个坐标位置处的分叉阈值，可以对每个节点位置进行指定赋值，赋值区间[0，1]。

在主河道发育过程中，还需要判断河道是否会产生汇流。当出现两条河道相遇时，需要判断当前河道是否与前期河道发生汇流。若当前河道与前期河道的重合部分大于等于当前河道高程的一半，则当前河道与前期河道汇流后灭亡；若当前河道与前期河道的重合部分小于当前河道高程的一半，则当前河道继续延伸发育。

(3a.3)当主河道发育至满足主河道长度或者到达三角洲前缘储层沉积范围边界时，主河道发育完成。

分步骤(4a)：判断河道占比

主河道发育完成后，计算当前的河道占比，如果满足输入门槛值，则模拟终止。如果未有达到给定的河道占比(即输入门槛值)，则开始产生次级河道。

次级河道的产生

所述次级河道依据“由高及低”，“由先及后”和“由近及远”的原则依次产生。

所谓“由高及低”，是针对不同级别的次级河道而言的，在分支河道中，级别顺序为主河道>二级河道>三级河道>四级河道>……，因此根据“由高及低”的原则，将会先产生次级河道中的二级河道，再产生次级河道中的三级河道，以此类推。

而所谓的“由先及后”是针对同级别的次级河道而言，即同级别次级河道产生的先后顺序根据它们上一级河道的产生顺序来排列。例如，在产生上一级河道时，二级河道A先产生，二级河道B后产生，则在产生本级河道时，二级河道A上的分叉点先产生三级河道，而二级河道B上的分叉点后产生三级河道。

至于“由近及远”，则是针对产生于同一个上一级河道的同级别次级河道而言，“近”和“远”是根据河道沉积原点(即上一级河道的分叉点)与上一级河道沉积原点的距离来判断的，河道沉积原点与上一级河道沉积原点距离近的先产生，河道沉积原点与上一级河道沉积原点距离远的后产生。例如，在上一级河道的二级河道A中，共有两个分叉点A1和A2，其中A1离二级河道A的沉积原点较近，A2离二级河道A的沉积点较远，则A1处先产生三级河道，A2处后产生三级河道。

综上所述，在主河道发育完成后，若不满足河道占比，则先产生二级河道，二级河道的产生过程如下：

分步骤(1b)：在三角洲前缘储层沉积范围的主河道分叉点中获得二级河道的沉积原点。二级河道沉积原点的获得遵循“由近及远”的原则。

分步骤(2b)：形成二级河道充填体。具体过程与分步骤(2a)基本相同。

分步骤(3b)：将二级河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围中发育(相属性赋值填充)，在发育过程中判断是否产生分叉和汇流。具体过程与分步骤(3a)基本相同。

分步骤(4b)：判断河道占比。

计算当下的河道占比，如果满足输入门槛值，则模拟终止。

如果未满足输入门槛值，则需要进行一次“同级分叉点遍历”的判断，即判断主河道上标记的分叉点是否均已发展成二级河道。若仍有未发育成二级河道的分叉点，则循环步骤(1b)至(4b)产生二级河道；若主河道上的分叉点已全部生成二级河道，则需要再进行一次“同级河道存在分叉”的判断，即确认二级河道上是否存在分叉点，如果存在，则继续生成三级河道，如果不存在，则返回产生新的主河道。

若继续产生三级河道，则可根据与分步骤(1b)至(4b)类似的方法生成若干条三级河道，其中三级河道沉积原点的获得遵循“由先及后”和“由近及远”的原则。

每一条三级河道产生后，均要进行一次河道占比判断，在占比不满足门槛值时，还要进行一次“同级分叉点遍历”的判断，在三级河道上的分叉点已全部生成三级河道，还要再进行一次“同级河道存在分叉”的判断。

依据本发明所述的方法，可以分级产生若干条河道，可以生成若干条分支河道，直到满足输入门槛值，则模拟终止，训练图像生成。

本发明所述的分支河道还包括汇流河道，但需要注意的是，汇流河道是由两条分支河道相遇产生，后期河道汇入前期河道中，因此不需要再从沉积原点开始产生新的河道，形成汇流河道。

第四步，输出分支河道型三角洲前缘训练图像。

实施例1

1.根据工区的实际情况确定训练图像的网格划分为100×100×20，原始网格点数目为200000个，网格尺寸为10(m)×10(m)×1(m)。其中三角洲前缘储层沉积范围的长度为950米，宽度为300米到900米，主河道长范围在800米到930米，主河道宽度90米到200米，主河道厚度9米到18米，次级河道长度150米到600米，次级河道宽度45米到160米，次级河道厚度5米到12米，次级河道与主河道夹角20度到40度，方位角2到30度。河道占比20％。

2.利用已有的测量数据，确定物源方向，判定三角洲前缘储层沉积范围，其中沉积区长度为950米，宽度为880米，供源通道宽度为300米，厚度为18米。

首先通过公式(1.1)确定三角洲前缘储层沉积范围水平向一侧的边界线，

再将一侧的边界线相对于x轴进行镜像处理得到另一侧的边界线，从而得到水平向两侧的边界线；最后对沉积边界区域内进行相属性赋值填充，填充厚度18米，得到三角洲前缘储层沉积范围。

3.从起始物源处获得主河道的沉积原点(1，48，2)，抽取主河道的长度为850米、基础宽度为102米、厚度为12米、以及方位角为2°。在基础宽度之上增加宽度变化范围得到每个节点位置处河道剖面的河道宽度W(x)＝{109,113,115,119,116,118,116,……}，产生主河道的中线，记录中线坐标为{(1，48)，(2，49)，(3，51)，……}。通过公式计算河道中线曲率，中线曲率集合{0.2275，0.2364，……}，其以坐标(11，51，2)处为例计算曲率，

然后根据分叉概率函数计算分叉概率p，

在坐标(11，51，2)处刻画河道剖面形态：

首先，计算

则

然后，根据公式(3.1)刻画该处河道的剖面形态

通过上式剖面形态函数获得坐标(11，51，2)处的河道剖面形态。对河道中线各个节点位置均重复此过程，以获得该主河道充填体。

4.将主河道充填体平移至三角洲前缘储层沉积范围内，并通过方位角进行旋转；

平移：

方位角旋转；

其中，(x,y,z)为投掷前主河道充填体上任一点的坐标，(x”,y”,z”)为将主河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围后与之对应的坐标。

5.对主河道充填体内部逐步进行填充，并依次判断主河道中线各个位置处的曲率是否可以发生分叉。以坐标(11，97，4)处为例，分叉概率为0.59417，在该位置产生一个随机数rnd＝0.42，rnd<p，因此产生分叉，记录发生分叉的坐标点，继续在主河道上寻找分叉点，至主河道末端。

在判断主河道分叉的同时，还要判断主河道是否存在汇流的情况。由于该河道为产生的第一条河道，因此未产生汇流。

之后，统计河道占比为5.24％，未达到输入门槛值，又因为主河道上存在分叉点，因此继续产生次级河道。

6.据主河道分叉点的顺序依次产生二级河道，第一个二级河道的沉积点为(11，97，4)，抽取该分支河道的长度、宽度、厚度等参数，按照与上述主河道类似的方式进行模拟。第一个二级河道完成后，计算河道占比为7.51％，不满足输入门槛值，且主河道上还存在分叉点，因此继续产生下一个二级河道。

7.当第一条主河道上的分叉点全部遍历后，得到河道占比为11.25％，计算二级河道上的分叉概率，均未产生分叉。开始产生第二条主河道，按照上述3至5的过程生成主河道，计算河道占比14.13％，仍然不满足输入门槛值，因此开始在第二条主河道上按照上述步骤6的过程产生新的次级河道。

8.第二条分支河道的第一个二级河道在坐标(87，72，4)处发生河道相遇，该河道与前期河道的重合部分为当前河道厚度的72.1％，因此该河道发生汇流，该二级河道终止汇流入前期河道。

9.经过多次河道的生成，最终河道占比达到20％，输出模拟结果，即为图5所示的分支河道型三角洲前缘训练图像。

Claims (7)

1.一种分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：每一条河道的产生均包括

分步骤(1)：在三角洲前缘储层沉积范围内获取河道的沉积原点；

分步骤(2)：形成河道充填体；

分步骤(3)：将河道充填体投掷到三角洲前缘储层沉积范围中发育，在发育过程中判断是否分叉和汇流；以及

分步骤(4)：判断河道占比。

2.根据权利要求1所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述三角洲前缘储层沉积范围的水平向受公式(1)所示边界函数控制，

其中，L_FW为三角洲前缘储层沉积范围的长度，B_FW为三角洲前缘储层沉积范围的宽度，w为供源通道宽度。

3.根据权利要求1所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述分步骤(2)包括

(2.1)：确定河道的中线，并根据公式(2)所示的分叉概率函数计算中线上各节点的分叉概率

其中，C_v(x)为中线上各节点的曲率；

(2.2)：沿中线向前逐步刻画河道剖面的形态，所述河道剖面的形态受公式(3)或公式(4)所示的边界函数控制，

当a(x)≤0.5时：

当a(x)＞0.5时：

其中：a_(x)表示河道剖面上最大深度点在其河道宽度上的相对位置，W_(x)表示河道剖面的河道宽度，th为河道剖面上的最大厚度。

4.根据权利要求1所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：当河道为主河道时，所述沉积原点在物源处随机抽取。

5.根据权利要求1所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：当河道为次级河道时，所述沉积原点选自上一级河道的分叉点。

6.根据权利要求5所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述分叉点通过随机数判断获取或者根据输入的分叉阈值判断获取。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的分支河道型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述分步骤(3)中判断是否汇流的过程包括

当所述河道与前期河道的重合部分大于等于所述河道高程的一半时，所述河道与前期河道汇流后灭亡；

当所述河道与前期河道的重合部分小于所述河道高程的一半时，所述河道继续延伸发育。