基于曲面空间映射的复杂曲面重构方法研究及应用

发布时间：2020-07-28 16:11

【摘要】：地质曲面重构是油气藏勘探领域内的重要支撑技术之一,是地质构造建模、构造成图、油藏建模等应用的核心技术。地质曲面重构的基础数据是地震资料的构造解释成果数据。解释成果数据以离散的种子线或种子点存在,地质曲面重构的任务就是将离散的点或者线拟合成三维的空间曲面。现有的地质曲面重构方法通常是在以大地坐标为参考的直角坐标空间内进行曲面拟合,由于构造解释数据的稀疏性,通常导致拟合误差较大。同时,对于复杂地质构造,特别是倒转构造目前还缺乏有效的解决手段。基于此,本文开展了基于坐标空间转换的曲面重构方法研究。研究工作具有较大的理论价值和实际应用价值。针对复杂地质构造中地质曲面重构问题,本文从坐标转换角度出发,突破了传统直角坐标空间表达复杂地质曲面的局限性。主要工作和创新如下:1.提出了基于曲面空间映射的复杂地质曲面重构方法,针对含倒转构造的复杂地质曲面重构问题,传统方法在以大地坐标为参考的直角坐标空间进行曲面重构,无法有效解决倒转区域的投影重叠问题。本文提出了基于曲面空间映射的地质曲面重构方法,其基本思路是利用构造解释数据进行趋势拟合,并将趋势面作为曲面坐标空间的参考坐标面,将曲面上的点与趋势面之间的投影距离作为曲面坐标空间的z值。从而形成了以趋势面为参考的曲面坐标空间,并在此空间内进行曲面重构。通过理论分析和仿真分析,本文提出的方法有效解决了倒转区域的投影重叠问题,提高了复杂地质曲面重构的有效性和适应性;2.提出了基于多目标优化的地质曲面重构方法。地质曲面重构的两个重要指标是曲面的光滑程度和拟合误差。而光滑程度和拟合误差具有互斥性,导致曲面重构算法设计难以进行有效的平衡。基于此,本文提出了基于多目标优化的地质曲面重构方法。其基本思想是将曲面拟合问题构建成一个含曲面光滑程度和拟合误差的多目标优化模型。并利用惩罚系数来实现光滑和误差之间的平衡,同时将多目标优化问题转化为单目标优化问题并求解。通过理论研究和仿真分析,本文提出的方法有效解决了地质曲面重构的趋势控制问题,具有较大的理论意义和实际应用价值;综上所述,本文为复杂地质曲面重构提供了新的解决办法和思路。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P618.13;P631.4
【图文】：

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层位断层图 2-4 垂直断层示意图复杂地质构造，岩层在构造运动的作用下，，在地质界面产生连续形变，使原来接近平基本无法造成褶皱的产生，其产生通常是由上卷曲的时候即为背斜，褶皱面向下卷曲的空间中的产状，褶皱按照其外形和状态可以、平卧褶皱、倾伏褶皱、倾竖褶皱和水平生是由于地质体受到岩层之间相互作用力的曲从而变成曲面。如图 2-5 所示：

数据分布,地质勘探,数据分布

图 2-8 地质勘探数据分布图 2-8 是某实际工区的种子点云数据分布图，图中绿线为断层种子点数位种子点数据。从图中可以看到，种子数据在沿着测线的方向非常线之间的数据却相对稀疏很多。正是由于地质构造建模数据的这些们不能用传统曲面重构的方法来对地质曲面进行重构。数曲面数学基础如第一章所介绍，在复杂自由曲面重构领域，利用参数方程表达曲重构方法一直以来都是一个极为重要的手段。通过参数方法对曲面通过已知的点云数据，确定重构曲面的显示参数化方程，这是常规构方法，该方法能够应用于常规自由曲面重构的最主要原因是点云，可以直接通过空间中种子点云进行重构。对于复杂地质曲面不能由曲面重构相同的方法，上节已经介绍了复杂地质曲面数据点的稀种特性导致地质曲面必须通过 Delaunay 三角剖分对数据点插值得到

分块,倒转构造,约束关系,曲面

该方法适用于任何倒转构造。但是该方法有很多缺点，其中最大的缺点就是多个曲面的拼接问题，如图3-3 所示为两个曲面在拼接处不完整。由于倒转结构被分为多个部分，每个部分单独进行 Delaunay 三角剖分和网格插值，导致不同曲面最后在拼接的时候会出现严重问题，曲面与曲面之间的连接处光顺性非常差，不能对曲面进行光滑的拼接，不管从视觉还是功能上都不能称之为一个完整的曲面。图 3-3 分块拼接法在拼接处出现的问题(2) 人为构造约束关系倒转构造和逆掩断层的区别就是逆掩断层有约束关系而倒转构造没有。人为构造约束关系的方法就是模仿逆掩断层，在倒转构造有多重值的区域人为地添加约束关系，然后在此约束关系的基础上进行带有约束的 Delaunay 三角剖分，从而使多重值点之间不再具有拓扑连接关系。如图 3-4 所示即为通过人工手段对倒转结构添加约束关系，该方法找到倒转曲面弯曲的拐点 D 和 B1，分别在这两点处人为构造约束关系

【引证文献】