[发明专利]一种使用钻孔数据构建沉积地层系统三维实体模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程科学技术中的三维地学模拟技术应用领域，具体地说是一种使用工程钻孔数据自动构建沉积地层系统三维实体模型的方法，该方法针对地质钻探所探测到的地层层面数据进行处理，可以解决沉积地层系统中不连续的地层层面数据加密插值重构时的所遇到的各种难题。

背景技术

地质体的三维建模与可视化是当前地球信息科学领域的研究与应用热点。基于三维地学模拟技术构建的三维地质实体模型能够直观形象的展现复杂地质现象的边界条件以及地质体内部的各种地质构造，增强地质分析的直观性和准确性。三维地质实体模型已广泛应用于地质体的几何表示、地质属性参数空间不均一性的可视化分析、数值模拟模型的前处理和后处理等众多研究领域。

三维地学模拟研究的对象是地质实体。按照形态特征的差异，地质实体可分为层状实体和非层状实体两类。沉积地层是一种常见的层状地质实体，它不仅内部赋存有丰富的能源、矿产和地下水资源，而且还为人类塑造了大片的良田沃土和广阔的建设场地，许多大型城市和工程设施都是构筑在由沉积地层覆盖的三角洲上。因此，构建沉积地层环境下的三维地质模型对实际的地质分析与工程设计具有很大的应用价值。另外，研究沉积地层系统三维模拟技术也具有重要的理论意义，它是进一步研究复杂地质体三维构模技术的基础。

目前，国内外在沉积地层系统三维模拟技术方面的研究主要集中于基于钻孔数据的三维实体模型生成技术，并提出了一些建模方法，如三维地层骨架构模法、地层层位法、钻孔-层面模型法、地层纵向分块处理法等。但目前尚缺乏针对复杂沉积地层系统的简单通用、高效自动的建模方法。现有的建模方法都存在或多或少的缺陷，其中一个最突出的问题就是这些方法缺乏合理完善的缺失地层处理机制，导致计算机建模结果与实际地层分布情况差别较大，无法真实的反映缺失地层的空间展布特征。缺失地层引起的地质界面不连续会增加地层层面插值拟合的复杂度。虽然可以通过添加虚拟钻孔或地质剖面的方法将缺失地层界面控制信息追加到建模流程之中，但在具体实现的过程中，手工添加虚拟钻孔或地质剖面具有很大的主观性，同时也是一项极为繁琐的工作，不适合于用计算机进行自动或半自动的建模。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种使用钻孔数据自动构建沉积地层系统三维实体模型的方法，该方法能够快速、准确、自动的将包含多个缺失地层的复杂沉积地层系统中的具有不连续性、突变性特征的地层层面模型与实体模型在三维空间中重构出来，然后在计算机显示屏上展现出来。其要解决的技术问题可分解为四个方面：要解决地层顶、底界面初始高程的插值拟合问题；要解决缺失地层地质成因的自动判定问题；要解决缺失地层处理次序的自动排列问题；要解决缺失地层控制界面交切处理与高程调整问题。

本发明所采用的具体技术方案是：

一种使用钻孔数据构建沉积地层系统三维实体模型的方法，该方法通过使用二分拓扑结构，将钻孔数据离散化为一系列散点，基于这些散点插值拟合出各个地层顶、底界面的初始高程；根据插值拟合出的缺失地层顶、底界面在各个钻孔位置处的初始高程来自动推算缺失地层的地质成因和所属类别；按照缺失地层的形成顺序和切错关系自动生成缺失地层的处理次序；按照缺失地层的类别和地质成因自动进行缺失地层控制界面的交切处理与高程调整；具体工作步骤：

第一步 界定建模场区，提取相关钻孔信息

钻孔数据按照规范的钻孔数据库格式存储在关系数据库中，建模过程的第一步，就是从钻孔数据库中提取待建模场区的钻孔信息作为本发明的输入数据，包括钻孔类型、平面位置以及具体的地层分层信息。

第二步 建模场区总体地层排序与完整性判定

首先，将钻孔所揭示的地层按照沉积顺序进行编号，生成一个涵盖建模场区全部地层的“地层层序表”；然后，根据钻孔对地层的揭示程度，将钻孔分为两类（完全钻孔和不完全钻孔）；接着，根据钻孔所揭示的地层信息，将建模场区的地层分为两类（完整地层和缺失地层）。

第三步 钻孔数据离散化

将钻孔所揭示的地层分界面离散为三维空间中的一系列散点，并使用二分拓扑结构来记录钻孔所蕴含的地层分层信息。每一个散点的数据结构如下：

Struct BoreholeContactPoint

{  

long     m_lBoreholeID;  //钻孔编号

    double   m_dX;  //X坐标

    double   m_dY;  //Y坐标

double   m_dZ;  //Z坐标