CN101743554A - 用于构建地层网格的划分算法 - Google Patents

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CN101743554A CN200880011118A CN200880011118A CN101743554A CN 101743554 A CN101743554 A CN 101743554A CN 200880011118 A CN200880011118 A CN 200880011118A CN 200880011118 A CN200880011118 A CN 200880011118A CN 101743554 A CN101743554 A CN 101743554A
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Abstract

本发明的实施例提供了一种用于划分用于对地质结构进行建模的数据的***及方法，包括：将所述数据横向地划分为多个柱，其中每个柱可以在横向上大致上以双纤维为中心；以及在多个面与所述柱可以在横向上大致上以其为中心的所述双纤维的多个交点中的每个交点处垂直地划分每个柱。

Description

用于构建地层网格的划分算法
技术领域
本发明涉及对地下的分层地形进行建模的一般领域。更确切地说，为了模拟经过地质地形的流，提出了将地质区域划分成可以符合层位的取向且可以近似断层的多个六面体三维(3D)单元(例如，称作“地层单元”)的新方法。可以使用无论层位及/或断层的复杂性如何都可以产生具有例如以阶梯方式近似直角的角度以及例如以阶梯方式近似断层面的面的六面体单元的划分算法(例如，称作“双切饼(dual cookie cutter)”算法)来产生地层单元。
背景技术
为了清楚，给出下列初步的定义。可以使用其他定义。
层位、断层及不整合面
在分层的层中，层位、不整合面及断层可以是例如可以如下表征的曲线面。层位H(t)可以是与几乎在大致上相同的地质年代或年代范围(t)沉积的多个沉积物颗粒相对应的面。断层可以是地形不连续面，该地形不连续面可能是由该面两侧的地形的相对位移导致的。通常，断层可能会切割层位并且还切割其他断层。不整合面可以是沿层位的不连续面，该不连续面可能是由于旧地形被侵蚀从而被新地形替代而导致的。当在本文中讨论时，将不整合面视为断层：因而，在下文中，应当将断层理解为真正的断层或不整合面。
参考层位
所研究的地质区域可以由可以将具有显著不同的物理性质的被建模的数据的层分开并且可以分别与沉积的伪地质年代{t(1)，t(2)，...，t(N)}相关联的被称作“参考层位”的一系列面{H(t(1))，H(t(2))，...，H(t(N))}来表征。“伪地质年代”可以指可以是真实(例如，通常未知的)地质年代的任意单调递增函数的参数。当在本文中讨论时，为了清楚，隐含地假定将层位根据其伪地质年代来排序，使得假定H(t(1))与较老的沉积物相对应而H(t(N))与较新的沉积物相对应。换句话说，H(t(i))的沉积时间t(i)早于H(t(i+1))的沉积时间t(i+1)。
地层单元及纤维
参照作为传统地层单元的示意图的图1。地层单元110(例如，也称作单元)，可以是例如具有下列特性的地下模型或地质空间100的六面体部分。每个单元110可以具有分别与相继的参考层位H(t(i-1))150及H(t(i))相一致的底面120及顶面130。每个单元110的顶面130及底面120可以为具有近似直角的角度的大致上为矩形的形状。如果单元的边横跨断层，则单元110的一个面可以例如以阶梯方式近似断层的几何形状。在与层位大致上相正交的方向上，单元110的顶点可以沿也称作原始纤维170(也可以称作“纤维”或“柱”)的平滑曲线排列。单元110可以包括可以是与参考层位H(t(i-1))150及H(t(i))大致上相正交的面的侧面140。侧面140可以具有可以退化的近似矩形的形状。例如，侧面140的与纤维170共线的每个边例如可以退化成单个点。
地层网格
地层网格(例如，也称作“SGrid”)可以包括多个地层单元。可以将地层网格按大致上规则的图案排列，使得例如所有的单元以没有任何间隙或交叠的方式构成对所研究的地质区域划分，并且从拓扑的观点来看，使得单元可以仅共用实质上公共的顶点、实质上公共的边及实质上公共的面。
参照分别作为结构化地层网格及非结构化地层网格的示意图的图2及图3。结构化地层网格可以是其中基本上所有的单元210都具有大致上相同的拓扑结构(例如，在所有的单元210都具有大致上六面体形状时)的地层网格200。另外，地层网格300可以是非结构化的，并且可以具有不规则单元310(例如，非六面体的多面体单元)。
局部网格细化
可以将SGrid的一个或更多个单元分割或进一步划分成子单元。例如，可以局部地使用这种对单元的细化(例如，称作“局部网格细化”)，以更接近地近似断层或井的相邻部分的几何形状。通常，可以通过利用与“母”六面体单元的面相平行的平面来划分该母六面体单元以实现将该母六面体单元细化成更小的单元。可以使用基于Delaunay三角化(Delaunaytessellation)的其他细化方法。
非相邻连接
参照作为一对相邻单元的示意图的图4。可以按相邻单元的对不共用顶点的方式来构造SGrid，例如，可以产生单元410 C1及单元412 C2。相邻的单元410及412(C1、C2)可以按单元410 C1的面440 F1与单元412 C2的面442 F2近似地共用公共部分450 F12的方式位于断层的两侧。公共区域450 F12可以是面440 F1与面442 F2的相交区域。当公共部分450 F12对于面440 F1或面442 F2来说实质上不相同时，则可以称面440F1与面442 F2以“非相邻”连接方式彼此接触，并且可以称单元410及412(C1、C2)具有“非相邻”连接。
原始切饼算法
可以使用划分算法(例如，称作“原始切饼”算法)来产生SGrid。可以利用原始切饼算法来对划分地质空间以表示数据。划分算法可以包括：使用可以近似地平行于参考层位(例如，水平面)的平面P。可以用包括两族直线(X族及Y族)的网格来覆盖近似地平行于参考层位的平面P。例如，可以如下定义X族及Y族。属于X族的每条直线“x(i)”可以大致上平行于X族的其他直线。属于Y族的每条直线“y(i)”可以大致上平行于Y族的其他直线。X族的每条直线可以与Y族的基本上所有的直线大致上相正交，并且相反的是，Y族的每条直线可以与X族的基本上所有的直线大致上相正交。可以设想，X族及Y族的每条直线可以例如由这样的刚性铁丝构成：当该刚性铁丝被移动经过所研究的地质区域的地下层时，该刚性铁丝可以具有切割该地下层的能力。所研究的地质区域可能已经被与地下层相关联的断层及参考层位切割。如果平面P沿大致上不变的方向(例如，垂直方向)移动经过地下层，则可以将地下层划分成一族单元。如果没有断层且层位是近似水平的，则所获得的单元集可以成为SGrid。然而，在存在断层时，这样产生的单元可能被断层切割，因而可能不再是六面体单元，而变成非六面的多面体单元。
参照作为使用原始切饼算法划分的被建模的地下结构的示意图的图5至图8。图5至图8示出这种算法可以在断层的附近产生非六面体单元的多面体单元。
与图5中的圈起部分540相对应的是，可以从地下层500产生大量与六面体不同的多面体单元550。
与图6中的圈起部分640相对应的是，可以从地下层600产生大量与六面体不同的多面体单元。
一些原始切饼算法包括将所有的参考层位近似为连续地横跨断层的限制，使得断层实质上未被正确地建模。图7中的圈起部分740示出这种限制的结果，例如，该划分算法可能产生沿断层的***地退化的单元。这种限制的另一结果可能是，在存在逆断层或沿“Y”或“X”方向的彼此交叉的断层对时，该算法不能充分地工作。
图8示出了使用仅能在特定的并且例如不现实的情况下工作的原始切饼算法产生的地层网格。这种情况可能需要将地下层800划分成横向上以四个断层为边界且垂直方向上以顶层位及底层位为边界的大六面体“主”块。可以例如使用近似地平行于四个横向断层的平面族以及近似地平行于顶层位及底层位的平面族来将这些大六面体主块进一步划分成更小的单元。如图8所示，为了适合断层的形状，大的主模块可能会严重地扭曲，因而单元可能会严重地扭曲。此外，仅部分地切割感兴趣的地质区域的地下层800的“死断层”通常实质上不能被正确地建模。
此外，在存在沿“Y”或“X”方向彼此交叉的断层对时，原始切饼算法可能不工作。
图2示出了当前用于将地下层分解成六面体单元210的最普通类型的地层网格200。可以使用与被建模的地下层的断层相平行的纤维的场，使用原始切饼算法来获得地层网格200。作为使用这种纤维的直接后果，在存在沿“Y”或“X”方向彼此交叉的断层对时，通常实质上不能构建地层网格。可能需要其他解决方案以避免产生扭曲的单元。图2的前方垂直部分示出，无论这些构造困难如何，在断层不是大致上垂直时，沿同一纤维垂直地排列的单元210可能具有严重的扭曲或尺寸及角度的变化。
在图5至图8中示出的每个示例中，在使用原始切饼算法产生的地层网格中，产生大量退化的单元或严重地偏离具有以近似直角相互切割的面的六面体形状的多面体单元的缺点通常是不可避免的。然而，优选的是例如避免产生这种多面体，理由如下。对于每对相邻单元(例如，以上参照图4描述的单元410及412(C1、C2))，流动模拟器通常求解规定流经它们的公共面(例如，以上参照图4描述的公共部分450 F12)的流体的质量守恒的平衡方程。因此，单元的面越多，可能要求流动模拟器求解越多的方程，并且可能需要越多的计算机运算时间及存储器。避免产生退化单元的另一个原因可能是，为了确保数值稳定性，流动模拟器可能要求由两个相邻的单元共用的公共面与连接这些单元的两个中心的线段大致上相正交。当相邻的单元基本上以规则的图案排列时，这种约束通常可以得到满足。例如，如果所有的单元为具有近似地正交的面的六面体形状，则这种约束可以自动地得到满足。避免产生退化单元的又一个原因可能是，基本上大部分当前商用的流动模拟器实际上仅接受六面体单元。可以理解，使用上述原始切饼算法的基本上所有的方法都不能满足这些约束。
发明内容
本发明的实施例提供了一种用于划分用于对地质结构进行建模的数据的***及方法，包括：将所述数据横向地划分为多个柱，其中，每个柱可以在横向上大致上以双纤维为中心；以及在多个面与所述柱可以在横向上大致上以其为中心的所述双纤维的多个交点中的每个交点处垂直地划分每个柱。
附图说明
参照附图及以下说明，可以更好地理解根据本发明实施例的***、设备及方法的原理及操作，应当理解，仅出于例示的目的而给出这些附图，这些附图并非想要成为限制。
图1是传统地层单元的示意图；
图2及图3分别是结构化地层网格及非结构化地层网格的示意图；
图4是一对相邻单元的示意图；
图5至图8是使用原始切饼算法划分的被建模的地下结构的示意图；
图9是根据本发明实施例的利用双切饼算法来对近似地平行于所使用的层位的平面进行二维划分以表示数据的示意图；
图10是根据本发明实施例的利用双切饼算法来对所使用的地质区域进行三维划分以表示数据的示意图；
图11是根据本发明实施例的与地质不规则相一致并且以用于使用双切饼算法来划分地质区域的双纤维为中心的无限连续面的示意图；
图12及图13分别是使用根据传统方法的原始切饼算法以及根据本发明实施例的双切饼算法来对地质区域进行划分以表示数据的示意图；
图14a及图14b是根据本发明实施例的用于将柱划分成六面体单元的方法的流程图；以及
图15是根据本发明实施例的***的示意图。
为了使例示简单且清楚，附图中示出的要素不必按比例绘制。例如，为了清楚，可以将一些要素的尺寸相对于其他要素夸大。此外，在认为适当时，可以重复附图中的标号，以指示贯穿一系列图的相对应的或相似的要素。
具体实施方式
在以下说明中，将描述本发明的各个实施例。出于解释的目的，将阐述具体的示例以便提供对本发明的至少一个实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的其他实施例并不限于本文中所描述的示例。此外，可以将众所周知的特征省略或简化，以免使本文中所描述的发明的实施例难以理解。
在本发明的框架中，提出了一种称作“双切饼”的全新的方法，该方法可以包括用于产生SGrid的划分算法(例如，将其称作“双切饼”算法)。双切饼算法可以不具有例如上文所讨论的与原始切饼算法相关联的缺点。此外，与原始切饼算法相对比，无论层位及/或断层的复杂性如何，双切饼算法都可以充分地产生地层单元。尤其是，双切饼算法在存在沿“Y”或“X”方向彼此交叉的断层对以及存在逆断层时充分地产生地层单元。
参照作为根据本发明实施例的利用双切饼算法来对近似地平行于所使用的层位的平面进行二维划分以表示数据的示意图的图9。该划分算法可以包括使用可以是近似地平行于参考层位(例如，水平面)的连续面的平面900 P。可以用包括两族直线(X族935及Y族945)的网格来覆盖平面900 P。例如，可以如下定义X族935及Y族945。属于X族935的每条直线“x(i)”可以大致上平行于X族935的其他直线。属于Y族945的每条直线“y(j)”可以大致上平行于Y族945的其他直线。X族935的每条直线可以与Y族945的基本上所有的直线大致上相正交，反之，Y族945的每条直线可以与X族935的基本上所有的直线大致上相正交。
例如，可以在平面900 P上如下定义两个点集。第一个点集V＝{v1，v2，...}可以与X族935的直线与Y族945的直线的交点相对应。例如可以将点集V称作“原始点”930。第二个集C＝{c1，c2，...}可以与平面900 P上的以X族935的直线及Y族945的直线为边界的矩形2D单元的中心相对应。例如可以将点集C称作“双点”940。集C的每个双点940c可以与平面900 P的例如可以以与X族935的直线及Y族945的直线相平行的边为边界的矩形910 R(c)的中心相对应。
参照作为根据本发明实施例的利用双切饼算法来对所使用的地质区域进行三维划分以表示数据的示意图的图10。划分算法可以包括：使用可以根据以上参照图9所描述的平面900 P的实施例来划分的平面1000P。可以假定平面1000 P近似地平行于感兴趣的地质区域的层位。例如，可以从点集V及点集C引出平行于与层位近似地相正交的公共方向的直线场。例如，如果地质区域的层位是近似地水平的，则可以将平面1000 P选择为水平的，并且从点集V及点集C引出的基本上所有的平行直线可以是垂直的。可以产生两族这样的直线或纤维。可以称作“原始纤维”1070的一族纤维可以包括从原始点的集V引出的直线。可以称作“双纤维”1080的另一族纤维可以包括从双点的集C引出的直线。
与集C的双点c相关联的每个双纤维1085 DF(c)可以被四个最近的原始纤维1072、1074、1076及1078(也由{PF(1|c)，PF(2|c)，PF(3|c)，PF(4|c)}来表示)包围。与集C的双点c相关联的每个双纤维1085 DF(c)也可以与3D地质空间的当取向平行于平面1000 P的矩形1015 R(c)可以沿双纤维1085 DF(c)移动时由矩形1015 R(c)所扫过的部分所对应的柱1090 K(c)相关联。每个柱1090 K(c)可以在横向上以双纤维1085 DF(c)为中心，并且柱1090 K(c)的垂直边可以与原始纤维1070{PF(1|c)，PF(2|c)，PF(3|c)，PF(4|c)}相对应。
参照作为根据本发明实施例的与地质不规则相一致并且以用于使用双切饼算法来划分地质区域的双纤维为中心的无限连续面的示意图的图11。为了使用双切饼算法来划分地质区域，为了清楚，提供下列定义。可以使用其他定义。
可以将面集HF定义为包括地质空间的所有的参考层位及断层(例如，以及不整合面)。根据本发明的实施例，可以将不整合面视为断层，并且可以将断层理解为真正的断层或不整合面。例如，可以将一系列交点1155{p(1|c)，p(2|c)，...}及相关联的一系列无限连续面1150{S(1|c)，S(2|c)，...，S(M|c)}定义如下。交点1155{p(1|c)，p(2|c)，...}可以是集HF的每个面与每个双纤维1085 DF(c)的交点。可以按照使得p(j|c)低于p(j+1|c)的方式将交点1155{p(1|c)，p(2|c)，...}排序。无限连续面1150 S(j|c)可以是在交点1155 p(j|c)处例如局部地包围可以是面HF与双纤维1185DF(c)的交点的p(j|c)的、近似面HF(j|c)的无限连续面。例如，在一个实施例中，无限连续面1150 S(j|c)可以是在交点1155 p(j|c)处与HF(j|c)相切的平面。在其他实施例中，无限连续面1150可以包括任何连续近似(例如，多项式近似)。
用于使用双切饼算法来构建地层网格的划分算法的根据本发明的实施例可以包括例如可以称作“切割步骤”和“粘合步骤”的两个主要的相继步骤。例如，这些步骤可以如下描述地进行。可以包括其他步骤或附加步骤；并且一些实施例可以包括不同的步骤集。
双切饼算法：切割步骤
切割步骤可以包括：将每个柱1090 K(c)划分成分别具有例如可以严格地或近似地对应于无限连续面1150{S(1|c)，S(2|c)，...，S(M|c)}与柱1190K(c)的交点的底面及顶面的一系列六面体单元。
在一个实施例中，针对每个双点c，切割步骤可以包括例如以如下方式分割柱1090 K(c)：
1.可以创建例如可以由{QF(1|c)，QF(2|c)，QF(3|c)，QF(4|c)}来表示的四个空的点堆栈，每个堆栈与柱K(c)的四个垂直边中的一个垂直边相关联；
2.针对i＝1至4，可以计算第一无限连续面1150 S(1|c)与每个原始纤维1170 PF(i|c)的交点1152、1154、1156及1158 Q(i|c)，并且可以将交点Q(i|c)存储在各个堆栈QF(i|c)的顶部；
3.可以产生例如以交点1152、1154、1156及1158{Q(1|c)，Q(2|c)，Q(3|c)，Q(4|c)}为顶点的第一矩形底面1160 F(1|c)；
4.针对j＝2至M，可以执行下列步骤：
a.针对i＝1至4：
i.可以计算无限连续面S(j|c)与原始纤维PF(i|c)的交点Q(i|c)；
ii.如果交点Q(i|c)高于已经存储在堆栈QF(i|c)的顶部的点，则可以将该交点Q(i|c)存储在堆栈QF(i|c)的顶部；
iii.否则：
1.可以生成QF(i|c)的顶部点的副本Q＊(i|c)；
2.将Q＊(i|c)的位置沿原始纤维PF(i|c)稍微向上移动；
3.可以将副本Q＊(i|c)存储在堆栈QF(i|c)的顶部。
b.可以产生以存储在堆栈的顶部的点{QF(1|c)，QF(2|c)，QF(3|c)，QF(4|c)}为端点的矩形面F(j|c)；
c.可以通过按照所产生的新的边与原始纤维1170{PF(1|c)，PF(2|c)，PF(3|c)，PF(4|c)}对准的方式将矩形底面F(j-1|c)与矩形顶面F(j|c)连接起来以产生六面体单元K(j-1|c)；
d.如果p(j|c)对应于双纤维1185 DF(c)与HF的面或断层的交点，则为了改善单元K(j-1|c)的形状，可以将单元K(j-1|c)的顶点移动成与近似地平行于相邻的层位的平面相一致，使得例如面F(j|c)不与面F(j-1|c)相交。
可以针对集C中的每个双点c重复这一系列的切割步骤，以便按所述方式划分相对应的每个柱1190 K(c)。因此，双切饼算法的实施例可以将每个柱1190 K(c)按照每个单元对K(j-1|c)及K(j|c)可以共用具有位于原始纤维1170{PF(1|c)，PF(2|c)，PF(3|c)，PF(4|c)}上的顶点的公共矩形面F(j|c)的方式划分成一系列相邻单元{K(2|c)，K(3|c)，...，K(M|c)}。可以观察到，例如在水平方向及垂直方向利用双切饼算法产生的断层的阶梯近似可以产生具有近似地正交的面的单元。
根据该划分机制，属于两个相邻的柱K(c1)及K(c2)的单元的顶点即使在它们之间不存在断层的情况下也可能是不相接的。为了恢复两个相邻的柱的相邻单元之间的横向连接，可以执行“粘合”步骤。可以使用其他操作或不同的操作。
双切饼算法：粘合步骤
例如包含利用双切饼算法生成的点的四个“兄弟(sibling)”堆栈{QF(j1|c1(v))，QF(j2|c2(v))，QF(j3|c3(v))，QF(j4|c4(v))}可以与集V的每个原始点v相对应。相伴随的(例如，接触的)单元的四个柱1190 K(c)可以与每个原始纤维及相关联的集V的原始点v相对应。可以注意到，在所研究的区域的边界上，一些兄弟堆栈可能为空。在例如下列条件得到满足时，粘合步骤的实施例可以基本上合并存储在相对应的兄弟堆栈中的所有的点。该条件可能要求这些点在与原始点v相关联的同一原始纤维1170上的同一位置或近似同一位置，并且这些点属于同一面(层位或断层)。粘合步骤可以将例如可能在同一位置或几何上重合(例如，或近似地重合)的每对侧面合并为由两个相邻的单元共用的单个面。保持未被粘合的侧面可能与具有“非相邻连接”的面或单元相对应。
在一个实施例中，为了获得这样的粘合，例如可以从顶到底地并行地扫描每个兄弟堆栈，并且可以例如根据以下双切饼算法粘合步骤对所有的兄弟堆栈反复地重复该处理。例如：
针对每个原始纤维1170 PF(i|c)：
1.可以选择四个相关联的兄弟堆栈；
2.可以将各个兄弟堆栈的顶部的所有的点复制到点列表Q＝{Q1，Q2，Q3，Q4}中，并且可以将这些点从它们各自的堆栈中移除；
3.可以将包括近似地位于属于集HF的同一面(层位或断层)上的相似位置处的点的任一子集Q合并为单个点；并且
4.如果兄弟堆栈不为空，则返回以上步骤(1)。
在针对所有的原始纤维1170 PF(i|c)重复双切饼算法粘合步骤之后，共用已粘合的点作为顶点的相邻的侧面可以完全地、部分地或未被粘合。例如，如果两个相邻的侧面的四个顶点被合并，则这两个面可以隐含地且自动地合并为一个面。例如，如果两个相邻的侧面的一些顶点(但不是全部顶点)未被合并，则这些面之间可能是“非相邻连接”。通常，双切饼算法粘合步骤不产生穿过顶面或底面的非相邻连接；其他实施例可能以其他方式操作。
在交点1155 p(j|c)可能充分地接近于断层的实施例中，无限连续面1150 S(j|c)仅能连续地且充分地近似面HF(j|c)的位于断层的与交点1155p(j|c)同侧的部分。因此，可以自动地确保对断层的充分地精确的阶梯近似。
参照作为分别使用根据传统方法的原始切饼算法以及根据本发明实施例的双切饼算法对地质区域进行划分以表示数据的示意图的图12及图13。如这些图中所例示的，在原始切饼算法与双切饼算法分别在断层的附近产生与参考层位H(t(j))1250及1350相关联的切割柱K(c)1290及1390的水平面F(j|c)1210及1310的方式之间可能存在显著的差异。例如，使用双切饼算法时，即使存在切割由无限连续面1340 S(j|c)近似的参考层位H(t(j))1350的断层，柱K(c)1390与无限连续面1340 S(j|c)的相交部分也可以产生具有唯一的矩形面片的面F(j|c)1310。使用原始切饼算法时，如果在柱K(c)1290中参考层位H(t(j))1250未被断层切割，则柱K(c)1290与参考层位H(t(j))1250的相交部分可以产生具有唯一的矩形面的面F(j|c)1210，因而在这种情况下，与使用双切饼算法可能没有显著的差异。然而，如果在柱K(c)1290中参考层位H(t(j))1250被断层切割，则使用原始切饼算法时，柱K(c)1290与参考层位H(t(j))1250的相交部分可能产生具有多个多边形面的面F(j|c)1210。因此，在存在断层时，在一个实施例中总能产生矩形面的双切饼算法可以提供优于可能产生非四边的多边形面的原始切饼算法的优点。
查看由双切饼算法产生的SGrid
出于图形化的目的，柱K(c)的每个3D六面体单元可以标有诸如下列标签的标签。例如，第一标签可以与位于平面P中的矩形R(c)的水平行的索引I(c)相对应，第二标签可以与位于平面P中的矩形R(c)的垂直列的索引J(c)相对应，第三标签可以与对应于单元的中心点的伪地质年代或年代范围(t)相对应。这些标签可以用于例如使地质科学家能够研究根据以下机制使用双切饼算法产生的地层网格的截面及层。例如，本发明的实施例可以提供可以显示共有同一I(c)索引的基本上所有的单元的I截面。例如，本发明的实施例可以提供可以显示共有同一J(c)索引的基本上所有的单元的J截面。例如，本发明的实施例可以提供可以显示与大致上落在伪地质年代范围[t1，t2]内的地质年代(t)相对应的单元集的层或与大致上落在两个相继的参考层位H(t1)与H(t2)之间的参考层位相对应的单元集的层。
双切饼算法的推广
本领域技术人员可以理解，可以以多种方式对双切饼算法进行推广。下述可以包括一些(但非全部)推广的示例。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数据的一个或更多个参考层位的取向或近似地与例如包括Bezier面片或被分成三角形的面的参考层位相平行的任何连续面S。当地质层位实质上被折叠时，这样的推广可能是有用的。例如，在这种情况下，用于划分平面P的线族X及线族Y可以是曲线的，并且可以例如将其定义为平面P的参数化的轮廓线集。在另一示例中，原始纤维及/或双纤维可以是非直线的光滑曲线。例如，纤维可以是取向大致上平行于数据的参考层位的平面P的矩形划分的中心点的近似垂直投影。例如，纤维可以与层位的法向矢量的场近似地相切。双切饼算法的实施例可以适合于在井路或断层的相邻部分中产生相对较小的单元(例如，使用局部网格细化方法)。使用一族矩形R(c)(例如，矩形910、1015、1115及/或1315 R(c))产生的无限连续面S的覆盖面可以由包括其顶点起原始点的作用并且其中心起双点作用的相邻多边形的覆盖面来替代。可以使用双切饼算法的其他推广。
参照作为根据本发明实施例的用于将柱划分成六面体单元的方法的流程图的图14a及图14b。例如，根据本发明的实施例，本文中所描述的方法可以包括双切饼算法的切割步骤或其他相关处理。
在操作1400中，针对每个柱K(c)，可以定义四个坐标或空堆栈点。该四个坐标可以例如分别与柱K(c)的四个边或原始纤维相重合。可以使用任何其他适合的坐标。
在操作1405中，针对第一无限连续面，可以计算例如可以是每个原始纤维与第一顺序的无限连续面S(1，c)的交点的四个点。第一顺序的无限连续面S(1，c)可以是从双纤维与地质不连续面(例如，参考层位、断层、不整合面或例如与基本上相对最底层、最早沉积的结构或最深的结构相关联的任意地下结构)的交点延伸的任意适合的连续面。
在操作1410中，例如可以分别将四个交点中的每个交点设置在柱K(c)的四个堆栈中的相关联的一个堆栈的顶部作为顶部点。
在操作1415中，针对该面，可以产生例如以四个交点作为其顶点的第一大致矩形底面。
在操作1420中，针对断层、层位或其他不规则的面中的每个面，在第一无限连续面之后，可以计算原始纤维与例如相对应的重合无限连续面的四个交点。
在操作1425中，针对每个面，可以将在操作1420中计算出的每个交点例如与在相关联的堆栈的顶部处的点相比较。
在操作1430中，针对在操作1420中计算出的每个面及每个交点，如果交点大于(例如，沿在垂直方向上取正向的原始纤维)相关联的堆栈的顶部处的点，则例如可以将该交点例如作为新点添加在相关联的堆栈的顶部处。
在操作1435中，针对在操作1420中计算出的每个面及每个交点，如果交点小于(例如，沿相对应的原始纤维)在相关联的堆栈的顶部处的点，则可以生成在相关联的堆栈的顶部处的点的副本并将其作为新点添加在相关联的堆栈的顶部处。可以稍微平移新点以使其位于(例如，沿相对应的原始纤维)(例如，并且相对接近于)在操作1420中计算出的交点的上方。
在操作1440中，针对每个面，可以产生例如以在四个堆栈的顶部处的四个新点中的每个新点作为顶点的大致矩形面。由于可以例如根据在地质空间中的位置或面的沉积时间来对面进行排序，因此可以产生与所述面的顺序相对应的、例如分别以双纤维为中心并且与该双纤维近似地相正交的经排序的面的集(例如，F(1，c)、...、F(j-1，c)、F(j，c)、...、F(l，c))。
在操作1445中，针对每个面，可以产生例如包括矩形底面F(j-1，c)及矩形顶面F(j，c)的大致六面体单元。在一些实施例中，可以用四边形侧面来连接顶面F(j，c)与底面F(j-1，c)。四边形侧面可以以分别与原始纤维对准的边及可以被所述面共用的边为边界。
在操作1450中，针对每个面，如果面的中心点大致上与双纤维和断层面的交点相重合，则可以修改六面体单元的形状，例如使得该面更好地近似断层面。例如，可以移动面及/或面的顶点，使得经修改的面可以与断层面或相邻的层位大致上相平行。如果修改后的面与公共的六面体单元的其他面相交，则可以避免对面的这种修改。因此，可以将柱K(c)划分或切割成l-1个六面体单元，针对除了第一个面之外的每个面，基本上每对相邻六面体单元共用具有大致上与相邻的原始纤维相交或位于相邻的原始纤维上的顶点的公共面。
由于可以将六面体单元构造为中心点在与地质不连续面相对应的面上(例如，断层或不整合面与双纤维的交点)，因此可以例如以阶梯方式近似地质不连续面。如果使用适合的单元密度，则地质不连续面可以由例如六面体单元来充分地近似。因此，可以在不产生包括具有另外的(例如，多于六个)面的单元的不规则单元结构的情况下以阶梯方式近似地质不连续面。
当前的流动模拟器应用程序通常使用边的尺寸范围从10米至200米的单元。当前的模型通常使用数百万的单元来对地质结构进行建模。可以使用其他数字及范围。
在操作1455中，可以针对与每个双点c或集C或每个双纤维DF(c)相对应的每个柱K(c)重复前面的步骤。
在一些实施例中，上文中描述的操作可以用于划分用于对地质结构进行建模的数据，包括：将数据横向地划分为多个柱，其中，每个柱可以在横向上大致上以双纤维为中心；以及在多个面与该柱可以在横向上大致上以其为中心的双纤维的多个交点中的每个交点处垂直地划分每个柱。
在一些实施例中，上文中描述的操作可以用于划分对地质结构进行建模的三维地质区域，包括：将地质区域划分成多个六面体单元，其中，每个六面体单元的至少第一面大致上可以近似地质结构中的不连续面，并且第二面基本上不近似地质结构中的不连续面。在一些实施例中，可以将柱K(c)中的多个相邻的六面体单元合并。
在一些实施例中，上文中描述的操作可以用于划分对地质结构进行建模的三维地质区域，包括：产生可以近似地质结构中的地质不连续面的连续面；以及将地质结构划分成多个六面体单元，其中，每个六面体单元的面的至少部分可以包括所述连续面的至少部分。
在一些实施例中，上文中描述的操作可以用于显示地质结构的模型的三维地层网格，可以包括显示多个六面体单元，其中，每个六面体单元可以包括参考点，并且可以在横向上以地质不连续面与双纤维的交点为中心。在一些实施例中，上文中描述的操作可以用于利用与地质不连续面所对应的沉积物的沉积相关联的所指定的伪地质年代来标记每个六面体单元的参考点。在一个实施例中，参考点可以是每个六面体单元或其面的大致中心点。
本领域技术人员可以理解，可以对上文中描述的操作进行改变和修改。
可以使用其他操作或不同的操作。
通过引用来将授予Swanson的美国专利第4821164号，授予Swanson的美国专利第4991095号，授予Bennis等人的美国专利第5844564号，授予Bennis等人的美国专利第6907392号，授予Balaven等人的美国专利第7047165号，授予Hartman、Robert Petrus Adrianus的美国专利公报第2005/0125203号，J.L.Mallet的“Geomodeling”(牛津大学出版社，2002)，以及G.Farin的“Curves and Surfaces”(Academic出版社，2002)的全部内容合并在此。
参照作为根据本发明实施例的***的示意图的图15。***1500可以用于使用根据本发明实施例的双切饼算法来划分数据。***1500可以包括计算***1530及显示器1580。
计算***1530可以包括例如处理器1540、存储器1550及软件1560。处理器1540可以处理数据(例如，原始数据或经处理的数据)。存储器1550可以存储数据(例如，原始数据或经处理的数据)或用于执行本发明实施例的指令或软件。显示器1580可以显示来自计算***1530或任何其他适合的***、装置或程序(例如，地质建模程序或软件)的数据。显示器1580可以包括用于显示来自多个数据源或到多个显示器的数据的一个或更多个输入或输出。显示器1580可以显示根据数据而产生的图像。
计算***1530可以包括例如任何适合的处理***、计算***、计算装置、处理装置、计算机、处理器等，并且可以使用硬件及/或软件的任何适合的组合来将其实现。
处理器1540可以包括例如一个或更多个处理器、控制器或中央处理单元(“CPU”)。可以在存储器1550中存储例如全部或部分的软件1560。软件1560可以包括例如用于根据本发明实施例来对地质数据进行划分、处理或建模的任何适合的软件。处理器1540可以至少部分地基于软件1560中的指令来操作。
计算***1530可以用于例如处理诸如井数据或地震数据的地质数据。在其他领域中成像(例如，医学成像)的情况下，计算***1530可以处理其他数据(例如，超声波数据、磁数据、X射线数据或其他适合的数据)。
可以利用例如参照图15所描述的***或其组件来执行或操作本发明的方法、机制或操作的实施例。可以使用其他***及/或组件。
除非另外特别指出，否则如从以下讨论中明显看出的，应当理解，贯穿说明书，使用诸如“处理”、“计算”、“确定”等的术语的讨论是指将计算***的寄存器及/或存储器内的表示为物理(例如，电子的)量的数据操作及/或转换成计算***的存储器、寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示装置内的相似地表示为物理量的其他数据的计算机或计算***或相似的电子计算装置的动作及/或处理。
出于例示及描述的目的而给出对本发明实施例的前述描述。并不旨在是详尽无遗的或将本发明限于所公开的确切形式。本领域技术人员应当理解，可以根据上述教示而做出很多修改、变型、替代、改变及等同物。因此应当理解，所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实精神内的所有这样的修改及改变。

Claims (33)

1.一种划分用于对地质结构进行建模的数据的方法，该方法包括：
将所述数据横向地划分为多个柱，其中，每个柱在横向上大致上以双纤维为中心；以及
在多个面与所述柱在横向上大致上以其为中心的所述双纤维的多个交点中的每个交点处垂直地划分每个柱。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述数据横向地划分包括：产生在横向上大致上以双纤维为中心的多个六面体单元。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述双纤维是取向与所述数据的参考层位大致上相平行的平面的多边形划分的中心点的垂直投影。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多边形划分为矩形划分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述双纤维是大致上近似所述数据的参考层位的取向的曲面的矩形划分的中心点的垂直投影。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个面中的每个面包括大致上近似所述数据中的地质不连续的连续面。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述连续面以阶梯方式大致上近似所述地质不连续。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述地质不连续包括断层。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述地质不连续包括不整合面。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括将相邻的柱的同一位置的点及同一位置的垂直面合并。
11.一种用于划分对地质结构进行建模的三维地质区域的方法，该方法包括：
将所述地质区域划分成多个六面体单元，其中，所述六面体单元中的每个六面体单元的至少第一面大致上近似所述地质结构中的不连续面，并且第二面基本上不近似所述地质结构中的不连续面；以及
将所述第二面处的多个六面体单元合并。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二面的至少部分与所述第一面的至少部分大致上相正交。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，合并包括：在确定分别来自在横向上相邻的不同的六面体单元的两个或更多个点大致上相似时，将所述点合并。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述六面体单元中的每个六面体单元的两个或更多个面大致上近似所述地质结构中的不连续面。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述两个或更多个面中的两个面是所述六面体单元的大致上相对的面。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一面是所述六面体单元中的每个六面体单元的顶面。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一面是所述六面体单元中的每个六面体单元的底面。
18.一种划分用于对地质结构进行建模的三维地质区域的方法，该方法包括：
产生近似所述地质结构中的地质不连续面的连续面；以及
将所述地质结构划分成多个六面体单元，其中，所述六面体单元中的每个六面体单元的面的至少部分包括所述连续面的至少部分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述连续面包括所述地质不连续面的切面。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述连续面包括所述地质不连续面的相邻部分的多项式近似。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述六面体单元中的每个六面体单元的面的大致中心点处近似所述连续面。
22.一种用于显示地质结构的模型的三维地层网格的方法，该方法包括：
显示多个六面体单元，其中，所述六面体单元中的每个六面体单元包括参考点，并且在横向上以地质不连续面与双纤维的交点为中心；以及
利用与所述地质不连续面所对应的沉积物的沉积相关联的所指定的伪地质年代来标记所述六面体单元中的每个六面体单元的参考点。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述参考点是所述六面体单元中的每个六面体单元的大致中心点。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述参考点是所述六面体单元中的每个六面体单元的面的大致中心点。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，所显示的多个六面体单元中的每个六面体单元与大致上落在伪地质年代范围内的地质年代相对应。
26.根据权利要求22所述的方法，其中，所显示的多个六面体单元中的每个六面体单元与大致上落在两个相继的参考层位之间的参考层位相对应。
27.一种划分用于对地质结构进行建模的数据的***，该***包括：
处理器，该处理器用于将所述数据横向地划分为多个柱，其中，每个柱在横向上大致上以双纤维为中心，并且该处理器用于在多个面与所述柱在横向上大致上以其为中心的所述双纤维的多个交点中的每个交点处垂直地划分每个柱；以及
用于将经划分的数据可视化的显示器。
28.根据权利要求27所述的***，其中，所述处理器产生在横向上大致上以双纤维为中心的多个六面体单元。
29.根据权利要求27所述的***，其中，所述多个面中的每个面包括大致上近似所述数据中的地质不连续的连续面。
30.根据权利要求29所述的***，其中，所述地质不连续包括断层。
31.根据权利要求29所述的***，其中，所述地质不连续包括不整合面。
32.根据权利要求27所述的***，其中，所述处理器将相邻的柱的同一位置的点及同一位置的垂直面合并。
33.根据权利要求27所述的***，其中，可视化包括：利用与所述地质不连续面所对应的沉积物的沉积相关联的所指定的伪地质年代来标记所述六面体单元中的每个六面体单元的参考点。
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