專利名稱：一種使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程科學(xué)技術(shù)中的三維地學(xué)模擬技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體地說是一種使用工程鉆孔數(shù)據(jù)自動(dòng)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，該方法針對(duì)地質(zhì)鉆探所探測(cè)到的地層層面數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以解決沉積地層系統(tǒng)中不連續(xù)的地層層面數(shù)據(jù)加密插值重構(gòu)時(shí)的所遇到的各種難題。
背景技術(shù)：
地質(zhì)體的三維建模與可視化是當(dāng)前地球信息科學(xué)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)?；谌S地學(xué)模擬技術(shù)構(gòu)建的三維地質(zhì)實(shí)體模型能夠直觀形象的展現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象的邊界條件以及地質(zhì)體內(nèi)部的各種地質(zhì)構(gòu)造，增強(qiáng)地質(zhì)分析的直觀性和準(zhǔn)確性。三維地質(zhì)實(shí)體模型已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)體的幾何表示、地質(zhì)屬性參數(shù)空間不均一性的可視化分析、數(shù)值模擬模型的前處理和后處理等眾多研究領(lǐng)域。三維地學(xué)模擬研究的對(duì)象是地質(zhì)實(shí)體。按照形態(tài)特征的差異，地質(zhì)實(shí)體可分為層狀實(shí)體和非層狀實(shí)體兩類。沉積地層是一種常見的層狀地質(zhì)實(shí)體，它不僅內(nèi)部賦存有豐富的能源、礦產(chǎn)和地下水資源，而且還為人類塑造了大片的良田沃土和廣闊的建設(shè)場(chǎng)地，許多大型城市和工程設(shè)施都是構(gòu)筑在由沉積地層覆蓋的三角洲上。因此，構(gòu)建沉積地層環(huán)境下的三維地質(zhì)模型對(duì)實(shí)際的地質(zhì)分析與工程設(shè)計(jì)具有很大的應(yīng)用價(jià)值。另外，研究沉積地層系統(tǒng)三維模擬技術(shù)也具有重要的理論意義，它是進(jìn)一步研究復(fù)雜地質(zhì)體三維構(gòu)模技術(shù)的基石出。目前，國內(nèi)外在沉積地層系統(tǒng)三維模擬技術(shù)方面的研究主要集中于基于鉆孔數(shù)據(jù)的三維實(shí)體模型生成技術(shù)，并提出了一些建模方法，如三維地層骨架構(gòu)模法、地層層位法、 鉆孔-層面模型法、地層縱向分塊處理法等。但目前尚缺乏針對(duì)復(fù)雜沉積地層系統(tǒng)的簡(jiǎn)單通用、高效自動(dòng)的建模方法?，F(xiàn)有的建模方法都存在或多或少的缺陷，其中一個(gè)最突出的問題就是這些方法缺乏合理完善的缺失地層處理機(jī)制，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)建模結(jié)果與實(shí)際地層分布情況差別較大，無法真實(shí)的反映缺失地層的空間展布特征。缺失地層引起的地質(zhì)界面不連續(xù)會(huì)增加地層層面插值擬合的復(fù)雜度。雖然可以通過添加虛擬鉆孔或地質(zhì)剖面的方法將缺失地層界面控制信息追加到建模流程之中，但在具體實(shí)現(xiàn)的過程中，手工添加虛擬鉆孔或地質(zhì)剖面具有很大的主觀性，同時(shí)也是一項(xiàng)極為繁瑣的工作，不適合于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)或半自動(dòng)的建模。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種使用鉆孔數(shù)據(jù)自動(dòng)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，該方法能夠快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)的將包含多個(gè)缺失地層的復(fù)雜沉積地層系統(tǒng)中的具有不連續(xù)性、突變性特征的地層層面模型與實(shí)體模型在三維空間中重構(gòu)出來，然后在計(jì)算機(jī)顯示屏上展現(xiàn)出來。其要解決的技術(shù)問題可分解為四個(gè)方面要解決地層頂、底界面初始高程的插值擬合問題；要解決缺失地層地質(zhì)成因的自動(dòng)判定問題；要
4解決缺失地層處理次序的自動(dòng)排列問題；要解決缺失地層控制界面交切處理與高程調(diào)整問題。本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案是
一種使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，該方法通過使用二分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將鉆孔數(shù)據(jù)離散化為一系列散點(diǎn)，基于這些散點(diǎn)插值擬合出各個(gè)地層頂、底界面的初始高程；根據(jù)插值擬合出的缺失地層頂、底界面在各個(gè)鉆孔位置處的初始高程來自動(dòng)推算缺失地層的地質(zhì)成因和所屬類別；按照缺失地層的形成順序和切錯(cuò)關(guān)系自動(dòng)生成缺失地層的處理次序；按照缺失地層的類別和地質(zhì)成因自動(dòng)進(jìn)行缺失地層控制界面的交切處理與高程調(diào)整；具體工作步驟
第一步界定建模場(chǎng)區(qū)，提取相關(guān)鉆孔信息
鉆孔數(shù)據(jù)按照規(guī)范的鉆孔數(shù)據(jù)庫格式存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，建模過程的第一步，就是從鉆孔數(shù)據(jù)庫中提取待建模場(chǎng)區(qū)的鉆孔信息作為本發(fā)明的輸入數(shù)據(jù)，包括鉆孔類型、平面位置以及具體的地層分層信息。第二步建模場(chǎng)區(qū)總體地層排序與完整性判定
首先，將鉆孔所揭示的地層按照沉積順序進(jìn)行編號(hào)，生成一個(gè)涵蓋建模場(chǎng)區(qū)全部地層的“地層層序表”；然后，根據(jù)鉆孔對(duì)地層的揭示程度，將鉆孔分為兩類(完全鉆孔和不完全鉆孔)；接著，根據(jù)鉆孔所揭示的地層信息，將建模場(chǎng)區(qū)的地層分為兩類(完整地層和缺失地層)。第三步鉆孔數(shù)據(jù)離散化
將鉆孔所揭示的地層分界面離散為三維空間中的一系列散點(diǎn)，并使用二分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來記錄鉆孔所蘊(yùn)含的地層分層信息。每一個(gè)散點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1.一種使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，其特征在于使用二分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將鉆孔數(shù)據(jù)離散化為一系列散點(diǎn)，基于這些散點(diǎn)插值擬合出各個(gè)地層頂、底界面的初始高程；根據(jù)插值擬合出的缺失地層頂、底界面在各個(gè)鉆孔位置處的初始高程來自動(dòng)推算缺失地層的地質(zhì)成因和所屬類別；按照缺失地層的形成順序和切錯(cuò)關(guān)系自動(dòng)生成缺失地層的處理次序；按照缺失地層的類別和地質(zhì)成因自動(dòng)進(jìn)行缺失地層控制界面的交切處理與高程調(diào)整；其具體步驟是⑴、界定建模場(chǎng)區(qū)，提取相關(guān)鉆孔信息；⑵、建模場(chǎng)區(qū)總體地層排序與完整性判定；⑶、鉆孔數(shù)據(jù)離散化；W)、定義骨架三角網(wǎng)；(5)、插值擬合地層頂、底界面；(6)、判定缺失地層類別；⑵、生成缺失地層處理次序；(8)、缺失地層控制界面交切處理與高程調(diào)整；⑶、缺失地層與鄰接地層界面一致性處理；(10)、生成三維實(shí)體模型；(11)、三維可視化分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，其特征在于所述插值擬合地層頂、底界面是將鉆孔所揭示的地層分界面離散為三維空間中的一系列散點(diǎn)，使用二分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來記錄鉆孔所蘊(yùn)含的地層分層信息，生成散點(diǎn)數(shù)據(jù)集；采用骨架三角網(wǎng)作為插值擬合各個(gè)地層頂、底界面初始高程的基準(zhǔn)三角網(wǎng)；從散點(diǎn)數(shù)據(jù)集中提取各個(gè)地層頂、底界面的樣本點(diǎn)坐標(biāo)，利用這些散點(diǎn)插值擬合對(duì)應(yīng)界面骨架三角網(wǎng)頂點(diǎn)的初始高程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，其特征在于所述判定缺失地層類別是首先根據(jù)插值擬合出的鉆孔位置處的缺失地層頂、底界面初始高程來自動(dòng)推算缺失地層在各個(gè)鉆孔處的缺失原因，然后綜合全部鉆孔情況自動(dòng)推算缺失地層的地質(zhì)成因，將缺失地層劃分為第一類缺失地層、第二類缺失地層和第三類缺失地層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，其特征在于所述生成缺失地層處理次序是將第三類缺失地層重復(fù)記錄，分解為“第一類缺失地層+第二類缺失地層”；第一類缺失地層的優(yōu)先級(jí)高于第二類缺失地層；對(duì)于第一類缺失地層，按照“從老到新，逐個(gè)處理”的規(guī)則，先處理下層的缺失地層，再處理其上的缺失地層；對(duì)于第二類缺失地層，按照“從新到老，逐個(gè)處理”的規(guī)則，先處理上層的缺失地層，再處理其下的缺失地層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，其特征在于所述缺失地層控制界面交切處理與高程調(diào)整是對(duì)第一類缺失地層和第二類缺失地層分別采用不同的處理方法；對(duì)于第一類缺失地層，先將缺失地層的頂面三角網(wǎng)與其下伏地層的頂面三角網(wǎng)進(jìn)行相交運(yùn)算并調(diào)整高程，再將缺失地層的底面三角網(wǎng)與其下伏地層的頂面三角網(wǎng)進(jìn)行相交運(yùn)算并調(diào)整高程；對(duì)于第二類缺失地層，先將缺失地層的底面三角網(wǎng)與其上覆地層的底面三角網(wǎng)進(jìn)行相交運(yùn)算并調(diào)整高程，再將缺失地層的頂面三角網(wǎng)與其上覆地層的底面三角網(wǎng)進(jìn)行相交運(yùn)算并調(diào)整高程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用鉆孔數(shù)據(jù)構(gòu)建沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的方法，針對(duì)地質(zhì)鉆探所探測(cè)到的地層層面數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以解決沉積地層系統(tǒng)中不連續(xù)的地層層面數(shù)據(jù)加密插值重構(gòu)時(shí)的所遇到的各種難題，屬于工程科學(xué)技術(shù)中的三維地學(xué)模擬技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。該方法包括以下步驟界定建模場(chǎng)區(qū)，提取相關(guān)鉆孔信息；建模場(chǎng)區(qū)總體地層排序與完整性判定；鉆孔數(shù)據(jù)離散化；定義骨架三角網(wǎng)；插值擬合地層頂、底界面；判定缺失地層類別；生成缺失地層處理次序；缺失地層控制界面交切處理與高程調(diào)整；缺失地層與鄰接地層界面一致性處理；生成三維實(shí)體模型；三維可視化分析。與已有方法相比，本發(fā)明能夠自動(dòng)判斷缺失地層的地質(zhì)成因并界定缺失邊界，具有自動(dòng)性高、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的建模結(jié)果合理，模型精度高，生成的地層缺失邊界自然、合理，非常接近于實(shí)際地層分布情況。
文檔編號(hào)G06T17/05GK102254349SQ20111018163
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者孫建中, 張成娟, 朱良峰, 李明江, 潘信 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)