CN113658333A - 一种基于等值面抽取的地质体建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等值面抽取的地质体建模方法，属于地震正演属性建模技术领域，包括：依据每个二维剖面上的地质解释结果，选取一定数量的控制点，构造轮廓线，并据此构造二维属性函数。根据剖面位置将这些属性点映射到三维空间中，将它们插值为一个连续的三维数据体，然后再调用B样条插值算法对体数据进行插值处理，最后只需要利用三维等值面抽取算法，抽取属性数据体的0等值面，等值面内部包络的区域即为对应的地质体区域，从而完成了复杂地质体的建模，获得三维中的闭合曲面模型。此方法具有很强的鲁棒性，可以克服交叉轮廓线不吻合的问题，效率较高，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及地震正演属性建模技术领域，尤其是涉及一种基于等值面抽取的地质体建模方法。
背景技术
地震正演模拟技术广泛应用于地震勘探的采集、处理和解释，对于观测系统的设计优化、处理参数提取以及解释方案的验证发挥了重要的作用。但地震正演模拟的结果好坏取决于子波选取、观测系统定义、属性建模和正演模拟数值解法等多个方面。其中建立可靠的二维/三维属性模型(包括纵波速度、横波速度、密度、饱和度、孔隙度等)，是地震正演模拟和数值分析至关重要且不可避免的环节。但是，目前自主研发的地震正演模拟软件由于属性模型的建立大都基于层状模型，难以满足复杂地表、断块和砂体等复杂地质构造的需求，缺少高效的属性建模方法与工具，已经成为地震正演技术推广应用的瓶颈。
现有技术中，CN107221028A公开了一种由地震解释数据得到的空间离散点重构地质体闭合曲面的方法，包括：输入地震解释的地质体的离散点数据；数据正则化；B-样条拟合、重采样；创建空间离散点法向量场；法向量方向一致化处理；求解泊松方程；提取等值面；拉普拉斯平滑；网格细分；反正则化；输出重建的泊松曲面。CN106324668A公开了一种基于双变地质建模技术的薄储层地震正演模拟方法，可以实现构建2m以下的薄储层，并能够开展2m以下薄储层的地震正演模拟，使地震模拟的成果能够更好地被用来解决实际面临的薄储层识别难的问题。
但是，现有技术中，未考虑在三维建模过程中，如何解决复杂轮廓线模型的重构问题。简单模型中三维地质体在不同剖面上只有唯一的轮廓线，通过将相邻剖面的轮廓线连接起来，就可以构造出三维地质体模型，常用算法有：最短对角线和最大体积方法。当空间轮廓线存在一对多或者多对多情况时，轮廓线重构就变得复杂起来，此时往往通过添加分支信息来完成重构，分支信息包括分支点、分支曲线和分支轮廓，添加的分支信息应该考虑实际的地质矿体的分支点位置。如何解决上述问题，现有技术并未有相关文献记载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于等值面抽取的地质体建模方法，以解决现有技术中未考虑复杂地质体建模过程中，用户给出的交叉轮廓线不吻合的问题，从而达到提高建模效率。
本发明提出一种基于等值面抽取的地质体建模方法，1.一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，数据解释；将地下二维地质剖面剖分成一定形状的物性单元，通过改变物性单元的物性，拟合采集到的地球物理数据，获得多个二维地质剖面的解释结果；
S2，确定控制点；求取所有相邻物性单元之间的物性梯度，变化梯度大于一定阈值的剖分单元的中心点作为控制点；
S3，构造属性函数；将每个二维地质体剖面上的所有控制点按照顺序依次连接，形成轮廓线，构造所有二维地质体剖面上的属性函数；
S4，三维插值处理；结合与二维剖面的位置对应关系，将步骤S3获得的所有轮廓线和属性函数映射到三维空间，并进行插值处理，形成三维空间内的属性体数据；
S5，构造等值面数据；应用等值面提取技术，抽取属性数据体的0等值面数据；
S6，利用等值面数据绘制等值面；在找到了三维属性体数据和等值面相交的中间图元后，需要将找到的中间图元连接起来形成一个面，生成的面即为绘制的等值面；
S7：生成地质块体；在建模软件中输入了轮廓线数据和等值面数据之后，通过构造四维函数得到剖面上点的坐标值和属性值，生成地质块体，完成地质建模。
优选的，所述S1中采集到的地球物理数据为地震数据。
优选的，所述S1中物性单元的物性为纵波速度。
优选的，所述S1中的物性单元形状为三角形或矩形。
优选的，如采用三角剖分，则每个物性单元有三个顶点，相邻三个物性单元之间共用一个顶点；若采用矩形剖分，则每个物性单元有四个顶点，相邻四个物性单元之间共用一个顶点。
优选的，所述S2中控制点的个数大于3。
优选的，所述S3函数构造方法为：使得位于轮廓线上顶点的属性值为0，位于轮廓线内部的顶点属性值小于0，而位于轮廓线之外的顶点属性值大于0。
优选的，所述S4中采用B样条插值算法进行插值处理。
优选的，所述S6中绘制等值面的方法还可以通过找到的等值面上的数据点，进行三角剖分后显示的面即为等值面。
优选的，所述S6中的中间图元形状为三角面片。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
第一，本发明并非通过用户认为给定的轮廓线进行地质体建模，而是分别通过多个二维剖面的地质解释结果，选取一定数量的控制点，这些控制点都是物性的变化梯度较大的区域，最有可能代表地质体和背景地质体的分界面，比认为给定轮廓线更准确，更可靠。
第二，本发明基于等值面抽取的闭合曲面构建方法具有很强的鲁棒性，在真实的三维地质建模过程中，由于地质体通常很复杂，为了有效地描述模型，用户可能会给出一些相互交叉的轮廓线，但是轮廓线在交叉处可能存在一定误差，本发明通过控制点的选取，后依据二维地质剖面解释的结果，进行插值处理，可以很好地克服交叉轮廓线不吻合的问题，而且建模效率较高，可以达到快速属性建模的目的，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明复杂闭合体构造方法流程图；
图2为本发明在地质剖面解释的复杂地质体轮廓线；
图3为本发明找到的中间三角形面片图元；
图4为本发明三维复杂地质体属性体模型。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图4所示，本发明公开了一种基于等值面抽取的地质体建模方法，包括：在每个二维剖面上的地质解释结果，选取一定数量的控制点，构造轮廓线，构造的轮廓线如图2所示。依据轮廓线构造二维属性函数，使得位于轮廓线上顶点的属性值为0，位于轮廓线内部的顶点属性值小于0，而位于轮廓线之外的顶点属性值大于0。根据剖面位置将这些属性点映射到三维空间中，将它们插值为一个连续的三维数据体，然后再调用B样条插值算法对体数据进行插值处理，最后只需要利用三维等值面抽取算法，抽取属性数据体的0等值面，等值面内部包络的区域即为对应的地质体区域，从而完成了复杂地质体的建模，获得三维中的闭合曲面模型。此方法具有很强的鲁棒性，可以克服交叉轮廓线不吻合的问题，效率较高，实用性强。
此方法的详细流程图如图1。
以SJH地区三维块体模型数据为例实现方式如下：
第一步，数据解释。在三维块状地质体建模之前，在SJH工区采集了多条测线的地震数据，分别对每条测线的地球物理数据进行地质解释。每条测线的数据对应一个二维地质剖面，对某条测线地震数据进行解释时，将二维地质剖面通过三角剖分或矩形剖分成多个细小物性单元，每个物性单元内的物性是均匀的。如采用三角剖分，则每个物性单元有三个顶点，相邻三个物性单元之间共用一个顶点；若采用矩形剖分，则每个物性单元有四个顶点，相邻四个物性单元之间共用一个顶点。通过不断改变每个物性单元的纵波速度，拟合采集到的地球物理数据。以此类推，获得每条测线对应的二维地质剖面的解释结果。
第二步，确定控制点。每个二维地质体剖面上，都存在多个目标地质体与背景地质体的分界面的控制点，这些控制点均是通过地质剖面解释结果获得的，例如求取所有相邻物性单元之间的物性梯度，变化梯度大于一定阈值的剖分单元的中心点作为控制点，表示目标地质体与背景地质体之间的临界点。为了形成封闭的二维空间，这里的控制点的个数大于3。
第三步，构造属性函数。将每个二维地质体剖面上的所有控制点按照顺序依次连接，形成轮廓线，构造该二维地质体剖面上的属性函数，使得位于轮廓线上的顶点的属性值为0，位于轮廓线内部的顶点的属性值小于0，而位于轮廓线之外的顶点属性值大于0。以此类推，构造所有二维地质剖面的属性函数。
第四步：三维插值处理。结合与二维剖面的位置对应关系，将步骤三获得的所有轮廓线和属性函数映射到三维空间。但步骤三中仅在离散的二维剖面上构造了属性函数，形成的三维数据体在空间上连续性较差，因而需要进行插值处理，形成三维空间内的属性体数据。本发明采用B样条插值算法对属性函数进行处理。
第五步：构造等值面数据。应用等值面提取技术，抽取属性数据体的0等值面数据。
第六步：利用等值面数据绘制等值面。在常用的图形处理技术中，用拼接起来的三角形对平面进行表示，所述绘制等值面的方法有两种,第一种方法为在找到了三维属性体数据和等值面相交的中间图元后，需要将找到的中间图元(形状为三角面片)连接起来形成一个面，生成的面即为绘制的等值面，如图3所示；第二种方法为将找到的等值面上的数据点进行三角剖分后显示的面即为等值面。
第七步：生成地质块体。如图4所示，复杂地质体建模输入的数据为地质剖面轮廓线数据和等值面数据，在输入了轮廓线数据和等值面数据之后，通过构造四维函数得到剖面上点的坐标值和属性值，也就生成三维属性体数据，从而生成了地质块体，完成了地质建模。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，数据解释；将地下二维地质剖面剖分成一定形状的物性单元，通过改变物性单元的物性，拟合采集到的地球物理数据，获得多个二维地质剖面的解释结果；
S2，确定控制点；求取所有相邻物性单元之间的物性梯度，变化梯度大于一定阈值的剖分单元的中心点作为控制点；
S3，构造属性函数；将每个二维地质体剖面上的所有控制点按照顺序依次连接，形成轮廓线，构造所有二维地质体剖面上的属性函数；
S4，三维插值处理；结合与二维剖面的位置对应关系，将步骤S3获得的所有轮廓线和属性函数映射到三维空间，并进行插值处理，形成三维空间内的属性体数据；
S5，构造等值面数据；应用等值面提取技术，抽取属性数据体的0等值面数据；
S6，利用等值面数据绘制等值面；在找到了三维属性体数据和等值面相交的中间图元后，需要将找到的中间图元连接起来形成一个面，生成的面即为绘制的等值面；
S7：生成地质块体；在建模软件中输入了轮廓线数据和等值面数据之后，通过构造四维函数得到剖面上点的坐标值和属性值，生成地质块体，完成地质建模。
2.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S1中采集到的地球物理数据为地震数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S1中物性单元的物性为纵波速度。
4.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S1中的物性单元形状为三角形或矩形。
5.根据权利要求4所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，如采用三角剖分，则每个物性单元有三个顶点，相邻三个物性单元之间共用一个顶点；若采用矩形剖分，则每个物性单元有四个顶点，相邻四个物性单元之间共用一个顶点。
6.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S2中控制点的个数大于3。
7.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S3函数构造方法为：使得位于轮廓线上顶点的属性值为0，位于轮廓线内部的顶点属性值小于0，而位于轮廓线之外的顶点属性值大于0。
8.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S4中采用B样条插值算法进行插值处理。
9.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S6中绘制等值面的方法还可以通过找到的等值面上的数据点，进行三角剖分后显示的面即为等值面。
10.根据权利要求1所述的一种基于等值面抽取的地质体建模方法，其特征在于，所述S6中的中间图元形状为三角面片。
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