CN110967737B - 一种构造约束的初始模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种构造约束的初始模型构建方法，包括：步骤1：利用断层解释数据，将断层数据分布到三维数据体空间，生成离散断层面数据；步骤2：以离散断层面数据为约束，对层位数据进行插值，生成被断层分割的插值层位面数据；步骤3：以离散断层面数据和插值层位面数据为几何约束，沿线剖面或道剖面方向进行属性插值；步骤4：结合井数据，计算反演初始模型。本发明构造约束的初始模型构建方法通过在通常的初始模型构建方法中增加了断层解释数据的约束，减少构建初始模型过程中的工作量和复杂度，提高了建模效率，有效提高构造对模型影响，提高了模型精细度，即提高了建模精度。

Description

一种构造约束的初始模型构建方法

技术领域

本发明属于地震勘探领域，具体涉及一种构造约束的初始模型构建方法。

背景技术

叠后地震反演是利用地表观测地震资料，以井资料为约束，对地下地质结构和物理属性进行模拟和预测的过程。常规的叠后地震反演首先需要计算初始模型，然后在初始模型的基础上进行迭代求解，获取最优的反演结果。因此初始模型对反演结果有影响，有些特定的反演方法对模型的精度要求更高。当前通常的做法有两种，一种是不建立地质模型，直接通过层位面插值的方法，进行初始模型的构建，这种方法基本忽略断层的影响，因而会将断层上下盘上的相同层位直接连接，从而抹平断层影响，造成构造模糊地段，另一种是建立地质模型，这需要在三维空间内建立构造框架，不仅需要形成层位面或断层面，还需要分析拓扑关系，并形成网格包络，这种做法比较精确，是主流的发展方向，但是算法复杂度和工作量都比较大。叠后地震反演对模型的精确度有一定的要求，但是作为研究，可以在精确度和复杂度之间取一个平衡，在保证能获得较好效果的前提下，提高效率。因此，特别需要一种方法能够提高初始模型的精度和效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种初始建模精度高和效率高的构造约束的初始模型构建方法。

根据本发明的一方面，提出了一种构造约束的初始模型构建方法，包括：步骤1：利用断层解释数据，将断层数据分布到三维数据体空间，生成离散断层面数据；步骤2：以所述离散断层面数据为约束，对层位数据进行插值，生成被断层分割的插值层位面数据；步骤3：以所述离散断层面数据和所述插值层位面数据为几何约束，沿线剖面或道剖面方向进行属性插值；步骤4：结合井数据，计算反演初始模型。

优选的，步骤1包括：步骤101：针对任一断层，获取原始断层点、沿线剖面或道剖面上的断层线、断层线集合；步骤102：将所述断层线集合中所有的断层线中的原始断层点按时间排序；步骤103：将所述断层线集合中所有的断层线按每个断层线中的第一个点的线或道排序；步骤104：根据相邻断层线生成三角形条带，整个断层线集合生成断层面；步骤105：将所述断层面进行离散化得到离散断层面数据。

优选的，步骤2包括：步骤201：遍历所有断层，确定每个断层的所有断层线和层位的相交线的初始位置；步骤202：插值非相交区域的层位值；步骤203：获取相交区域处的层位值，得到被断层分割的插值层位面。

优选的，步骤202包括：步骤221：将每个断层包含的所有断层线中的交点连成相交线，放入相交线列表，并生成二维相交线列表；步骤222：沿线递增方向，按网格位置进行反距离加权插值，插值使用的公式为：

其中，d_i为两点平面距离，W_i为加权系数，z为高坐标，x为横坐标，y为纵坐标。

优选的，使用公式(1)进行层位值的插值，引入断层约束，所述断层约束满足的条件为：(1)插值点和相交线的距离大于R，确定插值点在非相交区域，其中，R为非相交区域的半径；(2)确保插值点和已知点位于任意二维相交线列表中的相交线同侧。

优选的，步骤203包括：步骤231：基于非相交区域插值的结果更新相交线位置；步骤232：设置非相交区域的新半径为原半径的一半；步骤233：根据新半径，插值非相交区域的层位值，将新半径作为原半径；步骤234：重复执行步骤231-233，直到非相交区域的新半径小于限定值；步骤235：在限定值范围内利用已知层位数据对相交区域进行线性插值。

优选的，步骤3包括：步骤301：为每个层位面生成辅助层位面，以使上下相邻的层位面被断层分割的上或下盘区域在二维上的投影覆盖位置相同；步骤302：利用所述辅助层位面对所述井数据进行分层；步骤303：利用所述辅助层位面沿线或道方向对地层进行分层和属性插值；步骤304：重复执行步骤301-303，对所有相邻层位构成的地层进行分层和属性插值。

优选的，计算层位分层点，根据所述层位分层点的分层索引，从井分层点中抽取当前分层索引对应的所有的井分层点放入井分层点集；根据反距离加权原理，利用井分层点的数据插值计算层位分层点的属性；保存所述地层的当前道的所有分层点属性数据。

优选的，步骤302包括以下步骤：步骤321：按顺序获取当前井位置对应的线号和道号，从断层线数组得到当前线号对应的断层线列表，判断井位置处是否存在断层线；步骤322：根据井分层点列表中的坐标，从井数据中获取对应属性值，存入对应的井分层点列表；步骤323：遍历所有井，计算得到每口井的井分层点，存入对应的井分层点列表。

优选的，步骤4包括：沿线遍历所有的分层点属性，对每道所述分层点属性的数据，根据数据体的时间间隔，利用相邻两个分层点对非分层点位置进行线性插值，将所有插值结果数据作为一道存入反演初始模型数据体。

本发明的有益效果在于：本发明通过在通常的初始模型构建方法中增加了断层解释数据的约束，减少构建初始模型过程中的工作量和复杂度，提高了建模效率，有效提高构造对模型影响，提高了模型精细度，即提高了建模精度。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的初始模型构建方法断层线构面示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层面离散化示意图。

图4a示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层约束层位进行插值的1-2步骤示意图。

图4b示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层约束层位进行插值的3-5步骤示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的层位延伸示意图。

图6a示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的层位分割示意图。

图6b示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割示意图。

图6c示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割对比图。

图7a示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割后的有效区域示意图。

图7b示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割后的有效区域对比图。

图7c示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层相交点的部位对数据道的划分起的作用的示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的构造约束井分层或地层分层。

图9示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的原始解释剖面。

图10示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的叠后反演初始模型剖面图。

图11示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的叠后反演初始模型数据体。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一种构造约束的初始模型构建方法，包括：步骤1：利用断层解释数据，将断层数据分布到三维数据体空间，生成离散断层面数据；步骤2：以离散断层面数据为约束，对层位数据进行插值，生成被断层分割的插值层位面数据；步骤3：以离散断层面数据和插值层位面数据为几何约束，沿线剖面或道剖面方向进行属性插值；步骤4：结合井数据，计算反演初始模型。

具体的，地震构造解释的过程，其实就是对地下的地震构造进行刻画的过程，在保证构造解释的结果的正确性的前提下，其结果事实上已经是地下构造的一个完整的描述，因此，充分利用构造解释的成果中所描述的信息，可以有效的降低对地质模型的依赖，在效果和效率之间获取平衡。连接解释得到的断层分段数据，将断层数据分布到三维数据体空间，获得离散断层面数据，对解释得到的层位数据进行插值，以散断层面数据和插值为约束，结合井数据，沿线剖面或道剖面方向进行属性插值，计算获得反演初始模型。

根据示例性的构造约束的初始模型构建方法通过在通常的初始模型构建方法中增加了断层解释数据的约束，减少构建初始模型过程中的工作量和复杂度，提高了建模效率，有效提高构造对模型影响，提高了模型精细度，即提高了建模精度。

作为优选方案，步骤1包括：步骤101：针对任一断层，获取原始断层点、沿线剖面或道剖面上的断层线、断层线集合；步骤102：将断层线集合中所有的断层线中的原始断层点按时间排序；步骤103：将断层线集合中所有的断层线按每个断层线中的第一个点的线或道排序；步骤104：根据相邻断层线生成三角形条带，整个断层线集合生成断层面；步骤105：将断层面进行离散化得到离散断层面数据。

具体的，针对任一断层Fault，设原始断层点为Point，沿线(或道)剖面上的断层线为Stick，断层线集合为StickSet；

步骤101：将断层线集合StickSet中所有的断层线Stick中的原始断层点Point按时间排序；

步骤102：将断层线集合StickSet中所有的断层线Stick按每个断层线 Stick中的第一个点的线或道排序；

步骤103：根据相邻断层线生成三角形条带StickBand，整个断层线集合生成断层面FaultFace；

根据已经排序的断层线集合StickSet，从中取相邻两个解释断层线 StickA或StickB，进行连接三角形，原则是邻近点相连构成三角形，方法描述如下：

第(1)步，设：断层线StickA＝{p1，p2，p3，…，pi，…，pn}，断层线 StickB＝{q1，q2，q3，…，qr，…，qm}；

第(2)步，计算断层线StickA中各点pi到p1的长度pLengthI，计算断层线StickB各点qr到q1的长度qLengthR；

第(3)步，比较线段p1q1和线段pnqm长度，选取长度小的一端为起始端，进行连接三角形；

第(4)步，从断层线StickA中取当前为连接的第一点pA，利用长度 pLengthA将点pA投影到断层线StickB为点pA’，将点pA’所在线段的端点qB，端点qC和点pA相连，生成三角形A-B-C；

第(5)步，将点qC利用长度qLengthC将点qC投影到断层线StickA为点qC’，将点qC’所在线段的端点pD，端点pE和点qC相连，生成三角形C-D-E；

第(6)步，如果断层线StickA上的点pA，点pD相连，连接点pA，点 pD和点qC生成三角形A-D-C；

如果点pA，pD之间存在多个点pAi(1<＝i<＝N)，按以下规则，依次连接：

step 1：连接点pA，点pA1，点qC生成三角形A-A1-C；

step 2：连接点pD，点pAN，点qC生成三角形D-AN-C；

step 3：遍历连接点pAi，点pAi+1，点qC生成三角形Ai-Ai+1-C。

第(7)步，依次循环执行(4)-(6)，直到断层线StickA或StickB中有一条断层线上所有点都已成为三角形的顶点，设这条断层线为StickB，并设断层线StickB中的最后一点为qX，此时断层线StickA中尚有点pYi(1<＝i<＝N) 未连接，断层线StickA中已经连接的最后一点为pZ，按以下规则，依次连接：

step 1：连接点pZ，点pY1，点qX生成三角形Z-Y1-X；

step 2：遍历连接点pYi，点pYi+1，点qX生成三角形Yi-Yi+1-X。

第(8)步，相邻断层线生成三角形条带StickBand结束；

第(9)步，根据以上方法遍历StickSet中所有相邻的断层线，生成断层面FaultFace。

步骤105：将断层面FaultFace离散化为离散断层面数据FaultData，并按线号进行重新整理，生成断层线数组FaultLineArray；

沿线或道递增方向，依次用线或道平面切割断层面FaultFace中相邻断层线的StickBand，生成断层线FaultLine，

方法描述如下：

第(1)步，设：相邻断层线为StickA或StickB，对应的三角形条带为 StickBand，断层线StickA＝{p1，p2，p3，…，pi，…，pn}，断层线StickB＝{q1， q2，q3，…，qr，…，qm}，以下以沿线方向切割，步长为1为例进行说明，沿道方向切割可以类推；

第(2)步，断层点p1的线号x1和断层点q1的线号x2之差是否为1，如果是1，无需切割，返回；

否则，使用具有线号x＝x1+1的平面Plane切割StickBand；

第(3)步，从三角形条带StickBand中取一个三角形A-B-C，分别计算 AB，AC，BC和平面的交点，采取以下方法：

step 1：计算点A(x1，y1，z1)，点B(x2，y2，z2)，点C(x3，y3，z3) 到线所在平面Plane的有向距离分别为d1，d2，d3；

step 2：如果两点距离同号，则在平面同侧，无交点，否则存在一个交点，直接利用插值公式计算出交点，设线段AB和平面Plane存在交点I，不失一般性，设d1<0，d2>0，则有交点I(x，y，z)：x＝x1+1，y＝y1+(-d1) 或(d2-d1)*(y2-y1)，z＝z1+(-d1)或(d2-d1)*(z2-z1)。

第(4)步，遍历三角形条带StickBand中所有三角形，生成所有交点列表，为减少后续计算量，对所有交点进行平直性检测，即判断点是否在前后两点所在的线段上，如果三点共线，则删除中间一个点，连接所有交点，生成新断层线FaultLine；

第(5)步，遍历断层面FaultFace中所有三角形条带StickBand，生成离散断层面数据FaultData，则FaultData在所有的线上都有断层线FaultLine 存在，可用于后续和层位面数据计算位置关系。

第(6)步，将离散断层面数据FaultData按线或道号进行重新整理，方法如下：

step 1：构建一个断层线数组FaultLineArray，数组中每一项都是一个断层线列表FaultLineList；

step 2：遍历离散断层面数据FaultData，对其中的每条断层线FaultLine，获取该断层线的线或道号，根据线或道号将断层线FaultLine存入 FaultLineArray中对应的断层线列表中。

作为优选方案，步骤2包括：步骤201：遍历所有断层，确定每个断层的所有断层线和层位的相交线的初始位置；步骤202：插值非相交区域的层位值；步骤203：获取相交区域处的层位值，得到被断层分割的插值层位面。

作为优选方案，步骤202包括：步骤221：将每个断层包含的所有断层线中的交点连成相交线，放入相交线列表，并生成二维相交线列表；步骤 222：沿线递增方向，按网格位置进行反距离加权插值，插值使用的公式为：

其中，d_i为两点平面距离，W_i为加权系数，z为高坐标，x为横坐标， y为纵坐标。

作为优选方案，使用公式(1)进行层位值的插值，引入断层约束，断层约束满足的条件为：(1)插值点和相交线的距离大于R，确定插值点在非相交区域，其中，R为非相交区域的半径；(2)确保插值点和已知点位于任意二维相交线列表中的相交线同侧。

作为优选方案，步骤203包括：步骤231：基于非相交区域插值的结果更新相交线位置；步骤232：设置非相交区域的新半径为原半径的一半；步骤233：根据新半径，插值非相交区域的层位值，将新半径作为原半径；步骤234：重复执行步骤231-233，直到非相交区域的新半径小于限定值；步骤235：在限定值范围内利用已知层位数据对相交区域进行线性插值。

具体的，层位解释数据，需要沿线(或道)方向依次计算断层线和层位相交线的初始所在位置，以该位置为约束，利用反距离加权方法，插值非相交区域的层位值，对于相交区域，使用逐步外推法进行求值。

具体描述如下：

步骤201：遍历所有断层，确定每个断层的所有断层线和层位的相交线的初始位置，对于每个断层，方法描述如下(以线方向为例，道方向类似)：

第(1)步，对于当前线号，从层位解释数据中抽取有效解释点集 HorSet＝{h1，h2，h3，…，hi，…，hn}，并从离散断层面数据FaultData 中得到当前线号对应的断层线FaultLine；

第(2)步，遍历有效解释点集HorSet，设相邻两点hE和点hF构成线段 EF，和断层线FaultLine求得交点P，则断层线FaultLine和层位交点位于点 hE和点hF之间，将信息Info＝{点hE道号，点hF道号，左交点P，右交点 P}(因为断层存在上下盘，所以需要两个交点，第一次迭代时，数据比较稀疏，误差较大，因此记录两个重复交点)，放入断层线FaultLine的关联信息 InitIntrLine中。

步骤202：插值非相交区域的层位值，非相交区域不受断层断距影响，即和存在断层和层位交线存在一定半径R，该半径R可以通过人工设定的平均断距获得。该区域可以直接通过反距离加权插值获得，方法描述如下：

步骤221：将步骤201中计算得到的每个断层包含的所有断层线中的交点P连成相交线IntrCurve，放入相交线列表IntrCurveList，并投影到二维平面，生成二维相交线列表IntrLineList；

步骤222：沿线递增方向，按网格位置进行反距离加权插值，公式：

其中，d_i为两点平面距离，W_i为加权系数，z为高坐标，x为横坐标，y 为纵坐标。

对于使用该公式进行层位值的插值，需要引入断层约束，设插值点P，已知点Q，方法描述如下：

step 1：确保点P在非相交区域，遍历二维相交线列表IntrLineList，计算点P和相交线IntrLine的距离大于R，因为是在二维平面计算，可以简化为计算道号之差；

step 2：确保点P和点Q位于任意二维相交线列表IntrLineList中的相交线L的同侧，直接使用线段PQ和相交线L求交进行判断。

步骤203：逐步外推相交区域处的层位值，方法描述如下：

步骤231：在步骤二非相交区域插值的结果基础上，更新相交线位置InitIntrLine’，方法和步骤一中的处理类似，但此时可以根据已知数据计算上下盘两条交线，描述如下：

step 1：对于当前线号，从层位解释数据中抽取有效解释点集 HorSet＝{h1，h2，h3，…，hi，…，hn}，并从离散断层面数据FaultData 中得到当前线号对应的断层线FaultLine；

step 2：遍历有效解释点集HorSet，设相邻两点hE和点hF构成线段 EF，和断层线FaultLine求得交点P，则断层线FaultLine和层位交点位于点 hE和点hF之间，记录信息Info＝{点hE道号，点hF道号}；

step 3：设点hE前一点为点hD，点hF后一点为点hG，利用射线DE 和层位点HorSet得到左交点P，利用射线GF和层位点HorSet得到右交点 Q，将信息Info＝{点hE道号，点hF道号，左交点P，右交点Q}，放入断层线FaultLine的关联信息InitIntrLine’中；

步骤232：在更新后的相交线InitIntrLine’基础上，设置非相交区域的新半径R’＝R或2，R为非相交区域的原半径

步骤233：根据新半径R’＝R或2，插值非相交区域的层位值，将新半径作为原半径；

步骤234：重复执行231-233，直到非相交区域的半径R’小于限定值F，比如5，该限定值可以人工设定。

步骤235：限定值表示在该值范围内，层位因为受到断距的影响，表现为线性变化，因此该范围内断层线和层位的相交位置不再变化，在限定值范围内可以利用已知层位数据对相交区域线性插值。

作为优选方案，步骤3包括：步骤301：为每个层位面生成辅助层位面，以使上下相邻的层位面被断层分割的上或下盘区域在二维上的投影覆盖位置相同；步骤302：利用辅助层位面对井数据进行分层；步骤303：利用辅助层位面沿线或道方向对地层进行分层和属性插值；步骤304：重复执行步骤301-303，对所有相邻层位构成的地层进行分层和属性插值。

作为优选方案，计算层位分层点，根据所述层位分层点的分层索引，从井分层点中抽取当前分层索引对应的所有的井分层点放入井分层点集；根据反距离加权原理，利用井分层点的数据插值计算层位分层点的属性；保存所述地层的当前道的所有分层点属性数据。

作为优选方案，步骤302包括以下步骤：步骤321：按顺序获取当前井位置对应的线号和道号，从断层线数组得到当前线号对应的断层线列表，判断井位置处是否存在断层线；步骤322：根据井分层点列表中的坐标，从井数据中获取对应属性值，存入对应的井分层点列表；步骤323：遍历所有井，计算得到每口井的井分层点，存入对应的井分层点列表。

具体的，通过前面两个处理，获得了所有断层面的离散数据，和所有层位面的离散数据，有这两个数据几何数据控制，原则上已经可以获得分层数据，但是考虑到分层数据依赖于相邻两层层位面，如果层位被断层切割，会造成层位面不完整，从而造成位置错误，因此首先要对已有的层位面数据进行一定的延伸处理。

说明1：为描述方便，以下描述只针对一套地层进行说明，即位置上下相邻的层位A和层位B，对于整个数据体，只需要对所有的地层进行遍历即可。

说明2：因为井数据(比如波阻抗)在深度域，解释数据在时间域，因此需要进行时间深度转换，属于常规做法，归入预处理中，具体转换方式不再描述，这里的井数据是转换之后的时间域井数据。

说明3：地层分层方式可以有：平行顶，平行底和等分方式，计算方法如下：

平行顶方式第i层：Z＝Z0+i*deltaZ，且Z<＝Z1，其中：Z0为顶坐标， Z1位底坐标，i为分层索引，deltaZ为分层高度；

平行底方式第i层：Z＝Z1-MaxZ+i*deltaZ，且Z>＝Z0，其中：Z0为顶坐标，Z1为底坐标，MaxZ为底层的最大高度，i为分层索引，deltaZ为分层高度；

等分方式第i层：Z＝Z0+i*(Z1-Z0)或nZ，其中：Z0为顶坐标，Z1为底坐标，nZ是分层数，i为分层索引。以下涉及分层的都以等分方式为例说明。

说明4：单道位置处如果存在断层线，则生成的辅助层位面被切割，会生成两套数据，因此在计算井分层点和层位分层点时会存在左或右两个列表，下面不再进行说明。

具体描述如下：

步骤301：为每个层位面生成辅助层位面。对断层切割形成断距而造成的层位面不完整，需要进行延伸，通过生成的辅助层位面，可以保证上下相邻的层位面被断层分割的上或下盘区域在二维上的投影覆盖位置相同，方法描述如下：

第(1)步，沿线方向遍历相邻层位面，对于当前线号，从每个层位解释数据中抽取有效解释点集HorSet＝{h1，h2，h3，…，hi，…，hn}，根据从上向下的顺序放入层位线列表HorLineList，并从断层线数组FaultLineArray 得到当前线号对应的断层线列表FaultLineList；

第(2)步，如果FaultLineList为空，表示当前线没有断层线，层位面数据完整，无需进行延伸，直接将数据存入辅助层位面中，如果存在断层线，则需要进行如下操作，方法描述如下：

step 1：遍历层位线列表HorLineList，每次取相邻的两条层位线 HorLineA和层位线HorLineB；

step 2：从断层线FaultLine中取出和层位线HorLineA的左右相交点A1 和相交点A2，取点A＝MAX(A1，A2)，点B＝MIN(A1，A2)，将层位线 HorLineA在左边线段延伸到点A，右边线段延伸到点B，存入辅助层位面中。对延伸点在对应位置处记录延伸标记ExtendFlag为true。对HorLineB 进行同样处理；

step 3：检测层位线HorLineA和层位线HorLineB是否和同一条断层线 FaultLine相交，如果不相交，则返回，否则为满足层位线HorLineA和层位线HorLineB存在的上下关系，需要调整层位线；

从断层线FaultLine中取出和层位线HorLineA的左右相交点A1和相交点A2，从断层线FaultLine中取出和层位线HorLineB的左右相交点B1和相交点B2，取点A＝MAX(A1，B1)，点B＝MIN(A2，B2)，将层位线HorLineA 和层位线HorLineB分别延伸到点A和点B，存入辅助层位面中。对延伸点在对应位置处记录延伸标记ExtendFlag为true。

步骤302：利用辅助层位面对井数据进行分层。根据分层方式计算井分层点：

第(1)步，按顺序获取当前井位置对应的线号和道号，从断层线数组FaultLineArray得到当前线号对应的断层线列表FaultLineList，判断井位置处是否存在断层线FaultLine，

情况1：如果不存在断层线，直接从相邻辅助层位面中抽取对应的层位点HA和HB，进行比例划分，将结果存入LayerPointListA；

情况2：如果存在断层线，说明区域比较复杂，需要判断层位点是否位于区域内部，对于不属于当前区域的层位点需要进行剔除，简单描述剔除点的依据：

原则1：起分割区域作用的线段有两种：

1，层位线，非延伸而形成的层位线任何时刻都起到分割区域的作用。

2，两端由断点构成的断层线段，在断点之间构成分割区域。断点可以是断层和上下盘层位线相交生成，也可以是断层分别和上下两个层位生成。单个端点是断点的断层线段不能起到分割区域的作用。

原则2：如果存在断层的上(下)盘，各自只会形成一个区域，当从区域内进入区域外，表示区域结束。

原则3：分层点是两个层位分界面造成的，因此第一个和最后一个点都是层位点。(这个层位点可以是延伸之后的点)。

原则4：当第一个点是层位延伸点时，层位点延伸标记ExtendFlag为真，表示该位置处的点处于本区域的外部，对于后续的层位延伸点，不改变已有的区域状态。

针对以上原则，遇到存在断层线的情况需要进行以下步骤：

step1：从相邻辅助层位面中抽取对应的层位点HA和层位点HB，进行比例划分得到层位分层点列表HLayerList；

step2：计算和所有相关的断层线FaultLine的断点列表FLayerList。每条断层线需要计算断层线和层位的交点，断层线和当前单道的交点。并根据剔除原则，如果断层线和层位的交点只有一个，则该段区域不构成分割线，这些交点无需存入FLayerList。因为已经将不能进行区域分割作用的断点去除，所以后续步骤中的所有断点都起到分割作用。

step3：合并分层点列表HLayerList和断点列表FLayerList中的点，排序后并放入区域列表LayerList；

step4：剔除区域外部点。根据层位点HA和HB中记录的延伸标记ExtendFlag，以及是否为断点，判断分层点是否需要剔除，方法描述如下：

sub1：剔除区域列表LayerList中第一个层位点之前和最后一个层位点之后的点；

sub2：设置标记DeleteFlag的值等于点HA的ExtendFlag，对区域列表 LayerList所有点进行遍历，每次遇到一个断点，DeleteFlag取反(真变假或者假变真)，剔除所有DeleteFlag为真处的点；

sub3：只保留其中的分层点，将断点剔除，将剩余的点分别根据情况放入左分层点列表LayerPointListA和右分层点列表LayerPointListB；

第(2)步，对根据井分层点列表中的坐标(主要是时间值)，从井数据中获取对应属性值，将Info＝{井名，分层序号，井分层点，时间值}存入对应的井分层点列表WellPointListA或WellPointListB；

第(3)步，遍历所有井，计算得到每口井的井分层点，放入列表 WellPointListA或WellPointListB；

步骤303：利用辅助层位面对地层进行分层和属性插值。分层和插值过程沿线(或道)方向进行，单道进行计算，具体描述如下：

第(1)步，计算分层点。按顺序获取当前位置的线号和道号，从断层线数组FaultLineArray得到当前线号对应的断层线列表FaultLineList，判断该位置处是否存在断层线FaultLine，该步骤操作和井分层点计算类似：

情况1：如果不存在断层线，直接从相邻辅助层位面中抽取对应的层位点HA和HB，进行比例划分，将结果存入HorLayerListA；

情况2：如果存在断层线，本步操作原则请参照井分层点计算中存在断层线的情况，同样需要进行以下步骤：

step1：从相邻辅助层位面中抽取对应的层位点HA和层位点HB，进行比例划分得到层位分层点列表HLayerList；

step2：计算和所有相关的断层线FaultLine的断点列表FLayerList。每条断层线需要计算断层线和层位的交点，断层线和当前单道的交点。并根据剔除原则，如果断层线和层位的交点只有一个，则该段区域不构成分割线，这些交点无需存入FLayerList。因为已经将不能进行区域分割作用的断点去除，所以后续步骤中的所有断点都起到分割作用。

step3：合并分层点列表HLayerList和断点列表FLayerList中的点，排序后并放入区域列表LayerList；

step4：剔除区域外部点。根据层位点HA和HB中记录的延伸标记 ExtendFlag，以及是否为断点，判断分层点是否需要剔除，方法描述如下：

sub1：剔除区域列表LayerList中第一个层位点之前和最后一个层位点之后的点；

sub2：设置标记DeleteFlag的值等于点HA的ExtendFlag，对区域列表 LayerList所有点进行遍历，每次遇到一个断点，DeleteFlag取反(真变假或者假变真)，剔除所有DeleteFlag为真处的点；

sub3：只保留其中的分层点，将断点剔除，将剩余的点分别根据情况放入左分层点列表HorLayerListA和右分层点列表HorLayerListB；

第(2)步，对层位分层点插值。

step1：根据层位分层点的分层索引，从井分层点WellPointListA或WellPointListB中抽取当前分层索引对应的所有的井分层点放入 WellLayerPointList。

step2：根据前面所述的反距离加权原理，利用井分层点的数据插值计算层位分层点的属性，对于同一口井的分层点因为断层而存在重复点的情况，选取其中水平距离较近的点参与运算。

step3：将该套地层的当前道的所有分层点属性数据保存。

步骤304：重复执行步骤301-303，对所有相邻层位构成的地层进行分层和属性插值。

作为优选方案，步骤4包括：沿线遍历所有的分层点属性，对每道所述分层点属性的数据，根据数据体的时间间隔，利用相邻两个分层点对非分层点位置进行线性插值，将所有插值结果数据作为一道存入反演初始模型数据体。

具体的，已经完成了整个数据体的所有地层的分层点的属性值计算，后续只需要对分层点之间的数据进行线性插值。沿线遍历所有的分层属性点，对每道数据，根据数据体的时间间隔，利用相邻两个分层点对非分层点位置进行线性插值，将结果数据作为一道存入反演初始模型数据体。

实施例

图1示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的流程图。

如图1所示，构造约束的初始模型构建方法，包括：

步骤1：利用断层解释数据，将断层数据分布到三维数据体空间，生成离散断层面数据；

步骤1包括步骤101-105：

步骤101：针对任一断层，获取原始断层点、沿线剖面或道剖面上的断层线、断层线集合；

步骤102：将断层线集合中所有的断层线中的原始断层点按时间排序；

步骤103：将断层线集合中所有的断层线按每个断层线中的第一个点的线或道排序；

步骤104：根据相邻断层线生成三角形条带，整个断层线集合生成断层面；

步骤105：将断层面进行离散化得到离散断层面数据。

步骤2：以离散断层面数据为约束，对层位数据进行插值，生成被断层分割的插值层位面数据；

步骤2包括步骤201-103：

步骤201：遍历所有断层，确定每个断层的所有断层线和层位的相交线的初始位置；

步骤202：插值非相交区域的层位值；

步骤202包括步骤221-222：

步骤221：将每个断层包含的所有断层线中的交点连成相交线，放入相交线列表，并生成二维相交线列表；

步骤222：沿线递增方向，按网格位置进行反距离加权插值，插值使用的公式为：

其中，d_i为两点平面距离，W_i为加权系数，z为高坐标，x为横坐标， y为纵坐标。

其中，使用公式(1)进行层位值的插值，引入断层约束，断层约束满足的条件为：(1)插值点和相交线的距离大于R，确定插值点在非相交区域，其中，R为非相交区域的半径；(2)确保插值点和已知点位于任意二维相交线列表中的相交线同侧。

其中，使用公式(1)进行层位值的插值，引入断层约束，断层约束满足的条件为：(1)插值点和相交线的距离大于R，确定插值点在非相交区域，其中，R为非相交区域的半径；(2)确保插值点和已知点位于任意二维相交线列表中的相交线同侧。

步骤203：获取相交区域处的层位值，得到被断层分割的插值层位面。

步骤203包括步骤231-235：

步骤231：基于非相交区域插值的结果更新相交线位置；

步骤232：设置非相交区域的新半径为原半径的一半；

步骤233：根据新半径，插值非相交区域的层位值，将新半径作为原半径；

步骤234：重复执行步骤231-233，直到非相交区域的新半径小于限定值；

步骤235：在限定值范围内利用已知层位数据对相交区域进行线性插值。

步骤3：以离散断层面数据和插值层位面数据为几何约束，沿线剖面或道剖面方向进行属性插值；

步骤3包括步骤301-304：

步骤301：为每个层位面生成辅助层位面，以使上下相邻的层位面被断层分割的上或下盘区域在二维上的投影覆盖位置相同；

步骤302：利用辅助层位面对井数据进行分层；

步骤302包括步骤321-323：

步骤321：按顺序获取当前井位置对应的线号和道号，从断层线数组得到当前线号对应的断层线列表，判断井位置处是否存在断层线；

步骤322：根据井分层点列表中的坐标，从井数据中获取对应属性值，存入对应的井分层点列表；

步骤323：遍历所有井，计算得到每口井的井分层点，存入对应的井分层点列表。

步骤303：利用辅助层位面沿线或道方向对地层进行分层和属性插值；

其中，计算层位分层点，根据层位分层点的分层索引，从井分层点中抽取当前分层索引对应的所有的井分层点放入井分层点集；根据反距离加权原理，利用井分层点的数据插值计算层位分层点的属性；保存地层的当前道的所有分层点属性数据。

步骤304：重复执行步骤301-303，对所有相邻层位构成的地层进行分层和属性插值。

步骤4：结合井数据，计算反演初始模型。

其中，步骤4包括：沿线遍历所有的分层点属性，对每道所述分层点属性的数据，根据数据体的时间间隔，利用相邻两个分层点对非分层点位置进行线性插值，将所有插值结果数据作为一道存入反演初始模型数据体。

图2示出了根据本发明的一个实施例的初始模型构建方法断层线构面示意图。图3示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层面离散化示意图。图4a示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层约束层位进行插值的1-2步骤示意图。图4b示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层约束层位进行插值的3-5步骤示意图。图5示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的层位延伸示意图。图6a示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的层位分割示意图。图6b示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割示意图。图6c示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割对比图。图7a示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割后的有效区域示意图。图7b示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的断层分割后的 有效区域对比图。图8示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始 模型构建方法的构造约束井分层或地层分层。图9示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的原始解释剖面。图10示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构建方法的叠后反演初始模型剖面图。图11示出了根据本发明的一个实施例的构造约束的初始模型构 建方法的叠后反演初始模型数据体。

如图2所示，步骤1到步骤7演示了相邻的两条断层解释线构造三角形条的过程，步骤1是通过比较线段ac和线段bd的长度，选择执行的起点，步骤2到步骤6是依次辗转将当前的断层线上的点投影到另一条断层线上，图上投影点为p，连接附近的三角形，直到一条断层线上的所有点都连接完毕，步骤7是将已经连接完成的断层线上的最后一个点和另一条断层线上的剩余点相连，完成所有的三角形条。步骤8是所有断层的断层线连接成面的效果。

如图3所示，是断层面离散化的示意图，左边是一个线剖面和三角形条中每个三角形求得交点的过程，连接交点生成一条新的断层线，右边是断层面和范围内的所有线剖面生成断层线的结果。

如图4a和图4b所示，图中的步骤1到步骤5演示了利用反距离加权对层位面上的点进行插值的过程，图的左边一列是三维的示意图，右边一列是对应的点在二维上的投影示意图。步骤1是通过断层线两边的层位点连线和断层线求交生成断点，连接所有断点生成一条相交线，并设定这条相交线的两边半径为R的区域为相交区域。步骤2是以相交区域为约束，对层位进行散点插值。步骤3是以插值后的层位数据，利用外推方式，和断层线求交，断层上下盘的层位分别外推，生成两条相交线，并将设定相交线的两边半径为R/2的区域的相交区域，图中的二维示意图只简化显示了断层右半边的区域。步骤4和步骤2类似，是以相交区域为约束，对层位进行散点插值。步骤5是多次迭代之后，根据设定，任务相交区域受断距影响，对层位只起线性作用，对非相交区域的边界进行外推之后直接生成最终交线的过程，同样上下盘各自生成一条交线。

如图5所示，图中左右两列分别显示了层位分别遇到正断层和逆断层的延伸结果。分别列出了同一层位的上下盘边界的延伸和相邻层位上下盘对应区域的延伸状况。

如图6a、图6b和图6c所示，图6a显示了层位对区域的分割，图中黑点表示可以起到分割作用的点，白点表示不能起到分割作用的点。图6b显示了断层对区域的分割，图中用黑点显示了断层和层位的交点，同时也标识了一道数据和断层的交点，和断层的交点中，黑点表示可以起到分割作用的点，白点表示不能起到分割作用的点。图6c是图6b的对比图，对于两张图中最上的一个断层线，如果该断层线的底部没有和层位相交，则会造成对应的相交点从原来的可以分割区域转变为不能起到分割作用。

如图7a和图7b所示，图7a是在图6b的基础上进行，用箭头标示了和上下层位的交点，同时用粗线显示了分层点的有效区域，对于数据道b，可以看出被断层分割成了两个有效区域，图7b是在图6c的基础上进行，同样是对比图，显示了因为断层没能起到分割作用，从而数据道b’没有能够分割成两个有效区域，而应该整体考虑。图7c是显示了断层的相交点的三个部位对数据道的划分起的作用，用箭头标示了和上下层位的交点，同时用粗线显示了分层点的有效区域。

如图8所示，简单的示意了遇到正断层和逆断层的情况。

如图9-图11所示，是基于构造约束的初始模型构建技术的实际应用，利用某地区的实际解释数据进行了初始模型构建。图9是原始解释数据剖面，可以看到层位和断层构造，图10是最终结果的对应原始剖面的初始模型剖面，图11是构建的整个初始模型的数据体。从这三张图的对比，可以看到断层信息得到了很好的保留，说明构造约束是起作用的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种构造约束的初始模型构建方法，其特征在于，包括：

步骤1：利用断层解释数据，将断层数据分布到三维数据体空间，生成离散断层面数据；

步骤2：以所述离散断层面数据为约束，对层位数据进行插值，生成被断层分割的插值层位面数据；

步骤3：以所述离散断层面数据和所述插值层位面数据为几何约束，沿线剖面或道剖面方向进行属性插值；

步骤4：结合井数据，计算反演初始模型；

其中，步骤1包括：

步骤101：针对任一断层，获取原始断层点、沿线剖面或道剖面上的断层线、断层线集合；

步骤102：将所述断层线集合中所有的断层线中的原始断层点按时间排序；

步骤103：将所述断层线集合中所有的断层线按每个断层线中的第一个点的线或道排序；

步骤104：根据相邻断层线生成三角形条带，整个断层线集合生成断层面；

步骤105：将所述断层面进行离散化得到离散断层面数据。

2.根据权利要求1所述的初始模型构建方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤201：遍历所有断层，确定每个断层的所有断层线和层位的相交线的初始位置；

步骤202：插值非相交区域的层位值；

步骤203：获取相交区域处的层位值，得到被断层分割的插值层位面。

3.根据权利要求2所述的初始模型构建方法，其特征在于，步骤202包括：

步骤221：将每个断层包含的所有断层线中的交点连成相交线，放入相交线列表，并生成二维相交线列表；

步骤222：沿线递增方向，按网格位置进行反距离加权插值，插值使用的公式为：

其中，d_i为两点平面距离，W_i为加权系数，z为高坐标，x为横坐标，y为纵坐标。

4.根据权利要求3所述的初始模型构建方法，其特征在于，使用公式(1)进行层位值的插值，引入断层约束，所述断层约束满足的条件为：

(1)插值点和相交线的距离大于R，确定插值点在非相交区域，其中，R为非相交区域的半径；

(2)确保插值点和已知点位于任意二维相交线列表中的相交线同侧。

5.根据权利要求2所述的初始模型构建方法，其特征在于，步骤203包括：

步骤231：基于非相交区域插值的结果更新相交线位置；

步骤232：设置非相交区域的新半径为原半径的一半；

步骤233：根据新半径，插值非相交区域的层位值，将新半径作为原半径；

步骤234：重复执行步骤231-233，直到非相交区域的新半径小于限定值；

步骤235：在限定值范围内利用已知层位数据对相交区域进行线性插值。

6.根据权利要求1所述的初始模型构建方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤301：为每个层位面生成辅助层位面，以使上下相邻的层位面被断层分割的上或下盘区域在二维上的投影覆盖位置相同；

步骤302：利用所述辅助层位面对所述井数据进行分层；

步骤303：利用所述辅助层位面沿线或道方向对地层进行分层和属性插值；

步骤304：重复执行步骤301-303，对所有相邻层位构成的地层进行分层和属性插值。

7.根据权利要求6所述的初始模型构建方法，其特征在于，

计算层位分层点，根据所述层位分层点的分层索引，从井分层点中抽取当前分层索引对应的所有的井分层点放入井分层点集；

根据反距离加权原理，利用井分层点的数据插值计算层位分层点的属性；

保存所述地层的当前道的所有分层点属性数据。

8.根据权利要求6所述的初始模型构建方法，其特征在于，步骤302包括以下步骤：

步骤321：按顺序获取当前井位置对应的线号和道号，从断层线数组得到当前线号对应的断层线列表，判断井位置处是否存在断层线；

步骤322：根据井分层点列表中的坐标，从井数据中获取对应属性值，存入对应的井分层点列表；

步骤323：遍历所有井，计算得到每口井的井分层点，存入对应的井分层点列表。

9.根据权利要求1所述的初始模型构建方法，其特征在于，步骤4包括：

沿线遍历所有的分层点属性，对每道所述分层点属性的数据，根据数据体的时间间隔，利用相邻两个分层点对非分层点位置进行线性插值，将所有插值结果数据作为一道存入反演初始模型数据体；

其中，步骤1包括：

步骤101：针对任一断层，获取原始断层点、沿线剖面或道剖面上的断层线、断层线集合；

步骤102：将所述断层线集合中所有的断层线中的原始断层点按时间排序；

步骤103：将所述断层线集合中所有的断层线按每个断层线中的第一个点的线或道排序；

步骤104：根据相邻断层线生成三角形条带，整个断层线集合生成断层面；

步骤105：将所述断层面进行离散化得到离散断层面数据。

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