用於構建地層網格的劃分算法的製作方法

2023-04-28 14:17:36

專利名稱：用於構建地層網格的劃分算法的製作方法
技術領域：
本發明涉及對地下的分層地形進行建模的一般領域。更確切地說，為了模擬經過
地質地形的流，提出了將地質區域劃分成可以符合層位的取向且可以近似斷層的多個六面
體三維(3D)單元(例如，稱作"地層單元")的新方法。可以使用無論層位及/或斷層的複雜性如何都可以產生具有例如以階梯方式近似直角的角度以及例如以階梯方式近似斷層面的面的六面體單元的劃分算法(例如，稱作"雙切餅(dual cookie cutter)"算法)來產生地層單元。
背景技術：
為了清楚，給出下列初步的定義。可以使用其他定義。
層位、斷層及不整合面 在分層的層中，層位、不整合面及斷層可以是例如可以如下表徵的曲線面。層位H(t)可以是與幾乎在大致上相同的地質年代或年代範圍(t)沉積的多個沉積物顆粒相對應的面。斷層可以是地形不連續面，該地形不連續面可能是由該面兩側的地形的相對位移導致的。通常，斷層可能會切割層位並且還切割其他斷層。不整合面可以是沿層位的不連續面，該不連續面可能是由於舊地形被侵蝕從而被新地形替代而導致的。當在本文中討論時，將不整合面視為斷層因而，在下文中，應當將斷層理解為真正的斷層或不整合面。
參考層位 所研究的地質區域可以由可以將具有顯著不同的物理性質的被建模的數據的層分開並且可以分別與沉積的偽地質年代{t (1) ， t (2) ， . . . ， t (N)}相關聯的被稱作"參考層位"的一系列面(H(t(l))，H(t(2))，…，H(t誦來表徵。"偽地質年代"可以指可以是真實(例如，通常未知的)地質年代的任意單調遞增函數的參數。當在本文中討論時，為了清楚，隱含地假定將層位根據其偽地質年代來排序，使得假定H(t (1))與較老的沉積物相對應而H(t (N))與較新的沉積物相對應。換句話說，H(t (i))的沉積時間t (i)早於H(t (i+l))的沉積時間t(i+l)。
地層單元及纖維 參照作為傳統地層單元的示意圖的圖1。地層單元110(例如，也稱作單元)，可以是例如具有下列特性的地下模型或地質空間100的六面體部分。每個單元110可以具有分別與相繼的參考層位H(t(i-l))150及H(t(i))相一致的底面120及頂面130。每個單元110的頂面130及底面120可以為具有近似直角的角度的大致上為矩形的形狀。如果單元的邊橫跨斷層，則單元110的一個面可以例如以階梯方式近似斷層的幾何形狀。在與層位大致上相正交的方向上，單元110的頂點可以沿也稱作原始纖維170(也可以稱作"纖維"或"柱")的平滑曲線排列。單元110可以包括可以是與參考層位H(t(i-l))150及H(t(i))大致上相正交的面的側面140。側面140可以具有可以退化的近似矩形的形狀。例如，側面140的與纖維170共線的每個邊例如可以退化成單個點。
地層網格
地層網格(例如，也稱作"SGrid")可以包括多個地層單元。可以將地層網格按大致上規則的圖案排列，使得例如所有的單元以沒有任何間隙或交疊的方式構成對所研究的地質區域劃分，並且從拓撲的觀點來看，使得單元可以僅共用實質上公共的頂點、實質上公共的邊及實質上公共的面。 參照分別作為結構化地層網格及非結構化地層網格的示意圖的圖2及圖3。結構化地層網格可以是其中基本上所有的單元210都具有大致上相同的拓撲結構(例如，在所有的單元210都具有大致上六面體形狀時)的地層網格200。另外，地層網格300可以是非結構化的，並且可以具有不規則單元310 (例如，非六面體的多面體單元)。
局部網格細化 可以將SGrid的一個或更多個單元分割或進一步劃分成子單元。例如，可以局部地使用這種對單元的細化(例如，稱作"局部網格細化")，以更接近地近似斷層或井的相鄰部分的幾何形狀。通常，可以通過利用與"母"六面體單元的面相平行的平面來劃分該母六面體單元以實現將該母六面體單元細化成更小的單元。可以使用基於Delaunay三角化(Del謹aytessellation)的其他細化方法。
非相鄰連接 參照作為一對相鄰單元的示意圖的圖4。可以按相鄰單元的對不共用頂點的方式來構造SGrid，例如，可以產生單元410 Cl及單元412 C2。相鄰的單元410及412 (C1、C2)可以按單元410 Cl的面440 Fl與單元412 C2的面442 F2近似地共用公共部分450 F12的方式位於斷層的兩側。公共區域450 F12可以是面440 Fl與面442 F2的相交區域。當公共部分450 F12對於面440 Fl或面442 F2來說實質上不相同時，則可以稱面440F1與面442 F2以"非相鄰"連接方式彼此接觸，並且可以稱單元410及412(C1、C2)具有"非相鄰"連接。 原始切餅算法 可以使用劃分算法(例如，稱作"原始切餅"算法)來產生SGrid。可以利用原始切餅算法來對劃分地質空間以表示數據。劃分算法可以包括使用可以近似地平行於參考層位(例如，水平面)的平面P。可以用包括兩族直線(X族及Y族)的網格來覆蓋近似地平行於參考層位的平面P。例如，可以如下定義X族及Y族。屬於X族的每條直線"x(i)"可以大致上平行於X族的其他直線。屬於Y族的每條直線"y (i)"可以大致上平行於Y族的其他直線。X族的每條直線可以與Y族的基本上所有的直線大致上相正交，並且相反的是，Y族的每條直線可以與X族的基本上所有的直線大致上相正交。可以設想，X族及Y族的每條直線可以例如由這樣的剛性鐵絲構成當該剛性鐵絲被移動經過所研究的地質區域的地下層時，該剛性鐵絲可以具有切割該地下層的能力。所研究的地質區域可能已經被與地下層相關聯的斷層及參考層位切割。如果平面P沿大致上不變的方向(例如，垂直方向)移動經過地下層，則可以將地下層劃分成一族單元。如果沒有斷層且層位是近似水平的，則所獲得的單元集可以成為SGrid。然而，在存在斷層時，這樣產生的單元可能被斷層切割，因而可能不再是六面體單元，而變成非六面的多面體單元。 參照作為使用原始切餅算法劃分的被建模的地下結構的示意圖的圖5至圖8。圖
5至圖8示出這種算法可以在斷層的附近產生非六面體單元的多面體單元。 與圖5中的圈起部分540相對應的是，可以從地下層500產生大量與六面體不同
與圖6中的圈起部分640相對應的是，可以從地下層600產生大量與六面體不同 的多面體單元。 —些原始切餅算法包括將所有的參考層位近似為連續地橫跨斷層的限制，使得斷 層實質上未被正確地建模。圖7中的圈起部分740示出這種限制的結果，例如，該劃分算法 可能產生沿斷層的系統地退化的單元。這種限制的另一結果可能是，在存在逆斷層或沿"Y" 或"X"方向的彼此交叉的斷層對時，該算法不能充分地工作。 圖8示出了使用僅能在特定的並且例如不現實的情況下工作的原始切餅算法產 生的地層網格。這種情況可能需要將地下層800劃分成橫向上以四個斷層為邊界且垂直方 向上以頂層位及底層位為邊界的大六面體"主"i央。可以例如使用近似地平行於四個橫向斷 層的平面族以及近似地平行於頂層位及底層位的平面族來將這些大六面體主塊進一步劃 分成更小的單元。如圖8所示，為了適合斷層的形狀，大的主模塊可能會嚴重地扭曲，因而 單元可能會嚴重地扭曲。此外，僅部分地切割感興趣的地質區域的地下層800的"死斷層" 通常實質上不能被正確地建模。 此外，在存在沿"Y"或"X"方向彼此交叉的斷層對時，原始切餅算法可能不工作。
圖2示出了當前用於將地下層分解成六面體單元210的最普通類型的地層網格 200。可以使用與被建模的地下層的斷層相平行的纖維的場，使用原始切餅算法來獲得地層 網格200。作為使用這種纖維的直接後果，在存在沿"Y"或"X"方向彼此交叉的斷層對時， 通常實質上不能構建地層網格。可能需要其他解決方案以避免產生扭曲的單元。圖2的前 方垂直部分示出，無論這些構造困難如何，在斷層不是大致上垂直時，沿同一纖維垂直地排 列的單元210可能具有嚴重的扭曲或尺寸及角度的變化。 在圖5至圖8中示出的每個示例中，在使用原始切餅算法產生的地層網格中，產生 大量退化的單元或嚴重地偏離具有以近似直角相互切割的面的六面體形狀的多面體單元 的缺點通常是不可避免的。然而，優選的是例如避免產生這種多面體，理由如下。對於每對 相鄰單元(例如，以上參照圖4描述的單元410及412(C1、C2))，流動模擬器通常求解規定 流經它們的公共面(例如，以上參照圖4描述的公共部分450 F12)的流體的質量守恆的 平衡方程。因此，單元的面越多，可能要求流動模擬器求解越多的方程，並且可能需要越多 的計算機運算時間及存儲器。避免產生退化單元的另一個原因可能是，為了確保數值穩定 性，流動模擬器可能要求由兩個相鄰的單元共用的公共面與連接這些單元的兩個中心的線 段大致上相正交。當相鄰的單元基本上以規則的圖案排列時，這種約束通常可以得到滿足。 例如，如果所有的單元為具有近似地正交的面的六面體形狀，則這種約束可以自動地得到 滿足。避免產生退化單元的又一個原因可能是，基本上大部分當前商用的流動模擬器實際 上僅接受六面體單元。可以理解，使用上述原始切餅算法的基本上所有的方法都不能滿足 這些約束。

發明內容
本發明的實施例提供了一種用於劃分用於對地質結構進行建模的數據的系統及 方法，包括將所述數據橫向地劃分為多個柱，其中，每個柱可以在橫向上大致上以雙纖維 為中心；以及在多個面與所述柱可以在橫向上大致上以其為中心的所述雙纖維的多個交點
6中的每個交點處垂直地劃分每個柱。


參照附圖及以下說明，可以更好地理解根據本發明實施例的系統、設備及方法的 原理及操作，應當理解，僅出於例示的目的而給出這些附圖，這些附圖並非想要成為限制。
圖1是傳統地層單元的示意圖； 圖2及圖3分別是結構化地層網格及非結構化地層網格的示意圖；
圖4是一對相鄰單元的示意圖； 圖5至圖8是使用原始切餅算法劃分的被建模的地下結構的示意圖； 圖9是根據本發明實施例的利用雙切餅算法來對近似地平行於所使用的層位的
平面進行二維劃分以表示數據的示意圖； 圖10是根據本發明實施例的利用雙切餅算法來對所使用的地質區域進行三維劃 分以表示數據的示意圖； 圖11是根據本發明實施例的與地質不規則相一致並且以用於使用雙切餅算法來 劃分地質區域的雙纖維為中心的無限連續面的示意圖； 圖12及圖13分別是使用根據傳統方法的原始切餅算法以及根據本發明實施例的 雙切餅算法來對地質區域進行劃分以表示數據的示意圖； 圖14a及圖14b是根據本發明實施例的用於將柱劃分成六面體單元的方法的流程 圖；以及 圖15是根據本發明實施例的系統的示意圖。 為了使例示簡單且清楚，附圖中示出的要素不必按比例繪製。例如，為了清楚，可 以將一些要素的尺寸相對於其他要素誇大。此外，在認為適當時，可以重複附圖中的標號， 以指示貫穿一系列圖的相對應的或相似的要素。
具體實施例方式
在以下說明中，將描述本發明的各個實施例。出於解釋的目的，將闡述具體的示例 以便提供對本發明的至少一個實施例的透徹理解。然而，對於本領域技術人員顯而易見的 是，本發明的其他實施例並不限於本文中所描述的示例。此外，可以將眾所周知的特徵省略 或簡化，以免使本文中所描述的發明的實施例難以理解。 在本發明的框架中，提出了一種稱作"雙切餅"的全新的方法，該方法可以包括用 於產生SGrid的劃分算法(例如，將其稱作"雙切餅"算法)。雙切餅算法可以不具有例如 上文所討論的與原始切餅算法相關聯的缺點。此外，與原始切餅算法相對比，無論層位及/ 或斷層的複雜性如何，雙切餅算法都可以充分地產生地層單元。尤其是，雙切餅算法在存在 沿"Y"或"X"方向彼此交叉的斷層對以及存在逆斷層時充分地產生地層單元。
參照作為根據本發明實施例的利用雙切餅算法來對近似地平行於所使用的層位 的平面進行二維劃分以表示數據的示意圖的圖9。該劃分算法可以包括使用可以是近似地 平行於參考層位(例如，水平面)的連續面的平面900 P。可以用包括兩族直線(X族935 及Y族945)的網格來覆蓋平面900 P。例如，可以如下定義X族935及Y族945。屬於X 族935的每條直線"x (i)"可以大致上平行於X族935的其他直線。屬於Y族945的每條
7直線"y(j)"可以大致上平行於Y族945的其他直線。X族935的每條直線可以與Y族945 的基本上所有的直線大致上相正交，反之，Y族945的每條直線可以與X族935的基本上所 有的直線大致上相正交。 例如，可以在平面900 P上如下定義兩個點集。第一個點集V二 {vl，v2，...}可以
與X族935的直線與Y族945的直線的交點相對應。例如可以將點集V稱作"原始點"930。 第二個集C = {cl， c2， ...}可以與平面900 P上的以X族935的直線及Y族945的直線 為邊界的矩形2D單元的中心相對應。例如可以將點集C稱作"雙點"940。集C的每個雙 點940c可以與平面900 P的例如可以以與X族935的直線及Y族945的直線相平行的邊 為邊界的矩形910 R(c)的中心相對應。 參照作為根據本發明實施例的利用雙切餅算法來對所使用的地質區域進行三維 劃分以表示數據的示意圖的圖10。劃分算法可以包括使用可以根據以上參照圖9所描述 的平面900 P的實施例來劃分的平面1000P。可以假定平面IOOO P近似地平行於感興趣的 地質區域的層位。例如，可以從點集V及點集C引出平行於與層位近似地相正交的公共方 向的直線場。例如，如果地質區域的層位是近似地水平的，則可以將平面IOOO P選擇為水 平的，並且從點集V及點集C引出的基本上所有的平行直線可以是垂直的。可以產生兩族 這樣的直線或纖維。可以稱作"原始纖維"1070的一族纖維可以包括從原始點的集V引出 的直線。可以稱作"雙纖維"1080的另一族纖維可以包括從雙點的集C引出的直線。
與集C的雙點c相關聯的每個雙纖維1085 DF(c)可以被四個最近的原始纖維 1072、1074、1076及1078(也由{PF(1 |c) ， PF(2|c) ， PF(3|c) ， PF(4|c)}來表示)包圍。與 集C的雙點c相關聯的每個雙纖維1085 DF(c)也可以與3D地質空間的當取向平行於平面 1000 P的矩形1015 R(c)可以沿雙纖維1085 DF(c)移動時由矩形1015 R(c)所掃過的部 分所對應的柱1090 K(c)相關聯。每個柱1090 K(c)可以在橫向上以雙纖維1085 DF(c) 為中心，並且柱1090 K(c)的垂直邊可以與原始纖維1070{PF(l|c)， PF(2|c)， PF(3|c)， PF(4|c)}相對應。 參照作為根據本發明實施例的與地質不規則相一致並且以用於使用雙切餅算法 來劃分地質區域的雙纖維為中心的無限連續面的示意圖的圖11。為了使用雙切餅算法來劃 分地質區域，為了清楚，提供下列定義。可以使用其他定義。 可以將面集HF定義為包括地質空間的所有的參考層位及斷層(例如，以及不整合 面)。根據本發明的實施例，可以將不整合面視為斷層，並且可以將斷層理解為真正的斷層 或不整合面。例如，可以將一系列交點1155{p(l|C)，p(2|c)，...}及相關聯的一系列無限 連續面1150{S(l|c)，S(2|c)，. . ，S(M|c)}定義如下。交點1155{p(l|c)，p(2|c)，. }可 以是集HF的每個面與每個雙纖維1085 DF(c)的交點。可以按照使得p (j | c)低於p(j+llc) 的方式將交點1155{p(l|c)， p(2|c)， ...}排序。無限連續面1150 S(j|c)可以是在交點 1155 p(j|c)處例如局部地包圍可以是面HF與雙纖維1185DF(c)的交點的p(jlc)的、近似 面HF(jlc)的無限連續面。例如，在一個實施例中，無限連續面1150 S(j|c)可以是在交點 1155 p(j|c)處與HF(jlc)相切的平面。在其他實施例中，無限連續面1150可以包括任何 連續近似(例如，多項式近似)。 用於使用雙切餅算法來構建地層網格的劃分算法的根據本發明的實施例可以包 括例如可以稱作"切割步驟"和"粘合步驟"的兩個主要的相繼步驟。例如，這些步驟可以如下描述地進行。可以包括其他步驟或附加步驟；並且一些實施例可以包括不同的步驟集。
雙切餅算法切割步驟 切割步驟可以包括將每個柱1090 K(C)劃分成分別具有例如可以嚴格地或近似 地對應於無限連續面1150{S(l|c)， S(2|c)， ... ， S(M|c)}與柱1190K(c)的交點的底面及 頂面的一系列六面體單元。 在一個實施例中，針對每個雙點c，切割步驟可以包括例如以如下方式分割柱1090 K(c): 1.可以創建例如可以由{QF(l|c)， QF(2|c)， QF(3|c)， QF(4|c)}來表示的四個空
的點堆棧，每個堆棧與柱K(C)的四個垂直邊中的一個垂直邊相關聯； 2.針對i = 1至4，可以計算第一無限連續面1150 S(l |c)與每個原始纖維1170 PF(i|c)的交點1152、 1154、 1156及1158 Q(i | c)，並且可以將交點Q(i | c)存儲在各個堆棧 QF(i|c)的頂部； 3.可以產生例如以交點1152、1154、1156及1158{Q(l|c)， Q(2|c)， Q(3|c)， Q(4|c)}為頂點的第一矩形底面1160 F(l|c);
4.針對j = 2至M，可以執行下列步驟
a.針對i = 1至4 : i.可以計算無限連續面S(jlc)與原始纖維PF(ilc)的交點Q(ilc); ii.如果交點Q(i |c)高於已經存儲在堆棧QF(i |c)的頂部的點，則可以將該交點
Q (i I c)存儲在堆棧QF (i I c)的頂部; iii.否則 1.可以生成QF(i I c)的頂部點的副本Q * (i I c); 2.將Q * (i I c)的位置沿原始纖維PF (i I c)稍微向上移動； 3.可以將副本Q * (i I c)存儲在堆棧QF(i I c)的頂部。 b.可以產生以存儲在堆棧的頂部的點{QF(l|c)， QF(2|c)， QF(3|c)， QF(4|c)}為
端點的矩形面F(jlc); c.可以通過按照所產生的新的邊與原始纖維1170{PF(l|c)， PF(2|c)， PF(3|c)， PF (4 I c)}對準的方式將矩形底面F (j-11 c)與矩形頂面F (j I c)連接起來以產生六面體單元 K(j-l|c); d.如果p(jlc)對應於雙纖維1185 DF(c)與HF的面或斷層的交點，則為了改善單 元K(j-llc)的形狀，可以將單元K(j-llc)的頂點移動成與近似地平行於相鄰的層位的平 面相一致，使得例如面F(jlc)不與面F(j-llc)相交。 可以針對集C中的每個雙點c重複這一系列的切割步驟，以便按所述方式劃分 相對應的每個柱1190 K(c)。因此，雙切餅算法的實施例可以將每個柱1190 K(c)按照 每個單元對K(j-llc)及K(jlc)可以共用具有位於原始纖維1170{PF(l|c)， PF(2|c)， PF(3|c)，PF(4|c)}上的頂點的公共矩形面F(jlc)的方式劃分成一系列相鄰單元{K(2|c)， K(3|c)，... ，K(M|c)}。可以觀察到，例如在水平方向及垂直方向利用雙切餅算法產生的斷 層的階梯近似可以產生具有近似地正交的面的單元。 根據該劃分機制，屬於兩個相鄰的柱K(cl)及K(c2)的單元的頂點即使在它們之 間不存在斷層的情況下也可能是不相接的。為了恢復兩個相鄰的柱的相鄰單元之間的橫向
9連接，可以執行"粘合"步驟。可以使用其他操作或不同的操作。
雙切餅算法粘合步驟 例如包含利用雙切餅算法生成的點的四個"兄弟(sibling)"堆棧 {QF (j 11 cl (v)) ， QF (j2 I c2 (v)) ， QF (j3 | c3 (v)) ， QF (j4 | c4 (v))}可以與集V的每個原始點v 相對應。相伴隨的(例如，接觸的)單元的四個柱1190 K(c)可以與每個原始纖維及相關 聯的集V的原始點v相對應。可以注意到，在所研究的區域的邊界上，一些兄弟堆棧可能為 空。在例如下列條件得到滿足時，粘合步驟的實施例可以基本上合併存儲在相對應的兄弟 堆棧中的所有的點。該條件可能要求這些點在與原始點v相關聯的同一原始纖維1170上 的同一位置或近似同一位置，並且這些點屬於同一面(層位或斷層)。粘合步驟可以將例如 可能在同一位置或幾何上重合(例如，或近似地重合)的每對側面合併為由兩個相鄰的單 元共用的單個面。保持未被粘合的側面可能與具有"非相鄰連接"的面或單元相對應。
在一個實施例中，為了獲得這樣的粘合，例如可以從頂到底地並行地掃描每個兄 弟堆棧，並且可以例如根據以下雙切餅算法粘合步驟對所有的兄弟堆棧反覆地重複該處 理。例如 針對每個原始纖維1170 PF(i|c):
1.可以選擇四個相關聯的兄弟堆棧； 2.可以將各個兄弟堆棧的頂部的所有的點複製到點列表9= {Q1，Q2，Q3，Q4}中， 並且可以將這些點從它們各自的堆棧中移除； 3.可以將包括近似地位於屬於集HF的同一面(層位或斷層)上的相似位置處的
點的任一子集Q合併為單個點；並且 4.如果兄弟堆棧不為空，則返回以上步驟(1)。 在針對所有的原始纖維1170 PF(i|c)重複雙切餅算法粘合步驟之後，共用已粘合 的點作為頂點的相鄰的側面可以完全地、部分地或未被粘合。例如，如果兩個相鄰的側面的 四個頂點被合併，則這兩個面可以隱含地且自動地合併為一個面。例如，如果兩個相鄰的側 面的一些頂點(但不是全部頂點)未被合併，則這些面之間可能是"非相鄰連接"。通常， 雙切餅算法粘合步驟不產生穿過頂面或底面的非相鄰連接；其他實施例可能以其他方式操 作。 在交點1155 p(jlc)可能充分地接近於斷層的實施例中，無限連續面1150 S(j|c) 僅能連續地且充分地近似面HF(jlc)的位於斷層的與交點1155p(jlc)同側的部分。因此， 可以自動地確保對斷層的充分地精確的階梯近似。 參照作為分別使用根據傳統方法的原始切餅算法以及根據本發明實施例的雙切 餅算法對地質區域進行劃分以表示數據的示意圖的圖12及圖13。如這些圖中所例示的， 在原始切餅算法與雙切餅算法分別在斷層的附近產生與參考層位H(t(j)) 1250及1350相 關聯的切割柱K(c) 1290及1390的水平面F(jlc) 1210及1310的方式之間可能存在顯著的 差異。例如，使用雙切餅算法時，即使存在切割由無限連續面1340 S(jlc)近似的參考層位 H(t(j)) 1350的斷層，柱K(c) 1390與無限連續面1340 S(j|c)的相交部分也可以產生具有 唯一的矩形面片的面F(j I c) 1310。使用原始切餅算法時，如果在柱K(c) 1290中參考層位 H(t (j)) 1250未被斷層切割，則柱K (c) 1290與參考層位H(t (j)) 1250的相交部分可以產生 具有唯一的矩形面的面F(j I c) 1210，因而在這種情況下，與使用雙切餅算法可能沒有顯著的差異。然而，如果在柱K(c) 1290中參考層位H(t(j)) 1250被斷層切割，則使用原始切餅 算法時，柱K (c) 1290與參考層位H(t (j)) 1250的相交部分可能產生具有多個多邊形面的面 F(j|c)1210。因此，在存在斷層時，在一個實施例中總能產生矩形面的雙切餅算法可以提供 優於可能產生非四邊的多邊形面的原始切餅算法的優點。
查看由雙切餅算法產生的SGrid 出於圖形化的目的，柱K(c)的每個3D六面體單元可以標有諸如下列標籤的標籤。 例如，第一標籤可以與位於平面P中的矩形R(c)的水平行的索引I(c)相對應，第二標籤可 以與位於平面P中的矩形R(c)的垂直列的索引J(c)相對應，第三標籤可以與對應於單元 的中心點的偽地質年代或年代範圍(t)相對應。這些標籤可以用於例如使地質科學家能夠 研究根據以下機制使用雙切餅算法產生的地層網格的截面及層。例如，本發明的實施例可 以提供可以顯示共有同一I(c)索引的基本上所有的單元的I截面。例如，本發明的實施例 可以提供可以顯示共有同一J(c)索引的基本上所有的單元的J截面。例如，本發明的實施 例可以提供可以顯示與大致上落在偽地質年代範圍[tl，t2]內的地質年代(t)相對應的單 元集的層或與大致上落在兩個相繼的參考層位H(tl)與H(t2)之間的參考層位相對應的單 元集的層。 雙切餅算法的推廣 本領域技術人員可以理解，可以以多種方式對雙切餅算法進行推廣。下述可以包 括一些(但非全部)推廣的示例。例如，平面P(例如，平面900及1000)不必是水平的，甚 至不必是平面。平面P可以包括大致上近似數據的一個或更多個參考層位的取向或近似地 與例如包括Bezier面片或被分成三角形的面的參考層位相平行的任何連續面S。當地質層 位實質上被摺疊時，這樣的推廣可能是有用的。例如，在這種情況下，用於劃分平面P的線 族X及線族Y可以是曲線的，並且可以例如將其定義為平面P的參數化的輪廓線集。在另 一示例中，原始纖維及/或雙纖維可以是非直線的光滑曲線。例如，纖維可以是取向大致上 平行於數據的參考層位的平面P的矩形劃分的中心點的近似垂直投影。例如，纖維可以與 層位的法向矢量的場近似地相切。雙切餅算法的實施例可以適合於在井路或斷層的相鄰部 分中產生相對較小的單元(例如，使用局部網格細化方法)。使用一族矩形R(c)(例如，矩 形910、1015、1115及/或1315 R(c))產生的無限連續面S的覆蓋面可以由包括其頂點起 原始點的作用並且其中心起雙點作用的相鄰多邊形的覆蓋面來替代。可以使用雙切餅算法 的其他推廣。 參照作為根據本發明實施例的用於將柱劃分成六面體單元的方法的流程圖的圖 14a及圖14b。例如，根據本發明的實施例，本文中所描述的方法可以包括雙切餅算法的切 割步驟或其他相關處理。 在操作1400中，針對每個柱K(c)，可以定義四個坐標或空堆棧點。該四個坐標可 以例如分別與柱K(c)的四個邊或原始纖維相重合。可以使用任何其他適合的坐標。
在操作1405中，針對第一無限連續面，可以計算例如可以是每個原始纖維與第一 順序的無限連續面S(l，c)的交點的四個點。第一順序的無限連續面S(l，c)可以是從雙纖 維與地質不連續面(例如，參考層位、斷層、不整合面或例如與基本上相對最底層、最早沉 積的結構或最深的結構相關聯的任意地下結構)的交點延伸的任意適合的連續面。
在操作1410中，例如可以分別將四個交點中的每個交點設置在柱K(c)的四個堆
11棧中的相關聯的一個堆棧的頂部作為頂部點。 在操作1415中，針對該面，可以產生例如以四個交點作為其頂點的第一大致矩形 底面。 在操作1420中，針對斷層、層位或其他不規則的面中的每個面，在第一無限連續
面之後，可以計算原始纖維與例如相對應的重合無限連續面的四個交點。 在操作1425中，針對每個面，可以將在操作1420中計算出的每個交點例如與在相
關聯的堆棧的頂部處的點相比較。 在操作1430中，針對在操作1420中計算出的每個面及每個交點，如果交點大於 (例如，沿在垂直方向上取正向的原始纖維)相關聯的堆棧的頂部處的點，則例如可以將該 交點例如作為新點添加在相關聯的堆棧的頂部處。 在操作1435中，針對在操作1420中計算出的每個面及每個交點，如果交點小於 (例如，沿相對應的原始纖維)在相關聯的堆棧的頂部處的點，則可以生成在相關聯的堆棧 的頂部處的點的副本並將其作為新點添加在相關聯的堆棧的頂部處。可以稍微平移新點以 使其位於(例如，沿相對應的原始纖維)(例如，並且相對接近於)在操作1420中計算出的 交點的上方。 在操作1440中，針對每個面，可以產生例如以在四個堆棧的頂部處的四個新點 中的每個新點作為頂點的大致矩形面。由於可以例如根據在地質空間中的位置或面的沉 積時間來對面進行排序，因此可以產生與所述面的順序相對應的、例如分別以雙纖維為中
心並且與該雙纖維近似地相正交的經排序的面的集(例如，F(l， c).....F(j-l， c)、F(j，
c).....F(l，c))。 在操作1445中，針對每個面，可以產生例如包括矩形底面F(j-l， c)及矩形頂面 F(j， c)的大致六面體單元。在一些實施例中，可以用四邊形側面來連接頂面F(j， c)與底 面F(j-l， c)。四邊形側面可以以分別與原始纖維對準的邊及可以被所述面共用的邊為邊 界。 在操作1450中，針對每個面，如果面的中心點大致上與雙纖維和斷層面的交點相 重合，則可以修改六面體單元的形狀，例如使得該面更好地近似斷層面。例如，可以移動面 及/或面的頂點，使得經修改的面可以與斷層面或相鄰的層位大致上相平行。如果修改後 的面與公共的六面體單元的其他面相交，則可以避免對面的這種修改。因此，可以將柱K(c) 劃分或切割成1-1個六面體單元，針對除了第一個面之外的每個面，基本上每對相鄰六面 體單元共用具有大致上與相鄰的原始纖維相交或位於相鄰的原始纖維上的頂點的公共面。
由於可以將六面體單元構造為中心點在與地質不連續面相對應的面上(例如，斷 層或不整合面與雙纖維的交點)，因此可以例如以階梯方式近似地質不連續面。如果使用適 合的單元密度，則地質不連續面可以由例如六面體單元來充分地近似。因此，可以在不產生 包括具有另外的(例如，多於六個)面的單元的不規則單元結構的情況下以階梯方式近似 地質不連續面。 當前的流動模擬器應用程式通常使用邊的尺寸範圍從10米至200米的單元。當 前的模型通常使用數百萬的單元來對地質結構進行建模。可以使用其他數字及範圍。
在操作1455中，可以針對與每個雙點c或集C或每個雙纖維DF(c)相對應的每個 柱K(c)重複前面的步驟。
12
在一些實施例中，上文中描述的操作可以用於劃分用於對地質結構進行建模的數 據，包括將數據橫向地劃分為多個柱，其中，每個柱可以在橫向上大致上以雙纖維為中心； 以及在多個面與該柱可以在橫向上大致上以其為中心的雙纖維的多個交點中的每個交點 處垂直地劃分每個柱。 在一些實施例中，上文中描述的操作可以用於劃分對地質結構進行建模的三維地 質區域，包括將地質區域劃分成多個六面體單元，其中，每個六面體單元的至少第一面大 致上可以近似地質結構中的不連續面，並且第二面基本上不近似地質結構中的不連續面。 在一些實施例中，可以將柱K(C)中的多個相鄰的六面體單元合併。 在一些實施例中，上文中描述的操作可以用於劃分對地質結構進行建模的三維地 質區域，包括產生可以近似地質結構中的地質不連續面的連續面；以及將地質結構劃分 成多個六面體單元，其中，每個六面體單元的面的至少部分可以包括所述連續面的至少部 分。 在一些實施例中，上文中描述的操作可以用於顯示地質結構的模型的三維地層網 格，可以包括顯示多個六面體單元，其中，每個六面體單元可以包括參考點，並且可以在橫 向上以地質不連續面與雙纖維的交點為中心。在一些實施例中，上文中描述的操作可以用 於利用與地質不連續面所對應的沉積物的沉積相關聯的所指定的偽地質年代來標記每個 六面體單元的參考點。在一個實施例中，參考點可以是每個六面體單元或其面的大致中心點。 本領域技術人員可以理解，可以對上文中描述的操作進行改變和修改。
可以使用其他操作或不同的操作。 通過引用來將授予Swanson的美國專利第4821164號，授予Swanson的美國專利 第4991095號，授予Bennis等人的美國專利第5844564號，授予Bennis等人的美國專利 第6907392號，授予Balaven等人的美國專利第7047165號，授予Hartman、Robert Petrus Adria皿s的美國專利公報第2005/0125203號，J. L. Mallet的"Geomodeling"(牛津大學 出版社，2002)，以及G.Farin的"Curves and Surfaces" (Academic出版社，2002)的全部 內容合併在此。 參照作為根據本發明實施例的系統的示意圖的圖15。系統1500可以用於使用根 據本發明實施例的雙切餅算法來劃分數據。系統1500可以包括計算系統1530及顯示器 1580。 計算系統1530可以包括例如處理器1540、存儲器1550及軟體1560。處理器1540 可以處理數據(例如，原始數據或經處理的數據)。存儲器1550可以存儲數據(例如，原始 數據或經處理的數據)或用於執行本發明實施例的指令或軟體。顯示器1580可以顯示來 自計算系統1530或任何其他適合的系統、裝置或程序(例如，地質建模程序或軟體)的數 據。顯示器1580可以包括用於顯示來自多個數據源或到多個顯示器的數據的一個或更多 個輸入或輸出。顯示器1580可以顯示根據數據而產生的圖像。 計算系統1530可以包括例如任何適合的處理系統、計算系統、計算裝置、處理裝 置、計算機、處理器等，並且可以使用硬體及/或軟體的任何適合的組合來將其實現。
處理器1540可以包括例如一個或更多個處理器、控制器或中央處理單元 ("CPU")。可以在存儲器1550中存儲例如全部或部分的軟體1560。軟體1560可以包括例如用於根據本發明實施例來對地質數據進行劃分、處理或建模的任何適合的軟體。處理器1540可以至少部分地基於軟體1560中的指令來操作。 計算系統1530可以用於例如處理諸如井數據或地震數據的地質數據。在其他領域中成像(例如，醫學成像)的情況下，計算系統1530可以處理其他數據(例如，超聲波數據、磁數據、X射線數據或其他適合的數據)。 可以利用例如參照圖15所描述的系統或其組件來執行或操作本發明的方法、機制或操作的實施例。可以使用其他系統及/或組件。 除非另外特別指出，否則如從以下討論中明顯看出的，應當理解，貫穿說明書，使用諸如"處理"、"計算"、"確定"等的術語的討論是指將計算系統的寄存器及/或存儲器內的表示為物理(例如，電子的)量的數據操作及/或轉換成計算系統的存儲器、寄存器或其他這樣的信息存儲、傳輸或顯示裝置內的相似地表示為物理量的其他數據的計算機或計算系統或相似的電子計算裝置的動作及/或處理。 出於例示及描述的目的而給出對本發明實施例的前述描述。並不旨在是詳盡無遺的或將本發明限於所公開的確切形式。本領域技術人員應當理解，可以根據上述教示而做出很多修改、變型、替代、改變及等同物。因此應當理解，所附權利要求書旨在涵蓋落入本發明的真實精神內的所有這樣的修改及改變。
1權利要求
一種劃分用於對地質結構進行建模的數據的方法，該方法包括將所述數據橫向地劃分為多個柱，其中，每個柱在橫向上大致上以雙纖維為中心；以及在多個面與所述柱在橫向上大致上以其為中心的所述雙纖維的多個交點中的每個交點處垂直地劃分每個柱。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，將所述數據橫向地劃分包括產生在橫向上大致上以雙纖維為中心的多個六面體單元。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述雙纖維是取向與所述數據的參考層位大致上相平行的平面的多邊形劃分的中心點的垂直投影。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中，所述多邊形劃分為矩形劃分。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述雙纖維是大致上近似所述數據的參考層位的取向的曲面的矩形劃分的中心點的垂直投影。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述多個面中的每個面包括大致上近似所述數據中的地質不連續的連續面。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中，所述連續面以階梯方式大致上近似所述地質不連續。
8. 根據權利要求6所述的方法，其中，所述地質不連續包括斷層。
9. 根據權利要求6所述的方法，其中，所述地質不連續包括不整合面。
10. 根據權利要求1所述的方法，還包括將相鄰的柱的同一位置的點及同一位置的垂直面合併。
11. 一種用於劃分對地質結構進行建模的三維地質區域的方法，該方法包括將所述地質區域劃分成多個六面體單元，其中，所述六面體單元中的每個六面體單元的至少第一面大致上近似所述地質結構中的不連續面，並且第二面基本上不近似所述地質結構中的不連續面；以及將所述第二面處的多個六面體單元合併。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述第二面的至少部分與所述第一面的至少部分大致上相正交。
13. 根據權利要求ll所述的方法，其中，合併包括在確定分別來自在橫向上相鄰的不同的六面體單元的兩個或更多個點大致上相似時，將所述點合併。
14. 根據權利要求ll所述的方法，其中，所述六面體單元中的每個六面體單元的兩個或更多個面大致上近似所述地質結構中的不連續面。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中，所述兩個或更多個面中的兩個面是所述六面體單元的大致上相對的面。
16. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述第一面是所述六面體單元中的每個六面體單元的頂面。
17. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述第一面是所述六面體單元中的每個六面體單元的底面。
18. —種劃分用於對地質結構進行建模的三維地質區域的方法，該方法包括產生近似所述地質結構中的地質不連續面的連續面；以及將所述地質結構劃分成多個六面體單元，其中，所述六面體單元中的每個六面體單元的面的至少部分包括所述連續面的至少部分。
19. 根據權利要求18所述的方法，其中，所述連續面包括所述地質不連續面的切面。
20. 根據權利要求18所述的方法，其中，所述連續面包括所述地質不連續面的相鄰部 分的多項式近似。
21. 根據權利要求18所述的方法，其中，在所述六面體單元中的每個六面體單元的面 的大致中心點處近似所述連續面。
22. —種用於顯示地質結構的模型的三維地層網格的方法，該方法包括 顯示多個六面體單元，其中，所述六面體單元中的每個六面體單元包括參考點，並且在橫向上以地質不連續面與雙纖維的交點為中心；以及利用與所述地質不連續面所對應的沉積物的沉積相關聯的所指定的偽地質年代來標 記所述六面體單元中的每個六面體單元的參考點。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中，所述參考點是所述六面體單元中的每個六面 體單元的大致中心點。
24. 根據權利要求22所述的方法，其中，所述參考點是所述六面體單元中的每個六面 體單元的面的大致中心點。
25. 根據權利要求22所述的方法，其中，所顯示的多個六面體單元中的每個六面體單 元與大致上落在偽地質年代範圍內的地質年代相對應。
26. 根據權利要求22所述的方法，其中，所顯示的多個六面體單元中的每個六面體單 元與大致上落在兩個相繼的參考層位之間的參考層位相對應。
27. —種劃分用於對地質結構進行建模的數據的系統，該系統包括 處理器，該處理器用於將所述數據橫向地劃分為多個柱，其中，每個柱在橫向上大致上以雙纖維為中心，並且該處理器用於在多個面與所述柱在橫向上大致上以其為中心的所述 雙纖維的多個交點中的每個交點處垂直地劃分每個柱；以及 用於將經劃分的數據可視化的顯示器。
28. 根據權利要求27所述的系統，其中，所述處理器產生在橫向上大致上以雙纖維為 中心的多個六面體單元。
29. 根據權利要求27所述的系統，其中，所述多個面中的每個面包括大致上近似所述 數據中的地質不連續的連續面。
30. 根據權利要求29所述的系統，其中，所述地質不連續包括斷層。
31. 根據權利要求29所述的系統，其中，所述地質不連續包括不整合面。
32. 根據權利要求27所述的系統，其中，所述處理器將相鄰的柱的同一位置的點及同 一位置的垂直面合併。
33. 根據權利要求27所述的系統，其中，可視化包括利用與所述地質不連續面所對應 的沉積物的沉積相關聯的所指定的偽地質年代來標記所述六面體單元中的每個六面體單 元的參考點。
全文摘要
本發明的實施例提供了一種用於劃分用於對地質結構進行建模的數據的系統及方法，包括將所述數據橫向地劃分為多個柱，其中每個柱可以在橫向上大致上以雙纖維為中心；以及在多個面與所述柱可以在橫向上大致上以其為中心的所述雙纖維的多個交點中的每個交點處垂直地劃分每個柱。
文檔編號G06G7/48GK101743554SQ200880011118
公開日2010年6月16日 申請日期2008年3月31日 優先權日2007年3月30日
發明者讓-勞倫特·馬萊特 申請人:帕拉代姆地球物理有限公司