致密油气储层三维离散裂缝网络裂缝相交检测方法及系统

摘要

本发明提供一种致密油气储层三维离散裂缝网络裂缝相交检测方法及系统，所述的方法包括：针对每一个裂缝多边形，生成对应的包围盒，并通过投影法和相交运算法过滤得到相交的包围盒对，进而初步确定相交裂缝对；利用内积外积法剔除初步确定的相交裂缝对中部分不相交的裂缝对，得到粗精炼后的相交裂缝对；通过两裂缝多边形的交点位置关系来得到细精炼后的相交裂缝对，并根据交点位置关系确定相交裂缝对的交线。本发明采用包围盒以及投影法、相交运算法等对初步判定的相交裂缝对进行过滤，过滤掉明显不相交的裂缝对，对于致密油气储层三维离散裂缝网络中了解裂缝的相交情况，节约了大量的运算时间，提高了裂缝相交的检测效率。

说明书

技术领域

本发明涉及裂缝相交检测技术领域，具体涉及一种致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测方法及系统。

背景技术

三维裂缝相交检测是一种特殊类型的碰撞检测，通常情况下，碰撞检测可以分为基于时间域的碰撞检测和基于空间域的碰撞检测，三维裂缝相交检测属于基于控件域的静态碰撞检测。致密油气储层裂缝相交检测是致密油气储层连通性分析领域的重要手段之一。

目前对于三维裂缝相交的方法，常规的方法是采用穷举法，即对三维离散裂缝网络中的所有的裂缝多边形，两两进行相交运算，采用这种方法时间复杂度随着裂缝多边形的数量n呈指数增长，时间复杂度可表示为n*(n-1)/2。

因此，当裂缝多边形的数量很多时，裂缝详见检测的运行时间会很长，两两进行相交运算时的运算量也很大，系统消耗非常大。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测方法，包括：

S1，针对三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形，生成对应的包围盒，并通过投影法和相交运算法过滤得到相交的包围盒对，进而初步确定相交裂缝对；

S2，利用内积外积法剔除初步确定的相交裂缝对中部分不相交的裂缝对，得到粗精炼后的相交裂缝对；

S3，通过粗精炼后的相交裂缝对中两裂缝多边形的交点位置关系来得到细精炼后的相交裂缝对，并根据所述交点位置关系确定相交裂缝对的交线。

本发明的有益效果为：采用包围盒以及投影法、相交运算法等对初步判定的相交裂缝对进行过滤，过滤掉明显不相交的裂缝对，对于过滤后初步确定的相交裂缝对，再进行粗精炼和细精炼，进一步确定裂缝对是否真实相交，对于整个三维离散裂缝网络中的所有裂缝多边形的相交情况，节约了大量的运算时间，提高了裂缝相交的检测效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进。

进一步的，所述步骤S1中针对三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形，生成对应的包围盒进一步包括：

将每一条裂缝多边形输入到三维离散裂缝网络模型中，以生成对应的AABB包围盒，其中，所述AABB包围盒为长方体包围盒。

进一步的，所述步骤S1中通过投影法和相交运算法计算得到相交的包围盒对进一步包括：

S11，通过投影法将每一个裂缝多边形对应的AABB包围盒分别投影到xy平面和z轴；

S12，在xy平面使用扫描线法扫描每一个AABB包围盒投影到xy 平面形成的每一个矩形，得到相交的矩形对列表L_xy；以及通过一维SAP>z；

S13，通过列表相交运算法获得初步相交的包围盒对L_i＝L_xy∩L_z，进而根据初步相交的包围盒对，初步确定相交的裂缝对。

进一步的，所述步骤S2进一步包括：

对初步确定的相交裂缝对，利用内积外积法判断每一个裂缝对中的任意一个裂缝多边形所在的平面是否都穿过另外一个裂缝多边形，若判断结果为是，则该裂缝对为粗精炼后确定的相交裂缝对。

进一步的，所述步骤S2进一步包括：

假设初步确定的相交裂缝对中的两个裂缝多边形分别为P₁P₂P₃P₄P₅和Q₁Q₂Q₃Q₄；

若满足或者满足则确定裂缝多边形 P₁P₂P₃P₄P₅和裂缝多边形Q₁Q₂Q₃Q₄不相交，否则，将裂缝多边形P₁P₂P₃P₄P₅和裂缝多边形Q₁Q₂Q₃Q₄列为粗精炼后的相交裂缝对；

其中，为向量与向量的内积，为内积的符号。

进一步的，所步骤S3进一步包括：

对粗精炼后确定的相交裂缝对，分别计算相交裂缝对中第一裂缝多边形与第二裂缝多边形所在平面的交点，以及第二裂缝多边形与第一裂缝多边形所在平面的交点，根据交点的位置关系确定该裂缝对是否真实相交，若是真实相交，则通过交点位置关系确定两条裂缝多边形的交线。

根据本发明的另一个方面，提供了一种致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测系统，包括：

过滤模块，用于针对三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形，生成对应的包围盒，并通过投影法和相交运算法过滤得到相交的包围盒对，进而初步确定相交裂缝对；粗精炼模块，用于利用内积外积法剔除初步确定的相交裂缝对中部分不相交的裂缝对，得到粗精炼后的相交裂缝对；

细精炼模块，用于通过粗精炼后的相交裂缝对中两裂缝多边形的交点位置关系来得到细精炼后的相交裂缝对；

确定模块，用于根据所述交点位置关系确定相交裂缝对的交线。

进一步的，所述粗精炼模块进一步用于：

对初步确定的相交裂缝对，利用内积外积法判断每一个裂缝对中的任意一个裂缝多边形所在的平面是否都穿过另外一个裂缝多边形，若判断结果为是，则该裂缝对为粗精炼后确定的相交裂缝对。

进一步的，所述细精炼模块还用于：

对粗精炼后确定的相交裂缝对，分别计算相交裂缝对中第一裂缝多边形与第二裂缝多边形所在平面的交点，以及第二裂缝多边形与第一裂缝多边形所在平面的交点，根据交点的位置关系确定该裂缝对是否真实相交。

附图说明

图1为本发明一个实施例的致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测方法流程图；

图2为采用本发明提供的裂缝相交检测方法得到的一个效果图；

图3为两相交裂缝示意图；

图4为相交裂缝对的一种交点位置关系示意图；

图5为相交裂缝对的另一种交点位置关系示意图；

图6为相交裂缝对的再一种交点位置关系示意图；

图7为采用本发明提供的裂缝相交检测方法得到的另一个效果图；

图8为三维离散裂缝网络模型相交裂缝检测结果示意图；

图9为本发明另一个实施例的致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测系统连接框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，提供了本发明一个实施例的致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测方法，包括：S1，针对三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形，生成对应的包围盒，并通过投影法和相交运算法过滤得到相交的包围盒对，进而初步确定相交裂缝对；S2，利用内积外积法剔除初步确定的相交裂缝对中部分不相交的裂缝对，得到粗精炼后的相交裂缝对；S3，通过粗精炼后的相交裂缝对中两裂缝多边形的交点位置关系来得到细精炼后的相交裂缝对，并根据所述交点位置关系确定相交裂缝对的交线。

在三维离散裂缝网络的裂缝相交检测过程中，传统采用穷举法来对裂缝相交性进行检测，即将三维离散裂缝网络中所有的裂缝多边形进行两两相交运算，采用这种方法运算的时间复杂度会随着裂缝数量呈指数增加。因此，本实施例提出了一套裂缝相交检测的方法，能够提高检测的效率和降低系统开销。

该方法实现裂缝相交检测的过程为，针对三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形，生成相应的包围盒。由于通常裂缝多边形形状是非常不规则的，因此，采用为每一个裂缝多边形生成一个对应规则的包围盒，对于后续的处理会更为简洁。

对于每一个裂缝多边形生成的包围盒，通过投影法和相交运算法计算得到相交的包围盒对，即哪些包围盒是相交的，根据相交的包围盒对以及每一个包围盒与裂缝多边形的对应关系，对原始的裂缝对进行过滤处理，得到过滤后初步确定的相交裂缝对。由于初步确定的裂缝对不够准确，因此，对初步确定的相交裂缝对，再采用内积外积法进行粗精炼，剔除初步确定的相交裂缝对中部分不相交的裂缝对，得到粗精炼后确定的相交裂缝对，最后再根据相交裂缝对中两裂缝多边形的交点位置关系来确定真实相交的裂缝对。对于最后确定出来的真实相交的裂缝对，根据两裂缝多边形的交点位置关系确定裂缝对的交线，为三维离散裂缝网络的裂缝的连通性提供了支持。

本实施例采用包围盒以及投影法、相交运算法等对初步判定的相交裂缝对进行过滤，过滤掉明显不相交的裂缝对，对于过滤后初步确定的相交裂缝对，再进行粗精炼和细精炼，进一步确定裂缝对是否真实相交，对于整个三维离散裂缝网络中的所有裂缝多边形的相交情况，节约了大量的运算时间，提高了裂缝相交的检测效率。

在上述实施例的基础上，本发明的一个实施例中，所述步骤S1中针对三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形，生成对应的包围盒进一步包括：将每一条裂缝多边形输入到三维离散裂缝网络模型中，以生成对应的AABB包围盒，其中，所述AABB包围盒为长方体包围盒。

在具体生成每一个裂缝多边形的包围盒的过程中，将每一条裂缝多边形输入到三维离散裂缝网络模型中，通过三维离散裂缝网络模型可以生成每一个裂缝多边形对应的包围盒。在本实施例中，为每一个裂缝多边形生成的包围盒为AABB包围盒。AABB盒是一个长方体包围盒。

本实施例中将三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形生成对应的AABB包围盒，通过分析每一个包围盒是否相交相比直接分析每一个裂缝多边形是否相交要容易很多，能够简化初步确定裂缝多边形是否相交的运算过程。

在上述各实施例的基础上，本发明的另一个实施例中，所述步骤 S1中通过投影法和相交运算法计算得到相交的包围盒对进一步包括：

S11，通过投影法将每一个裂缝多边形对应的AABB包围盒分别投影到xy平面和z轴；S12，在xy平面使用扫描线法扫描每一个AABB 包围盒投影到xy平面形成的每一个矩形，得到相交的矩形对列表L_xy；以及通过一维SAP算法获得每一个AABB包围盒投影到z轴形成的每一条投影线，得到相交的投影线对列表L_z；S13，通过列表相交运算法获得初步相交的包围盒对L_i＝L_xy∩L_z，进而根据初步相交的包围盒对，初步确定相交的裂缝对。在确定初步的相交裂缝对的过程中，主要是采用投影法和相交运算法来实现的，具体为，通过投影法将每一个裂缝多边形对应的AABB包围盒分别投影到xy平面和z轴。其中，AABB>xy，同理，采用一维SAP算法对z轴上形成的多个投影线进行处理，得到相交的投影线对列表L_z。最后，根据得到的相交矩形对列表L_xy和相交的投影线对列表，通过列表相交运算法计算得到初步相交的包围盒对L_i＝L_xy∩L_z，进而根据得到的初步相交的包围盒对，得到初步确定的相交裂缝对。

本实施例采用扫描线法和相交运算法对相交裂缝对进行初步的确定，能够剔除那些明显不相交的裂缝对，减少了数据运算量，进而减少了整个检测过程中的运算时间。

在上述各个实施例的基础上，本发明的另一个实施例中，所述步骤S2进一步包括：对初步确定的相交裂缝对，利用内积外积法判断每一个裂缝对中的任意一个裂缝多边形所在的平面是否都穿过另外一个裂缝多边形，若判断结果为是，则该裂缝对为粗精炼后确定的相交裂缝对。

上述实施例中采用扫描线法和相交运算法对原始的裂缝对进行过滤来初步确定相交裂缝对，这样初步确定的相交裂缝对结果，还不是特别准确，即其中可能会包括一些不相交的裂缝对，因此，本实施例对初步确定出来的相交裂缝对进一步进行精炼，在具体实现过程中，为了能够精确地确定出相交裂缝对，可以考虑多次精炼，比如，分别经过粗精炼和细精炼的过程，精炼的具体过程通过判断每一个相交裂缝对中的任意一个裂缝多边形所在的平面是否都穿过另一个裂缝多边形进行筛选。比如，经过初步确定，裂缝多边形A和裂缝多边形B为相交的裂缝对，再次对裂缝多边形A和裂缝多边形B是否相交进行进一步判断。主要的思路就是判断裂缝多边形A所在的平面是否穿过裂缝多边形B，以及裂缝多边形B所在的平面是否穿过裂缝多边形A，只有当裂缝多边形A所在平面穿过裂缝多边形B，且裂缝多边形B所在平面穿过裂缝多边形A时，才能确定裂缝多边形A与裂缝多边形B 是可能相交的，完成对初步确定结果的粗精炼。对初步确定的相交裂缝对的结果，进行粗精炼，能够剔除初步确定的相交裂缝对中部分不相交的裂缝对，得到粗精炼后的相交裂缝对。

其中，粗精炼的实施过程中，主要采用内积外积法判断每一个裂缝对中的其中一个裂缝多边形所在的平面是否穿过另外一个裂缝多边形。具体为，假设有两个裂缝多边形P₁P₂P₃P₄P₅和Q₁Q₂Q₃Q₄，初步确定这两个裂缝多边形为相交裂缝对。在进一步判断的过程中，两个裂缝多边形及其所在的平面的位置关系可以总结为：(1)裂缝多边形所在的面都不穿过另外的一个裂缝多边形；(2)只有一个裂缝多边形所在的面穿过另一个裂缝多边形；(3)任意一个裂缝多边形所在的面都穿过另外的一个裂缝多边形。这三种位置关系中只有第三种情况两个裂缝才是可能相交的。一个裂缝所在平面不穿过另外一个裂缝多边形，也可以表达为另一个裂缝多边形的所有顶点都在该裂缝多边形所在平面的同侧。假如，裂缝多边形P₁P₂P₃P₄P₅所在的面不穿过裂缝多边形>1Q₂Q₃Q₄，此时满足：

其中，为向量与向量的内积，为内积的符号。

当裂缝多边形Q₁Q₂Q₃Q₄所在的面不穿过裂缝多边形P₁P₂P₃P₄P₅时，则满足：

当上述的等式(1)成立或者等式(2)成立时，表明裂缝多边形 P₁P₂P₃P₄P₅和裂缝多边形Q₁Q₂Q₃Q₄时不相交的，反之，当等式(1)和等式(2)都不成立时，多边形P₁P₂P₃P₄P₅和裂缝多边形Q₁Q₂Q₃Q₄是可能相交的。

采用上述的内积外积法对初步确定出来的相交裂缝对进行粗精炼，此时得到的相交裂缝对的结果是比初步确定的结果会更准确。将大部分不相交的裂缝对进行了剔除，大量减少了裂缝检测的运算量，其中，采用了内积外积法对初步确定的相交裂缝对进行粗精炼，相比未采用该方案，两者的运行时间与裂缝多边形的数量的关系曲线如图2所示。从图2中可以看出，未使用内积外积的方式，运行时间与裂缝多边形的数量呈指数增长，而使用了内积外积的方式，运行时间与裂缝多边形的数量呈接近线性的关系，整个裂缝相交检测所需的运行时间会大量减少。

在上述各个实施例的基础上，本发明的另一个实施例中，对粗精炼后确定的相交裂缝对，分别计算相交裂缝对中第一裂缝多边形与第二裂缝多边形所在平面的交点，以及第二裂缝多边形与第一裂缝多边形所在平面的交点，根据交点的位置关系确定该裂缝对是否真实相交，若是真实相交，则通过交点位置关系确定两条裂缝多边形的交线。

采用内积外积法对初步确定出来的相交裂缝对进行了粗精炼后，最后最粗精炼后的结果进行细精炼，判断最终裂缝对是否真正相交，若相交，还对两条相交裂缝对之间的交线具体计算，这样可以得到更为准确的相交数据。对于上述粗精炼后确定相交的裂缝对，在具体细精炼的过程中，分别计算相交裂缝对中第一裂缝多边形所在的平面与第二裂缝多边形的交点，以及第二裂缝多边形所在的平面与第一裂缝多边形的交点，根据各个交点的位置关系可以进一步判断两个裂缝多边形是否真正相交，以及在真正相交的情况下，根据所有交点的位置关系，确定出具体的交线。如图3所示，为两相交裂缝对示意图。其中第一裂缝多边形与第二裂缝多边形所在平面的交点为A₁、A₂，第二裂缝多边形与第一裂缝多边形所在平面的交点为B₁和B₂，此时四个点在在一条直线上。根据内积判别式即可迅速判别出这两个裂缝多边形是否相交，若相交则可计算出相交线。若且则裂缝不相交，可参见图4。若且则裂缝相交线为可参见图5，若且则裂缝相交线可参见图6。通过采用内积的方法就可获得致密油气储层三维离散裂缝网络的相交裂缝对以对应的相交线。

采用上述各实施例中的AABB包围盒和扫描线法来对裂缝相交检测的方式，相比传统的采用穷举法，运行时间的效果如图7所示。从图7中可以看出，采用上述各实施例的方法，运行时间与裂缝多边形的数量呈接近线性的关系，传统的未使用上述各实施例的方法，运行时间与裂缝多边形的数量呈指数增长。

通过上述各实施例对鄂尔多斯盆地某井区延长组致密油气储层的三维离散裂缝网络模型进行裂缝相交检测，通过本方法可迅速得出相交裂缝，如图8所示，图中有实线边的裂缝多边形为连通裂缝，无实线边的裂缝多边形的表示孤立的裂缝。

参见图9，提供了本发明另一个实施例的致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测系统，包括过滤模块91、粗精炼模块92、细精炼模块 93和确定模块94。

过滤模块91，用于针对三维离散裂缝网络中的每一个裂缝多边形，生成对应的包围盒，并通过投影法和相交运算法过滤得到相交的包围盒对，进而初步确定相交裂缝对。粗精炼模块92，用于利用内积外积法剔除初步确定的相交裂缝对中部分不相交的裂缝对，得到粗精炼后的相交裂缝对。

细精炼模块93，用于通过粗精炼后的相交裂缝对中两裂缝多边形的交点位置关系来得到细精炼后的相交裂缝对。

确定模块94，用于根据所述交点位置关系确定相交裂缝对的交线。

其中，所述粗精炼模块92进一步用于：

对初步确定的相交裂缝对，利用内积外积法判断每一个裂缝对中的任意一个裂缝多边形所在的平面是否都穿过另外一个裂缝多边形，若判断结果为是，则该裂缝对为粗精炼后确定的相交裂缝对。

所述细精炼模块93进一步用于：

对粗精炼后确定的相交裂缝对，分别计算相交裂缝对中第一裂缝多边形与第二裂缝多边形所在平面的交点，以及第二裂缝多边形与第一裂缝多边形所在平面的交点，根据交点的位置关系确定该裂缝对是否真实相交。

本发明提供的一种致密油气储层三维离散网络裂缝相交检测方法及系统，采用包围盒以及投影法、相交运算法等对初步判定的相交裂缝对进行过滤，过滤掉明显不相交的裂缝对，以及采用内积外积法和相交裂缝对的交点位置关系对初步确定的相交裂缝对进行再次精炼判定，再次判定后的相交裂缝对结果非常精确，采用本发明的方法，整个裂缝相交检测的运行时间与裂缝多边形的数量接近呈线性关系，相比传统的运行时间与裂缝多边形的数量呈指数关系，对于整个三维离散裂缝网络中的所有裂缝多边形的相交情况，节约了大量的运算时间，提高了裂缝相交的检测效率。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。