本發(fā)明涉及油氣構(gòu)造建模及地質(zhì)數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化的斷層面與井軌跡交點(diǎn)定位方法，特別是通過結(jié)合k-d樹加速算法、空間數(shù)據(jù)優(yōu)化和幾何計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)曲面與曲線交點(diǎn)的自動定位。

背景技術(shù)：

1、在地球科學(xué)與工程領(lǐng)域，準(zhǔn)確定位斷層面與井軌跡之間的交點(diǎn)(即“斷點(diǎn)”)對于油氣田開發(fā)、地下水監(jiān)控以及地質(zhì)建模至關(guān)重要。這些交點(diǎn)能夠幫助工程師和科學(xué)家精確分析地下結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化資源開采與管理。然而，由于地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及斷層和井軌跡數(shù)據(jù)的非規(guī)則性，如何高效、精確地定位這些交點(diǎn)成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)問題。

2、傳統(tǒng)方法中，斷層與井軌跡交點(diǎn)的定位常依賴地質(zhì)人員的人工識別和判斷，這種基于經(jīng)驗(yàn)的方法不僅效率低下，而且在面對復(fù)雜或大規(guī)模數(shù)據(jù)時，識別精度難以保證。此外，在缺乏輔助信息(如測井、錄井和巖心數(shù)據(jù))的情況下，求解斷層與井軌跡交點(diǎn)可視為計(jì)算曲面與曲線的交點(diǎn)問題。盡管理論上可以通過解析數(shù)學(xué)方法求解，但實(shí)際應(yīng)用中，斷層和井軌跡通常以離散的3d點(diǎn)云形式表示。為了解決這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)間的交點(diǎn)問題，傳統(tǒng)方法常采用遍歷所有數(shù)據(jù)點(diǎn)并計(jì)算歐氏距離的方式，選擇距離最小的點(diǎn)對作為交點(diǎn)近似。這種“暴力”方法雖然直觀，但其時間復(fù)雜度高達(dá)o(m*n)(m和n分別是曲面和曲線的點(diǎn)數(shù))，計(jì)算效率低下，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集時難以實(shí)際應(yīng)用。此外，斷層點(diǎn)云數(shù)據(jù)通常稀疏，使得計(jì)算精度難以保證，尤其在曲面點(diǎn)間距較大的情況下，誤差顯著增加。為提升計(jì)算精度，常見的改進(jìn)方法是將斷層曲面數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理，縮小點(diǎn)間距，從而更精確地逼近交點(diǎn)。然而，網(wǎng)格化處理不僅增加了數(shù)據(jù)預(yù)處理的復(fù)雜性，還在大規(guī)模運(yùn)算中帶來了顯著的計(jì)算負(fù)荷，影響整體效率。當(dāng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)非規(guī)則性時，網(wǎng)格化方法的效果尤為不佳，可能導(dǎo)致更大的定位誤差。

3、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化技術(shù)的油氣構(gòu)造曲面與曲線交點(diǎn)定位方法。該方法通過引入k-d樹加速算法，結(jié)合曲面局部重建與網(wǎng)格化插值加密技術(shù)，不僅大幅提高了計(jì)算效率，還通過一系列迭代優(yōu)化步驟顯著提升了交點(diǎn)定位的精度。這一方法在實(shí)現(xiàn)過程中，充分結(jié)合了數(shù)據(jù)處理與空間幾何計(jì)算的技術(shù)手段，能夠有效應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程需求，為油氣藏勘探、地下水監(jiān)控和地質(zhì)建模提供了一種高效、可靠的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化的斷層面與井軌跡交點(diǎn)定位方法，通過結(jié)合空間數(shù)據(jù)處理、幾何計(jì)算和算法優(yōu)化，在提升定位精度的同時，大幅提高計(jì)算效率，滿足油氣構(gòu)造建模中復(fù)雜數(shù)據(jù)環(huán)境下的工程需求。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用圖1所示的技術(shù)方案：

3、s1、斷層與井軌跡數(shù)據(jù)預(yù)處理

4、選定目標(biāo)區(qū)域的斷層數(shù)據(jù)集和穿過該目標(biāo)區(qū)域的井軌跡數(shù)據(jù)集，均以3d點(diǎn)云數(shù)據(jù)表示，剔除數(shù)據(jù)集中的異常值，建立坐標(biāo)系統(tǒng)一致的曲面與曲線數(shù)據(jù)集。通過數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一和坐標(biāo)系變換，確保斷層點(diǎn)云數(shù)據(jù)與井軌跡點(diǎn)云數(shù)據(jù)的空間一致性，從而實(shí)現(xiàn)后續(xù)計(jì)算的精確匹配與處理。

5、其中，曲線數(shù)據(jù)集可以根據(jù)精度要求進(jìn)行加密重采樣；如果曲面數(shù)據(jù)集是時間域散點(diǎn)，則需通過時-深關(guān)系模型轉(zhuǎn)換到深度域，使兩個數(shù)據(jù)集統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系，用x、y、z表示，以確保計(jì)算的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)的工程適用性。

6、s2、原始最小距離點(diǎn)對檢索

7、通過構(gòu)建高效的空間索引和采用加速算法，快速找出曲面與曲線之間的最小距離點(diǎn)對，并記錄當(dāng)前最小距離。該加速算法結(jié)合k-d樹結(jié)構(gòu)與最近鄰搜索算法(圖2)，詳細(xì)步驟如下：

8、步驟s21：將曲面數(shù)據(jù)集構(gòu)建為k-d樹結(jié)構(gòu)，以便在高維空間中進(jìn)行高效索引和檢索；

9、步驟s22：對于曲線數(shù)據(jù)集中的每個點(diǎn)，使用最近鄰搜索算法在k-d樹上查找曲面上最接近的點(diǎn)，并記錄當(dāng)前最小距離。

10、s3、曲面局部重建與網(wǎng)格化插值加密

11、在步驟s2中找到的點(diǎn)對中，位于曲面一側(cè)的點(diǎn)稱作點(diǎn)a?；诓襟Es2中的加速算法在曲面數(shù)據(jù)集中搜尋距離點(diǎn)a最近的n個點(diǎn)(n一般取值10～30，且不包括a點(diǎn))，并檢驗(yàn)這些點(diǎn)形成的外包絡(luò)線是否能夠?qū)點(diǎn)包含在內(nèi)。若包絡(luò)線不能包含a點(diǎn)，則增大n的取值，直至包絡(luò)線能夠?qū)點(diǎn)包含在內(nèi)。以這些點(diǎn)為依據(jù)，通過雙變量樣條插值方法構(gòu)建3d曲面網(wǎng)格，優(yōu)化曲面數(shù)據(jù)的幾何特征描述，以替代初始曲面數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)對斷層面局部結(jié)構(gòu)的精確重建，確保計(jì)算精度和曲面的平滑性、連續(xù)性。

12、s4、迭代優(yōu)化與交點(diǎn)逼近

13、重復(fù)步驟s2和s3，逐步縮小曲面與曲線之間的最小距離，通過多次迭代和優(yōu)化計(jì)算，實(shí)現(xiàn)交點(diǎn)的精準(zhǔn)逼近，直至達(dá)到期望的定位精度，滿足工程需求。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、(1)通過構(gòu)建k-d樹結(jié)構(gòu)和使用最近鄰搜索算法，顯著降低了對稀疏斷層面數(shù)據(jù)的計(jì)算時間復(fù)雜度。相比傳統(tǒng)遍歷法，能夠快速縮小搜索范圍，減少大量無效計(jì)算，提高數(shù)據(jù)處理效率，特別是在大規(guī)模油氣構(gòu)造建模中效果尤為顯著。

16、(2)通過局部重建和網(wǎng)格化插值加密，提升了斷層面與井軌跡數(shù)據(jù)構(gòu)成的曲面的局部特征描述和定位精度，同時確保了曲面表示的平滑度和連續(xù)性，適用于復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的油氣勘探與開發(fā)。

技術(shù)特征：

1.一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化的斷層面與井軌跡交點(diǎn)定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化的斷層面與井軌跡交點(diǎn)定位方法，其特征在于，步驟s1中，曲線數(shù)據(jù)集可根據(jù)精度要求進(jìn)行加密重采樣；若曲面數(shù)據(jù)集為時間域散點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過時-深關(guān)系模型將其轉(zhuǎn)換至深度域，確保兩個數(shù)據(jù)集統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系下表示，以x、y、z坐標(biāo)系表示，以便于后續(xù)計(jì)算。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化的斷層面與井軌跡交點(diǎn)定位方法，其特征在于，步驟s2中的加速算法包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化的斷層面與井軌跡交點(diǎn)定位方法，其特征在于，步驟s3中所述插值方法為雙變量樣條插值方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油氣構(gòu)造建模領(lǐng)域，具體公開了一種基于多維空間搜索和數(shù)據(jù)優(yōu)化的斷層面與井軌跡交點(diǎn)定位方法。該方法通過將斷層數(shù)據(jù)和井軌跡數(shù)據(jù)預(yù)處理為統(tǒng)一坐標(biāo)系下的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，利用k?d樹和最近鄰搜索算法快速檢索曲面與曲線之間的最小距離點(diǎn)對，采用局部重建和網(wǎng)格化插值加密技術(shù)對曲面進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化，增強(qiáng)了曲面局部幾何特征的描述能力，通過多次迭代優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)曲面與曲線交點(diǎn)的精確定位。本發(fā)明結(jié)合幾何算法與加速技術(shù)，在提升計(jì)算效率的同時，保證了交點(diǎn)定位的精度和穩(wěn)定性，適用于油氣勘探、地下水監(jiān)測及地質(zhì)建模等復(fù)雜場景下的曲面交點(diǎn)計(jì)算。

技術(shù)研發(fā)人員：李景哲,孫志峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東石油化工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9