CN110879916B - 一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法及系统，属于碳酸盐岩沉积技术领域，解决了碳酸盐岩沉积模拟不够准确的问题。一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法，包括以下步骤：根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线。实现了更准确的碳酸盐岩沉积模拟。

Description

一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法及系统
技术领域
本发明涉及碳酸盐岩沉积技术领域，尤其是涉及一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法及系统。
背景技术
碳酸盐岩沉积体系是指主要发生在热带的陆架或海滩上，由于海水流体的作用而形成的沉积体系，海相碳酸盐岩地层分布区逐渐成为重要的油气勘探场所。
现有的碳酸盐岩沉积数值模拟技术大多是以碳酸盐岩产率与水深，波浪之间的关系来影响碳酸盐岩的沉积，但是这便导致在某些时候的碳酸盐岩会形成连片的沉积，而不能在沉积区域单独一块一块的沉积，这与实际的碳酸盐岩沉积不相符，使得其模拟不准确。
发明内容
本发明的目的在于至少克服上述一种技术不足，提出一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法及系统。
一方面，本发明提供了一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法，包括以下步骤：
根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；
根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；
以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；
根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线。
进一步地，所述碳酸盐岩沉积的速度，具体为，
G(z)＝Gm·tan(I0·exp(-z/k)Ik)，其中，z是水深，Gm为对应碳酸盐岩最大生长速度，I0为海面光照强度，k为消光系数，Ik为饱和光强。
进一步地，所述基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法还包括，根据实际需要模拟地区的面积，生成初始沉积面积的碳酸盐岩块，并根据最终沉积面积、初始沉积面积的碳酸盐岩以及生成时间步长，使碳酸盐岩块按时间步长均匀沉积。
进一步地，所述初始沉积面积、最终沉积面积分别为，根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积的40％～60％、140～160％。
另一方面，本发明还提供了一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟系统，包括平面网格形成模块、碳酸盐岩沉积类型标记模块、沉积区域生成模块以及碳酸盐岩块迁移模块，
所述平面网格形成模块，用于根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；
所述碳酸盐岩沉积类型标记模块，用于根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；
所述沉积区域生成模块，用于以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；
所述碳酸盐岩块迁移模块，用于根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线。
进一步地，所述沉积区域生成模块还用于，根据实际需要模拟地区的面积，生成初始沉积面积的碳酸盐岩块，并根据最终沉积面积、初始沉积面积的碳酸盐岩以及生成时间步长，使碳酸盐岩块按时间步长均匀沉积。
进一步地，所述初始沉积面积、最终沉积面积分别为，根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积的40％～60％、140～160％。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线；实现了更准确的碳酸盐岩沉积模拟。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1所述的基于生态圈的碳酸盐岩沉积示意图；
图3为本发明实施例1所述的平面网格的示意图；
图4为本发明实施例1所述的碳酸盐岩沉积区域。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的实施例提供了一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法，其流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；
根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；
以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；
根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线。
图2为基于生态圈的碳酸盐岩沉积示意图，不同深浅的颜色表示不同碳酸盐岩沉积，其中的碳酸盐岩有的是一片一片沉积，有的是一块一块沉积；
具体实施时，有6种碳酸盐岩沉积，根据水深的深浅，分别为Oolite(点滩)、Platform(台地)、Lagoon(泻湖)、Reef(生物礁)、Edge(台缘)、Slope(斜坡)；生态圈参数有三个，分为水深、温度(0-30度)、盐度(0-50％)；碳酸盐岩沉积类型与生态圈对应关系为，
Oolite对应水深0m-4m、温度15-30度、盐度20-50；Lagoon对应水深5m-6m、温度15-30度、盐度20-50；Platform对应水深为0m-6m、温度0-15度、盐度0-20或者水深7m-10m、温度0-30度、盐度0-50；Reef对应水深11m-18m、温度15-30度、盐度20-50；Edge对应水深11m-18m、温度0-15度、盐度0-20或者水深19m-30m、温度0-50度、盐度0-50；Slope对应水深31m以下；
在形成平面网格时，可根据实际需要模拟的地区的面积，形成一个平面网格图，所述平面网格的示意图，如图3所示，例如，实际需要模拟的地区(研究区)是400平方公里，那么生成一个横坐标(X)200个、纵坐标(Y)200个的网格，总共四百个网格，每个网格代表1平方公里的面积；
然后，根据生态圈参数，将网格所有对应生态圈参数的碳酸盐岩类型在网格标识(标记)出来，从符合条件X轴最小值作为起始点，符合条件的X轴最大值作为终点；将Y轴坐标和X轴坐标连续的区域连接起来，形成生态圈参数中各自碳酸盐岩沉积区域，所述碳酸盐岩沉积区域，如图4所示，图中最右边的深色区域为oolite、中间浅色区域为edge、左边的深色区域为slope；
在沉积区域中采用蒙特卡洛随机插值，生成与研究区数量相同的各类型碳酸盐岩点数；例如，实际研究区有两块oolite沉积，那么软件网格中，在符合oolite沉积的网格区域内会产生，两个oolite块点；不同类型的碳酸盐岩沉积区域可以用不同颜色来表示。
优选的，所述碳酸盐岩沉积的速度，具体为，
G(z)＝Gm·tan(I0·exp(-z/k)Ik)，其中，z是水深，Gm为对应碳酸盐岩最大生长速度，I0为海面光照强度，k为消光系数，Ik为饱和光强；
通常水深小于5m对应的生长速率为1-20mm/y，水深为10-20m对应为0.5-2.7mm/y；
优选的，所述基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法还包括，根据实际需要模拟地区的面积，生成初始沉积面积的碳酸盐岩块，并根据最终沉积面积、初始沉积面积的碳酸盐岩以及生成时间步长，使碳酸盐岩块按时间步长均匀沉积。
一个具体实施例中，初始的碳酸盐岩块点按照统计出的相应碳酸盐岩块面积比例，随机在网格的该碳酸盐岩点上按比例面积分布；
如统计出5个Reef块，1个大于10网格面积、3个在5至10网格面积之间，1个小于5个网格，则将这5个点随机按照这个面积比例个数分布到5个插值点上；
优选的，所述初始沉积面积、最终沉积面积分别为，根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积的40％～60％、140～160％。
最优的，所述初始沉积面积、最终沉积面积分别为，根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积的50％、150％；
一个具体实施例中，单个碳酸盐岩点的初始面积为研究区统计的该碳酸盐岩块面积(即根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积)的50％；按照实际研究区的该类型的碳酸盐岩块面积，以它面积的50％，作为初始插值点的面积对应到网格中；比如研究区两块oolite沉积，一个面积有10平方公里，一个面积有4平方公里，按照软件里面比例，就是一个两个黄色oolite，一个占10个格子黄色，一个占4个格子黄色，那么两个初始点分别一个占5个格子，一个占2个格子；
将研究区该碳酸盐岩块的面积的150％作为最终也是最大的沉积块，将最终面积与初始面积的差值按照时间步长均分，使得碳酸盐岩块按时间均匀沉积；也就是两个oolite最终一个会长成15个格子，一个会长成6个格子，而它们的格子扩大速度，按照模拟的时间步长进行平均。
在另一个具体实施例中，实现碳酸盐岩沉积的部分代码如下，
Figure BDA0002260677530000051
Figure BDA0002260677530000061
Figure BDA0002260677530000071
Figure BDA0002260677530000081
在生态参数中的碳酸盐岩块随海平面升降而迁移的问题上，可以通过前面连接出的各碳酸盐岩沉积区域(如Reef沉积区域)，将区域中水深最浅的也就是堆积最高的地方作为“脊线”；当海平面上升时，两侧碳酸盐岩块向“脊线”靠拢迁移，迁移的距离与Slope(即水深最深的沉积相)向边界迁移的距离一样；当海平面下降时，碳酸盐岩块远离“脊线”迁移，距离与Slope向内收缩的距离一样。
实施例2
本发明实施例提供一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟系统，5、包括平面网格形成模块、碳酸盐岩沉积类型标记模块、沉积区域生成模块以及碳酸盐岩块迁移模块，
所述平面网格形成模块，用于根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；
所述碳酸盐岩沉积类型标记模块，用于根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；
所述沉积区域生成模块，用于以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；
所述碳酸盐岩块迁移模块，用于根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线。
优选的，所述沉积区域生成模块还用于，根据实际需要模拟地区的面积，生成初始沉积面积的碳酸盐岩块，并根据最终沉积面积、初始沉积面积的碳酸盐岩以及生成时间步长，使碳酸盐岩块按时间步长均匀沉积。
优选的，所述初始沉积面积、最终沉积面积分别为，根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积的40％～60％、140～160％。
上述实施例1和实施例2中未重复描述之处可互相借鉴。
本发明提供了一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法及系统，通过根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线；上述技术方案实现了更准确的碳酸盐岩沉积模拟，使得碳酸盐岩在沉积区域内不再连片沉积，更加符合实际情况，能够更加准确的反映碳酸盐岩沉积原理和沉积过程。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；
根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；
以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；
根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线；
还包括，根据实际需要模拟地区的面积，生成初始沉积面积的碳酸盐岩块，并根据最终沉积面积、初始沉积面积的碳酸盐岩以及生成时间步长，使碳酸盐岩块按时间步长均匀沉积。
2.根据权利要求1所述的基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法，其特征在于，所述碳酸盐岩沉积的速度，具体为，
Figure QLYQS_1
，其中，z是水深，/>
Figure QLYQS_2
为对应碳酸盐岩最大生长速度，/>
Figure QLYQS_3
为海面光照强度，/>
Figure QLYQS_4
为消光系数，/>
Figure QLYQS_5
为饱和光强。
3.根据权利要求1所述的基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟方法，其特征在于，所述初始沉积面积、最终沉积面积分别为，根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积的40%~60%、140~160%。
4.一种基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟系统，其特征在于，包括平面网格形成模块、碳酸盐岩沉积类型标记模块、沉积区域生成模块以及碳酸盐岩块迁移模块，
所述平面网格形成模块，用于根据实际需要模拟地区的面积，按照预设比例，形成平面网格；
所述碳酸盐岩沉积类型标记模块，用于根据实际需要模拟地区的生态圈参数，将所述平面网格标记为相应的碳酸盐岩沉积类型；
所述沉积区域生成模块，用于以碳酸盐岩沉积的速度，生成与实际需要模拟地区相同点数的碳酸盐岩块，形成包括不同碳酸盐岩类型的沉积区域；
所述碳酸盐岩块迁移模块，用于根据实际海平面的上升或下降，使各类型碳酸盐岩沉积区域中的两侧碳酸盐岩块向脊线靠拢或远离脊线；
所述沉积区域生成模块还用于，根据实际需要模拟地区的面积，生成初始沉积面积的碳酸盐岩块，并根据最终沉积面积、初始沉积面积的碳酸盐岩以及生成时间步长，使碳酸盐岩块按时间步长均匀沉积。
5.根据权利要求4所述的基于生态的碳酸盐岩沉积数值模拟系统，其特征在于，初始沉积面积、最终沉积面积分别为，根据实际需要模拟地区的面积及预设比例获得面积的40%~60%、140~160%。
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