专利名称：用于在断层空间中创建表面的系统和方法
用于在断层空间中创建表面的系统和方法
相关申请的交叉引用
不适用。
关于联邦资助研究的声明
不适用技术领域
本发明总体涉及用于在断层空间中创建表面的系统和方法。更特别地，本发明涉 及由内插来在断层空间中创建表面。
背景技术：
内插技术通常用于石油和天然气工业来创建表面(有时被称为层位)，其可以用于 在地表下的地层中定位碳氢化合物。在断层空间中从井口(well top)创建表面(井口是井 上的点，表示在该点处的层位上的表面水准(surface level)总是富有挑战性的。还可以 使用二次信息，例如但不限于地震数据，以助于内插表面的创建。理想地，内插应该在无断 层空间中进行，并且随后转换回至断层域。通常被称为全局无断层的这个技术，基于在断层 发生之前的全局而将断层空间有效地恢复到无断层空间。然而，全局无断层是非常困难的， 特别是存在许多断层的情况下。
细化网格(refinement gridding)是基于逐步地通过增加内插节点的数量而将已 知数据的粗近似转换为较细近似的内插技术。细化网格内插因此提供了方法以在断层空间 中直接创建表面。当没有断层时其生成了非常平滑的表面，并且表现非常好，但是其沿断层 以及在其边缘处常常创建了显著的不期望的伪像(artifact)102，如图1中的内插表面100 示出的那样。
与最佳预测同义的传统的克里金法(kriging)是另一种内插技术，其根据已知位 置中观察到的数据来预测未知值。克里金法使用变量图来表达空间变化，并且使由预测值 的空间分布估计的预测值的误差最小化。当搜索邻域被局限于断层202的一侧或断层204 的另一侧时，在断层存在中的传统克里金法能够沿断层生成更干净的边缘，如图2中的内 插表面200示出的那样。然而，传统克里金法无法总能消除在断层终止处附近的伪像302， 如图3中的内插表面300中示出的那样。
因此，存在用于在断层空间中创建减小沿断层的或在断层终止处附近的附带伪像 产物的表面的需要。发明内容
本发明通过提供用于使用内插技术来在断层空间中创建表面的系统和方法，来满 足上述需要并克服现有技术中一个或多个缺陷。
在一个实施例中，本发明包括一种用于创建具有一个或多个断层的表面的方法， 包括:i)估计每个断层的每侧上的表面水准，在所估计的相应断层的每侧上的表面水准之间的高程差表示相应断层落差(fault throw)值；ii)使用计算机处理器来调整每个断层 落差值，iii)将每个局部井口定位在来自表面上的网格内的网格节点的预定搜索邻域内； iv)识别横过(cross)在网格节点和每个相应局部井口之间的矢量的每个断层，在网格节 点和每个相应局部井口之间的每个矢量表示相交矢量；v)沿每个相应相交矢量累加每个 经调整的断层落差值，其表示针对每个相应相交矢量的累加的断层落差值；vi)基于相应 累加的断层落差值来调整每个局部井口的值；vii)使用经调整的每个局部井口的值来在 网格节点处执行内插；并且viii)对在网格内的每个网格节点重复C)一g)。
在另一个实施例中，本发明包括非临时程序载体设备，其可有形携载计算机可执 行指令，以创建具有一个或多个断层的表面。指令是可执行的，以实现:i)估计每个断层的 每侧上的表面水准，在所估计的相应断层的每侧上的表面水准之间的高程差表示相应断层 落差值；ii)使用计算机处理器来调整每个断层落差值，iii)将每个局部井口定位在来自 表面上的网格内的网格节点的预定搜索邻域内；iv)识别横过在网格节点和每个相应局部 井口之间的矢量的每个断层，在网格节点和每个相应局部井口之间的每个矢量表示相交矢 量；v)沿每个相应相交矢量累加每个经调整的断层落差值，其表示针对每个相应相交矢量 的累加的断层落差值；vi)基于相应累加的断层落差值来调整每个局部井口的值；vii)使 用经调整的每个局部井口的值来在网格节点处执行内插；并且viii)对在网格内的每个网 格节点重复c) 一g)。
对于本领域技术人员而言，从以下各种实施例描述或关联附图中，本发明的另外 的方面、优点和实施例将会变得显而易见。
参照附图来在下面描述本发明，其中使用相似参考标号指代相似元件，并且在图 示中:
图1示出使用真实数据由传统细化网格内插产生的表面和伪像。
图2示出由传统克里金内插法以及用于产生图1中的内插表面的相同数据来产生 的表面。
图3示出由传统克里金内插法和伪像数据来产生的表面和伪像。
图4是示出用于实现本发明的方法的一个实施例的流程图。
图5示出由根据本发明的使用真实数据的内插创建的表面。
图6示出由根据本发明的使用用于产生图3中的内插表面的相同数据的内插创建 的表面。
图7是用于实现本发明的计算机系统的一个实施例的框图。
具体实施方式
本发明的主题被具体地描述，但是，描述本身不旨在限制本发明的范围。因此，主 题也可以以其它方式体现，来与其它现有或未来技术结合，以包括不同的步骤或与本文中 描述的步骤类似的步骤的组合。此外，尽管术语“步骤”可以在本文中用来描述所用方法的 不同元件，但是术语不应被解释为暗示在本文中公开的各个步骤之间或当中的任何特定次 序，除非另有特定次序描述来专门限制。虽然下面的描述指的是石油和天然气工业，但是本发明的系统和方法不限于此，并且也可以应用于其它行业以达到类似的结果。
方法描述
现在参照图4，流程图示出用于实现本发明的方法400的一个实施例。方法400使 用内插技术来在断层空间中创建表面。在这个示例中方法400仅使用横过断层的井口以创 建内插表面。方法400不仅生成了在断层周围的尖缘，还远离其来平滑地内插。
在步骤402中，输入数据使用参照图7描述的视频接口和/或客户接口来存储。 输入数据可以包含包括多个断层段的断层和井口。每个井口优选存储在KD树中，该KD树 是用于输入数据的快速和高效检索的公知数据结构。每个断层段优选存储在Quad树中，该 Quad树也是用于快速和高效检索的公知数据结构。
在步骤404中，对沿每个断层的两侧的表面水准进行估计。优选地，通过在每个断 块中发现每个井口(其在步骤402中被存储为输入数据)、并且通过使用在每个相应断块中 找到的一个或多个但不必全部的井口以沿每个断层的两侧进行表面水准内插，来进行该估 计。内插意味着包含任何公知内插技术，例如克里金法、协同克里金法、仿真和同位协同仿 真算法。以在估计的表面水准之间的竖直移位(即高程变化)的量来定义的每个断层落差被 存储为参照步骤402中描述的具有估计的表面水准的Quad树数据结构中的值。如图5中 示出的(该图5使用步骤402中的真实输入数据来表示内插表面500)，由断层段502、504、 506和内插表面500的边缘508限定一个断块。由断层段510、512、514和516限定另一断 块。用于内插表面500的真实数据包括被示出在500乘500的网格540内的9，995个断层 段和329个井口。断层501包括在断层501的一端处的断层段502和朝着断层501的另一 端的另一断层段514。每个断块可以包括一个或多个井口，如由包含井口 518-526的断块所 示范的那样。由内插表面500的边缘528和断层段530、532和534限定的断块也可以包含 一个或多个井口。沿断层501的一侧的表面水准538因而通过以下来估计:i)发现在由断 层段502、504、506和内插表面500的边缘508限定的断块中的每个井口 ；以及ii)使用断 块中的一个或多个井口而对那个表面水准进行克里金法。沿断层501的另一侧的表面水准 536因而通过以下来估计:i)发现在由断层段530、532、534和内插表面500的边缘528限 定的断块中的每个井口 ；以及ii)使用断块中的一个或多个井口而对那个表面水准进行克 里金法。断层501的每一侧上的表面水准可以以此方式(断块接断块)从断层501的一端到 断层501的另一端来进行估计。可替选地，这个步骤可以在断层501的每端之间的任何地 方开始并且以任何方式或顺序来进行，直到估计了断层501的每一侧上的整个表面水准为 止。
在步骤406中，通过i)使沿属于同一断块的每个断层的每一侧的、在步骤404 中估计的表面水准平滑；以及ii)使每个断层落差值在每个断层的每个远端逐渐减小 (tapering)到零，来调整每个断层落差值。逐渐减小不应产生断层与另一断层相交，并且因 而必然发生在断层的每个远端与在其处另一断层与该断层相交的最靠近点之间。
在步骤408中，来自网格节点的预定搜索邻域内的局部井口使用在步骤402中存 储为输入数据的井口而定位，而无关乎该局部井口是否横过断层段和/或断块。每个局部 井口具有局部井口值，其表示该局部井口的表面水准。如图5中的网格540所示，取决于预 定搜索邻域的尺寸，来自网格节点542的预定搜索邻域内的局部井口可以或不可以包括井 口 518-526。预定搜索邻域可以包括任何几何形状，然而，优选由基于网格节点的半径预定义，以形成圆形搜索邻域。
在步骤410中，横过在网格节点与在步骤408中定位的每个相应局部井口之间的 矢量的所有断层，使用在步骤402中存储的断层来识别。在网格节点与在步骤408中定位 的每个相应局部井口之间的每个矢量表示相交矢量。
在步骤412中，在步骤406中的经调整的断层落差值，沿每个相应相交矢量来累加 (加到一起)，并且结果表示针对每个相应相交矢量的累加的断层落差值。因为每个相交矢 量对应于(相交于)单独局部井口，并且累加的断层落差值表示沿每个相交矢量的经调整的 断层落差值，所以每个累加的断层落差值对于每个相应局部井口可以是不同的。
在步骤414中，在步骤408中发现的每个局部井口的值被基于与相应局部井口的 每个相交矢量对应的累加的断层落差值来调整。每个经调整的局部井口的值因此等于相应 局部井口的值加上与那个相应局部井口相交的相交矢量的累加的断层落差值。结果，经调 整的局部井口的值暂时除去局部断层落差。
在步骤416中，使用来自步骤414的经调整的局部井口的值来在网格节点处执行 内插。内插意味着包含任何公知内插技术例如克里金法、协同克里金法、模拟和同位协同仿 真算法。可选地，可以使用其它公知内插技术。在这个方式中，新调整的局部井口被内插到 网格上。
在步骤418中，方法400确定在网格内是否存在另一网格节点。如果在网格内没 有存在另一网格节点，则方法400结束。如果在网格内存在另一网格节点，则方法400返回 至步骤408并且针对在网格内的每个网格节点而重复步骤408、410、412、414和416。
尽管在图5中的位于内插表面500内的断层网络是复杂的，但是相比于其它传统 方法，方法400产生了具有在每个断层端部周围的更少伪像的内插表面500。如由图3和图 6的比较所示(图6示出了使用用于产生图3中的内插表面的相同数据的根据方法400而内 插的表面)，方法400提供了减小不期望的伪像的显著改进。例如，位于内插表面300中的 断层304的终值处附近的伪像302不存在于图6的内插表面600中的断层604的终止处附 近。这个方法因而表示对于具有一个或多个断层的内插表面的实质改进。
系统描述
本发明可以通过指令的计算机可执行程序(例如程序模块)来实现，其通常被称为 由计算机执行的软件应用或应用程序。软件可以包括，例如执行特定任务或实现特定抽象 数据类型的数据结构、例程、程序、对象、和组件。软件形成接口以允许计算机根据输入源来作出反应。由Landmark Graphics公司投放市场的商业软件应用-DecisionSpaceTM,可以用作接口应用来实现本发明。软件也可以与其它代码段协作，以响应于与接收到的数据 的源结合而接收到的数据来启动各种任务。软件可以被存储和/或携载在任何多种存储介 质中，例如CD-ROM、磁盘、磁泡存储器、半导体存储器(例如，不同类型的RAM或ROM)。此外， 软件和其结果可以经由多种载体介质(例如光纤、金属线)和/或通过多种网络(例如因特 网)来发送。
此外，本领域中的技术人员将意识到，本发明也可以与多种计算机系统配置(包括 手持式设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程消费类的电子产品、小型计算机、大 型计算机等)一起实践。用于本发明的任何数量的计算机系统和计算机网络是可以接受的。 本发明也可以在分布式计算环境中实践，在该环境中，任务由通过通信网络链接的远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远 程计算机存储介质中。因此，本发明可以在计算机系统或其它处理系统中，与各种硬件、软 件或其组合相结合来实现。
现在参照图7，示出了用于在计算机上实现本发明的系统的框图。系统包括计算单 元(有时被称为计算系统)，其包括存储器、应用程序、客户接口、视频接口和处理单元。计算 单元是适合的计算环境的仅一个示例，并且不旨在建议与本发明的功能或使用的角度有关 的任何限制。
存储器主要存储应用程序(其也可以被描述为包含计算机可执行指令的程序 模块)，该应用程序由计算单元执行，以实现本文中描述的并在图4至图6中示出的本发 明。存储器因而主要包括表面内插模块，该模块执行在图4中示出的步骤402-418。尽管以与表面内插模块对接以执行步骤402-418，但是可以使用其它接口应 用以替代DecisionSpacew,或者表面内插模块可以用作独立应用。DecisionSpaceTM为表面 内插模块以及图7中示出的其它应用和/或模块提供共用接口。其允许用户访问数据，以 1D、2D和3D观察器来观察它，并且执行各种类型的数据插入和计算。表面内插模块当前被 配置为通过DecisionSpaceTM中的Dynamic GemomdelingTM模块来执行，如图7中所不的那 样。
虽然计算单元被示出为具有通用的存储器，但是计算单元一般包括多种计算机可 读介质。经由示例，而并非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质。计算系统的存 储器可以包括以易失性存储器和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，例如只读存 储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。在ROM中一般存储基本输入/输出系统(BIOS)，其包 含助于在计算单元内的元件之间传送信息的基本例程(例如在启动期间)。RAM 一般包括数 据和/或程序模块，其可以由处理单元即刻访问到和/或立刻在其上操作。经由示例，而并 非限制，计算单元包括操作系统、应用程序、其它程序模块和程序数据。
存储器中示出的组件也可以被包括在其它可拆卸/不可拆卸、易失性/非易失性 计算机存储介质中，或者它们可以通过应用程序接口(“API”)来在计算单元中实现，其可以 驻留在通过计算机系统或网络而连接的单独计算单元上。仅出于示例，硬盘驱动器可以从 不可拆卸的、非易失性磁介质中读取或写到其上，磁盘驱动器可以从可拆卸的、非易失性磁 盘中读取或写到其上，并且光盘驱动器可以从可拆卸的、非易失性光盘(例如CD-ROM或其 它光介质)中读取或写到其上。可用在示例性操作环境中的其它可拆卸/不可拆卸的、易失 性/非易失性计算机存储介质，可以包括但不限于，磁带盒、闪速存储器卡、数字多用盘，数 字视频磁带、固态RAM、固态ROM等。上面讨论的驱动器及其关联的计算机存储介质提供了 计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算单元的其它数据的存储。
客户可以通过客户接口来将指令和信息输入到计算单元中，该客户接口可以是输 入设备，例如键盘和指向设备(通常被称为鼠标、跟踪球或触控板)，输入设备可以包括麦克 风、操纵杆、卫星盘、扫描仪等。这些和其它输入设备通常通过系统总线而连接到处理单元， 但也可以由其它接口和总线结构例如并行端口或通用串行总线(USB)来连接。
监视器或其它类型的显示设备也可以经由接口(例如视频接口)连接到系统总线。 图形用户接口(“GUI”)也可以与视频接口一起使用，以从客户接口接收指令并且将指令发 送到处理单元。除了监视器之外，计算机还可以包括其它外围输出设备(例如扬声器和打印机)，其可以通过输出外围接口来连接。
尽管未示出计算单元的许多其它内部组件，但是本领域的普通技术人员将意识 到，这样的组件和它们的互连是公知的。
权利要求
1.一种用于创建具有一个或多个断层的表面的方法，包括:a)估计每个断层的每侧上的表面水准，在所估计的相应断层的每侧上的表面水准之间的闻程差表不相应断层落差值；b)使用计算机处理器来调整每个断层落差值；c)将每个局部井口定位在来自表面上的网格内的网格节点的预定搜索邻域内；d)识别横过在网格节点和每个相应局部井口之间的矢量的每个断层，在网格节点和每个相应局部井口之间的每个矢量表示相交矢量；e)沿每个相应相交矢量累加每个经调整的断层落差值，其表示针对每个相应相交矢量的累加的断层落差值；f)基于相应累加的断层落差值来调整每个局部井口的值；g)使用经调整的每个局部井口的值来在网格节点处执行内插；并且h)对在网格内的每个网格节点重复步骤c)一g)。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括:存储包括井口和断层的输入数据，每个断层包括一个或多个断层段，每个井口在KD树数据结构中存储，并且每个断层段在Quad树数据结构中存储。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，每个断层的每侧上的表面水准通过:发现在每个断块中的每个井口 ；以及使用在每个相应断块中发现的一个或多个井口而沿每个断层的每侧进行表面水准内插，来进行估计。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，内插由克里金法、协同克里金法、仿真或同位协同仿真来执行。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，每个断层落差值通过:使沿属于同一断块的每个断层的每侧的所述估计的表面水准平滑；以及使每个断层落差值在每个断层的每个远端处逐渐减小到零，来进行调整。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定搜索邻域形成具有基于网格节点的半径的圆形搜索邻域。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过沿每个相应相交矢量加和每个断层落差值， 来累加每个经调整的断层落差值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将每个局部井口的值加到相应累加的断层落差值，来调整所述每个局部井口的值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述相应累加的断层落差值是针对与所述相应井口相交的相交矢量的累加的断层落差值。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在网格节点处执行内插包括:使用经调整的每个局部井口的值来在网格节点处进行克里金法、协同克里金法、仿真或同位协同仿真。
11.一种用于创建具有一个或多个断层的表面的有形携载计算机可执行指令的非临时程序载体设备，所述指令是可执行的以实现:a)估计每个断层的每侧上的表 面水准，在所估计的相应断层的每侧上的表面水准之间的闻程差表不相应断层落差值；b)使用计算机处理器来调整每个断层落差值；c)将每个局部井口定位在来自表面上的网格内的网格节点的预定搜索邻域内；d)识别横过在网格节点和每个相应局部井口之间的矢量的每个断层，在网格节点和每个相应局部井口之间的每个矢量表示相交矢量；e)沿每个相应相交矢量累加每个经调整的断层落差值，其表示针对每个相应相交矢量的累加的断层落差值；f)基于相应累加的断层落差值来调整每个局部井口的值；g)使用经调整的每个局部井口的值来在网格节点处执行内插；并且h)对在网格内的每个网格节点重复步骤c)一g)。
12.根据权利要求11所述的程序载体设备，还包括:存储包括井口和断层的输入数据， 每个断层包括一个或多个断层段，每个井口在KD树数据结构中存储，并且每个断层段在 Quad树数据结构中存储。
13.根据权利要求11所述的程序载体设备，其中，每个断层的每侧上的表面水准通过: 发现在每个断块中的每个井口 ；以及使用在每个相应断块中发现的一个或多个井口而沿每个断层的每侧进行表面水准内插，来进行估计。
14.根据权利要求13所述的程序载体设备，其中，内插由克里金法、协同克里金法、仿真或同位协同仿真来执行。
15.根据权利要求11所述的程序载体设备，其中，每个断层落差值通`过:使沿属于同一断块的每个断层的每侧的所述估计的表面水准平滑；以及使每个断层落差值在每个断层的每个远端处逐渐减小到零，来进行调整。
16.根据权利要求11所述的程序载体设备，其中，所述预定搜索邻域形成具有基于网格节点的半径的圆形搜索邻域。
17.根据权利要求11所述的程序载体设备，其中，通过沿每个相应相交矢量加和每个断层落差值，来累加每个经调整的断层落差值。
18.根据权利要求11所述的程序载体设备,其中，通过将每个局部井口的值加到相应累加的断层落差值，来调整所述每个局部井口的值。
19.根据权利要求18所述的程序载体设备，其中，所述相应累加的断层落差值是针对与所述相应井口相交的相交矢量的累加的断层落差值。
20.根据权利要求11所述的程序载体设备，其中，在网格节点处执行内插包括:使用经调整的每个局部井口的值来在网格节点处进行克里金法、协同克里金法、仿真或同位协同仿真。
全文摘要
本发明提供一种用于在断层空间中创建表面的系统和方法，包括使用内插技术。
文档编号G06G7/48GK103140860SQ201080068369
公开日2013年6月5日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者史根宝, 徐子涛, 杰弗里·亚鲁斯, 理查德·L·钱伯斯, 兰迪·居特尔 申请人:兰德马克图形公司