CN108805982B - 一种分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分流河道‑河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，该方法包括在(1)确定三角洲前缘储层沉积范围；(2)在三角洲前缘储层沉积范围内产生分流河道；(3)在分流河道的主河道终止处产生河口坝。本发明所述方法解决了分流河道‑河口坝型三角洲前缘训练图像自动获取的问题，可以快速的将研究区的调研结果与地质库统计数据结合，转化为针对实际区数字化的训练图像，为之后的多点地质统计建模提供较为准确地地质模式库，大大降低了多点建模的难度。

Description

一种分流河道-河口坝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，具体涉及一种分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法。

背景技术

传统的基于变差函数的两点统计建模方法，在陆相沉积储层三维地质模型建立上发挥了巨大作用，有力推动了油藏描述向精细、定量化方向发展。然而，两点变差函数很难刻画储层复杂形态(如弯曲的河道)，必须依赖多个空间点联合来精细描述储层形态与空间配置关系。多点地质统计学得以建立和发展，它通过多点模板(数据样板)扫描训练图像(概念化的定量地质模型)获得多点概率，预测待估点处可能的沉积模式。近20年发展了多种多点地质统计学方法，如Snesim、Simpat、Filtersim、Dispat(distance-based MPS)、Smps(skeleton-based MPS)、基于位置的多点地质统计学建模方法等。但如何获取训练图像仍是一个难题，尤其是获取三角洲前缘非平稳储层的训练图像。

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流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，通过统计研究区扇体、河道、坝体的规模参数及分布特征，结合基于目标的模拟算法以及沉积过程的思路，实现分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像的自动生成。

为实现上述目的，本发明所述的分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，包括以下步骤，

(1)确定三角洲前缘储层沉积范围；

(2)在三角洲前缘储层沉积范围内产生分流河道；

(3)在分流河道的主河道终止处产生河口坝。

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，所述分流河道中每条河道的分叉概率通过公式(2)确定，

其中，C_v(x)为曲率。

进一步地，所述分流河道中每条河道的剖面形态受公式(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，所述河口坝的形态受公式(5)所示的水平向形态函数和公式(6)所示的纵向形态函数控制，

其中，L为所述河口坝的长度，B为所述河口坝的宽度，H为所述河口坝的厚度，

进一步地，所述河口坝的形态生成包括：先产生半个河口坝的形态，再将半个河口坝的形态进行镜像处理，从而得到整个河口坝的形态。

进一步地，所述半个河口坝的形态根据公式(7)或者公式(8)获得，

本发明的有益效果：

本发明所述的分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法解决了分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像自动获取的问题，可以快速的将研究区的调研结果与地质库统计数据结合，转化为针对实际区数字化的训练图像，为之后的多点地质统计建模提供较为准确地地质模式库，大大降低了多点建模的难度。

附图说明

图1为本发明所述分流河道-河口坝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示意图；

图3为本发明刻画河道剖面形态的示意图；

图4为本发明所述半个河口坝的形态的示意图；

图5为本发明所述半个河口坝的形态过最大深度点的水平切片示意图；

图6为本发明所述半个河口坝的形态过最大深度点的纵切片示意图；

图7为本发明所述半个河口坝的形态过最大深度点的横切片示意图；

图8为本发明所述河口坝的形态示意图；

图9为本发明实施例1获得的分流河道-河口坝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为本发明所述分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法的步骤图，输入工区的物源方向。

第一步：研究区的分流河道形态参数统计，同时建立与研究区一致的地质网格模型

根据已有资料，统计三角洲前缘储层沉积范围、河道、坝体的参数特征。

(1)三角洲前缘储层沉积范围：最大宽度、最小宽度、延伸距离、张开角度、最大厚度，最小厚度。

(2)河道：最大、最小、平均宽度，最大、最小、平均厚度，最大、最小、平均延伸距离。

(3)坝体：最大、最小、平均长度，最大、最小、平均宽度，最大、最小、平均厚度，最大、最小、平均下倾角度。

(4)坝体占比。

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流河道。

所述分流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。

第三步的具体流程如下：

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处在该剖面宽度上的相对位置。

图3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，在分流河道中，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别河道的产生顺利来排列。例如，在产生上一级别河道时，二级河道A先产生，二级河道B后产生，则二级河道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，在上一级别河道的二级河道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，在分流河道的主河道终止处产生河口坝。

分步骤(1)：抽取河口坝的长L、宽B、厚H、方位角θ₁、下倾角β₁、n等参数。以主河道的终止处作为河口坝开始产生的沉积原点(x₁，y₁，z₁)。

分步骤(2)：产生河口坝；

方法一：

根据公式(5)得到河口坝xy平面一侧的边界线，

其中，

将f(x)相对于x轴做镜像处理得到xy平面另一侧的边界线，从而得到河口坝水平向的边界范围。

然后根据公式(6)得到河口坝xz平面一侧的边界线，从而得到三条边界线组成的半个河口坝的骨架线，

其中，

再根据公式(7)得到如图4所示的半个河口坝的形态，Q为最大深度点。图5-7为过最大深度点Q的相应切片示意图。

将半个河口坝的形态相对于xy平面做镜像处理，得到另半个河口坝的形态，从而得到如图8所示的整个河口坝的形态。

对形态内部进行相属性赋值填充，得到河口坝。

方法二：

根据公式(6)得到河口坝xz平面一侧的边界线，

其中，

将g(x)相对于x轴做镜像处理得到xz平面另一侧的边界线，从而得到河口坝纵向的边界范围。

根据公式(5)得到河口坝xy平面一侧的边界线，从而得到三条边界线组成的半个分流砂坝的骨架线，

其中，

再根据公式(8)得到半个河口坝的形态，

将半个河口坝的形态相对于xz平面做镜像处理，得到另半个河口坝的形态，从而得到整个河口坝的形态。

对形态内部进行相属性赋值填充，得到河口坝。

分步骤(3)：将河口坝投掷到三角洲前缘储层沉积范围内。具体地：所述分步骤(3)包括：

将河口坝平移至三角洲前缘储层沉积范围内，使河口坝的近源端点与沉积原点(x₁，y₁，z₁)重合；

然后进行方位角旋转；

之后再进行下倾角旋转；

其中，(x,y,z)为投掷前河口坝上任意一点的坐标，(x”',y”',z”')为将河口坝投掷到三角洲前缘储层沉积范围后与之对应的坐标。

分步骤(4)：判断河口坝是否产生汇流。

当河口坝与河道相遇时，需要判断河口坝是否与前期河道发生汇流。若河口坝与前期河道的重合部分大于等于前期河道高程的一半，则前期河道汇流后灭亡；若河口坝与前期河道的重合部分小于前期河道高程的一半，则不影响前期河道的延伸发育。

分步骤(5)：计算河口坝占比。

计算河口坝占比，若达到输入门槛值则模拟终止，若未达到输入门槛值则循环第三步至第四步，直到河口坝占比满足输入门槛值。

第五步，输出分流河道-河口坝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400×400×20，原始网格点数目为3200000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2400米，宽度为300米到1600米，河道长度400米到900米，宽度40米到80米，厚度8到15米。河口坝长度270米到340米，河口坝砂坝宽度80到200米，河口坝厚度10到20米，方位角0到15度、下倾角0到5度，河口坝占比15％。

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1900米，最大宽度为1400米，最小宽度为300米，厚度为17米。

首先通过公式(1.1)确定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17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(1，181，3)，抽取主河道的长度为750米，宽度为63米，厚度为12米，方位角10°。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)＝{63,67,76,75,76,76,……}，产生主河道的中线，记录中线坐标为{(1,181,3),(2,185,3),(3,192,3),(4,193,3),……}。通过公式

计算河道中线曲率，中线曲率集合{0.025,-0.091,-0.555,……}，其

以中线坐标(27，196，3)处为例计算曲率，

在中线坐标(27，196，3)处，

在坐标(27，196，3)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(27，196，3)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(27，196，3)处为例，根据曲率得分叉概率为0.533，产生一个随机数rnd＝0.251，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。

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(27，196，3)，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。若二级河道上存在分叉点，则在二级河道完成后，产生三级河道。当该分流河道上不再有分叉点产生时，该条分流河道完成模拟。

7.在主河道的终止处(191，185，3)产生河口坝，抽取分流砂坝长280米、宽120米、厚11米，抽取该分流砂坝的方位角7°、下倾角3°。

根据已获取的河口坝沉积位置及河口坝的形态参数进行河口坝形态刻画：抽取n＝0.75，计算得m＝0.792；

根据公式(5.1)得到河口坝xy平面一侧的边界线，

将f(x)相对于x轴做镜像处理得到xy平面另一侧的边界线，从而得到河口坝水平向的边界范围。

然后根据公式(6.1)得到河口坝xz平面一侧的边界线，从而得到三条边界线组成的半个河口坝的骨架线，

再根据公式(7)得到半个河口坝的形态，

将半个河口砂坝的形态相对于xy平面做镜像处理，得到另半个河口坝的形态，从而得到整个河口坝的形态。

对形态内部进行相属性赋值填充，得到河口坝。

8.将河口坝投掷到三角洲前缘储层沉积范围中，并对获取的河口坝进行角度旋转，

平移：

方位角旋转：

下倾角旋转：

其中，(x,y,z)为投掷前河口坝内任意一点的坐标，经平移、旋转后得到河口坝在三角洲前缘储层沉积范围内对应的坐标(x”',y”',z”')。

9.计算河口坝占比为5.36％，重新抽取主河道沉积点(1，352，3)以上述类似方式产生河道及河口坝，最终经过三次主河道的产生，形成三个河口坝，河口坝占比达到15％，输出模拟结果。

Claims (6)

1.一种分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)进行研究区的分流河道形态参数统计，同时建立与研究区一致的地质网格模型；

(2)确定三角洲前缘储层沉积范围；

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)在三角洲前缘储层沉积范围内产生分流河道；所述分流河道包括主河道和次级河道；主河道为一级河道，次级河道包括二级河道、三级河道、四级河道，以此类推，下一级河道由上一级河道产生；

①获取沉积原点，其中主河道的沉积原点在三角洲前缘储层沉积范围的近物源处随机获得，次级河道的沉积原点在三角洲前缘储层沉积范围的主河道分叉点中获得；

②形成河道填充体并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产生分叉和汇流；

③计算河道占比

如果满足输入门槛值，则模拟终止；

如果不满足输入门槛值：对于主河道，则开始产生次级河道；对于次级河道，则判断上一级河道上标记的分叉点是否均已发展成当前级别河道，判断结果为否则继续产生其他当前级别河道，否则进一步判断当前级别河道上是否存在分叉点，若存在则产生下一级河道，否则返回产生新的主河道；

(4)在分流河道的主河道终止处产生河口坝；

①抽取河口坝的长L、宽B、厚H、方位角θ₁、下倾角β₁；②以主河道的终止处作为河口坝开始产生的沉积原点(x₁，y₁，z₁)，产生河口坝；③将河口坝投掷到三角洲前缘储层沉积范围内；④判断河口坝是否产生汇流；⑤计算河口坝占比，若达到输入门槛值则模拟终止，若未达到输入门槛值则循环③至④，直到河口坝占比满足输入门槛值；

(5)输出分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像。

2.根据权利要求1所述的分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述分流河道中每条河道中线上各节点的分叉概率通过公式(2)确定，

其中，C_v(x)为河道中线上各节点的曲率。

3.根据权利要求2所述的分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述分流河道中每条河道的剖面形态受公式(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。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述河口坝的形态受公式(5)所示的水平向形态函数和公式(6)所示的纵向形态函数控制，

其中，L为所述河口坝的长度，B为所述河口坝的宽度，H为所述河口坝的厚度，

5.根据权利要求4所述的分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述河口坝的形态生成包括：先产生半个河口坝的形态，再将半个河口坝的形态进行镜像处理，从而得到整个河口坝的形态。

6.根据权利要求5所述的分流河道-河口坝型三角洲前缘训练图像建立方法，其特征在于：所述半个河口坝的形态根据公式(7)或者公式(8)获得，

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