基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法及装置

摘要

本发明提供了一种基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法及装置，基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法包括：根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；根据所述关系式确定所述目的工区的大陆架剖面。本发明提供的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法及装置，在非三角洲海侵背景下，综合考虑到河流沉积物供给以及海平面上升对大陆架剖面的影响，从而更加精准的确定目的工区历史时期中大陆架剖面的变化情况。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探技术领域与海洋地质领域，尤其是地层叠加样式分析技术领域，具体涉及一种基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法及装置。

背景技术

现有技术中，大陆架剖面计算是基于波浪对海底的侵蚀作用，具体地，其基本原理为，大陆架从深海方向向大陆方向水深逐渐变浅，而随着水深变浅，波浪对海底沉积物的作用加强，沉积物遭受破坏越强烈。在浅水区被破坏的沉积物将被搬运到相对深水位置沉积下来。这个过程最终将达到一个平衡状态，在这种情况下大陆架的剖面也被叫做平衡剖面。因此大陆架的平衡剖面应该具有向陆地方向变陡的特征。Bruun将这一特征扩展到了海平面上升背景，称为布鲁恩法则(Bruun,1962)。其基本原理为，由于海平面上升，原为陆地的部分被淹没，成为浅水区，因此早期的陆地沉积物遭受剥蚀，被搬运至深水区，形成新的平衡剖面。因此，在海平面上升背景下，新生成的大陆架仍然表现为向陆地方向变陡的特征(图1)。上述大陆架剖面计算方法存在以下缺点：

(1)现有技术适用于较小的时间尺度，在数十至数百年间，属于工程学的领域，并且假设地质构造、沉积物供给等外部因素不发生变化。而对于数千至数十万年的时间尺度，外部条件也在缓慢地变化过程中，上述技术很难适用。

(2)现有技术没有考虑陆地方向的沉积物供给作用。大陆架的产生通常是海平面上升所致。海平面上升使得陆地淹没，形成大陆架。而在海岸线附近，除了海平面上升趋向于使岸线向陆地方向迁移之外，常常同时河流作用趋向于使岸线向海洋方向迁移，现有的方案并没有考虑后者的作用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法及装置，在非三角洲海侵背景下，综合考虑到河流沉积物供给以及海平面上升对大陆架剖面的影响，从而更加精准的确定目的工区历史时期中大陆架剖面的变化情况。

第一方面，本发明提供一种基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法，包括：

根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；

在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；

根据所述关系式确定所述目的工区的大陆架剖面。

一实施例中，所述根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型，包括：

计算所述目的工区单位时间内的冲积范围的纵向增量；

根据所述纵向增量以及沉积物体积供给速率计算单位时间内的沉积物体量；

根据单位时间内的沉积物体量计算所述河流供给沉积物体量。

一实施例中，在所述大陆架剖面二维模型中：

内陆基底坡度、冲积坡度、河流上游的沉积物供给速率以及海平面上升速率均为一恒定值；以及

在海平面上升开始，河流的具有初始长度。

一实施例中，所述在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式，包括：

在x-z坐标系中，对所述大陆剖面二维模进行求解，以生成所述关系式。

第二方面，本发明提供一种基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置，该装置包括：

模型建立单元，用于根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；

模型求解单元，用于在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；

剖面确定单元，用于根据所述关系式确定所述目的工区的大陆架剖面。

一实施例中，所述模型建立单元包括：

纵向增量计算模块，用于计算所述目的工区单位时间内的冲积范围的纵向增量；

沉积物体量计算模块，用于根据所述纵向增量以及沉积物体积供给速率计算单位时间内的沉积物体量；

河流供给体量计算模块，用于根据单位时间内的沉积物体量计算所述河流供给沉积物体量。

一实施例中，在所述大陆架剖面二维模型中：

内陆基底坡度、冲积坡度、河流上游的沉积物供给速率以及海平面上升速率均为一恒定值；以及

在海平面上升开始，河流的具有初始长度。

一实施例中，所述模型求解单元具体用于在x-z坐标系中，对所述大陆剖面二维模进行求解，以生成所述关系式。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的步骤。

从上述描述可知，本发明实施例提供的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法及装置，首先根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；接着，在空间直角坐标系下，求解大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；最后根据关系式确定目的工区的大陆架剖面。本发明提在非三角洲海侵背景下，综合考虑到河流沉积物供给以及海平面上升对大陆架剖面的影响，从而更加精准的确定目的工区历史时期中大陆架剖面的变化情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明背景技术中基于布鲁恩法则的大陆架平衡剖面示意图；

图2为本发明的实施例中的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的流程示意图；

图3为本发明的实施例中步骤100的流程示意图；

图4为本发明的实施例中时间增量Δt内形成的冲积范围的纵向面积增量示意图；

图5为本发明的实施例中步骤200的流程示意图；

图6为本发明的具体应用实例中非三角洲海侵剖面求解示意图；

图7为本发明的具体应用实例中大陆架坡度(φ)与无量纲的河流长度(L

图8为本发明的具体应用实例中x-z坐标体系设置示意图；

图9为本发明的具体应用实例中基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的流程示意图；

图10为本发明的实施例中的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置的结构示意图；

图11为本发明的实施例中基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置中模型建立单元10组成结构示意图；

图12为本发明的实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的实施例提供一种基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的具体实施方式，参见图2，该方法具体包括如下内容：

步骤100：根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型。

可以理解的是，目的工区处于是非三角洲海侵的沉积背景下，另外，需要说明的是，当海平面向陆地方向后退，才称之为海侵，才能够产生新的大陆架。海侵可以进一步分为两种情况：三角洲海侵与非三角洲海侵。河流的末端伴随三角洲的发育称之为三角洲海侵；河流的末端不发育三角洲，为非三角洲海侵，这取决于河流的长度。当冲积河流的长度(L)大于临界长度L

步骤200：在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式。

具体地，将大陆架置于x-z坐标系中(x代表水平方向，z代表垂直方向)，大陆架剖面在某一位置的坡度，相当于大陆架剖面在该位置处的切线斜率。因此，在该x-z坐标系中，可以找到非三角洲海侵剖面的解决方案。

步骤300：根据所述关系式确定所述目的工区的大陆架剖面。

因为步骤300中的关系式可以表征非三角洲海侵坡度，故其可以确定目的工区的大陆架剖面。

从上述描述可知，本发明实施例提供的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法，首先根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；接着，在空间直角坐标系下，求解大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；最后根据关系式确定目的工区的大陆架剖面。本发明提在非三角洲海侵背景下，综合考虑到河流沉积物供给以及海平面上升对大陆架剖面的影响，从而更加精准的确定目的工区历史时期中大陆架剖面的变化情况。

一实施例中，在所述大陆架剖面二维模型中：

内陆基底坡度、冲积坡度、河流上游的沉积物供给速率以及海平面上升速率均为一恒定值；以及

在海平面上升开始，河流的具有初始长度。

可以理解的是，为了找到非三角洲海侵坡度(即大陆架坡度φ)与河流长度(L)之间的定量关系，使用二维几何模型来阐明随着海平面上升，河流长度变化(L>>L

(1)内陆基底坡度(γ)和冲积坡度(α)保持恒定。

(2)上游的沉积物供给速率(q

(3)在海平面开始上升至结束的过程中，河流的长度(L)比始终大于临界值(即L>>L

(4)海平面上升的速率保持恒定(R

(5)在海平面上升开始，河流的具有初始长度(L

一实施例中，参见图3，步骤100进一步包括：

步骤101：计算所述目的工区单位时间内的冲积范围的纵向增量；

参见图4，计算在时间增量Δt内形成的冲积范围的纵向增量。通过近似处理，可以将空间增量视为梯形形状，可以得出梯形区域S

步骤102：根据所述纵向增量以及沉积物体积供给速率计算单位时间内的沉积物体量；

具体地，计算Δt期间内供给的沉积物数量，用S

S

步骤103：根据单位时间内的沉积物体量计算所述河流供给沉积物体量。

一实施例中，参见图5，步骤200进一步包括：

步骤201：在x-z坐标系中，对所述大陆剖面二维模进行求解，以生成所述关系式。

可以理解的是，空间任意选定一点O,过点O作三条互相垂直的数轴x，y，z，它们都以O为原点且具有相同的长度单位。这三条轴分别称作横轴，纵轴，竖轴，该坐标系称为空间直角坐标系。

为进一步地说明本方案，本发明还提供基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的具体应用实例，该具体应用实例具体包括如下内容，参见图9。

为克服现有技术中的各种问题，在本具体应用实例中，同时考虑海平面上升与河流作用，即在两者的共同作用下，确定大陆架产生的条件及理论剖面形态。

可以理解的是，在海平面上升过程中，海岸线既可以向海洋方向推进，也可以向陆地方向后退，还可以在原位置保持不动。这一过程取决于河流供给沉积物与海平面上升两者的相对强弱。海平面上升将产生多余的可供沉积物充填的空间，当河流搬运来的沉积物足够多，在填充了这部分空间之外还有剩余的沉积物，则剩余的沉积物将进行造陆，海岸线向海洋方向推进；反之，当河流搬运来的沉积物不足以填充由海平面上升增加的空间，则海平面将向陆地方向后退；如果二者相当，则海岸线在原位置固定不变。只有当海平面向陆地方向后退，才称之为海侵，才能够产生新的大陆架。海侵可以进一步分为两种情况：三角洲海侵与非三角洲海侵。河流的末端伴随三角洲的发育称之为三角洲海侵；河流的末端不发育三角洲，为非三角洲海侵，这取决于河流的长度。研究表明，当冲积河流的长度(L)大于临界长度L

在本具体应用实例中，仅针对非三角洲海侵的情况(图6)。图6是非三角洲海侵剖面求解示意。R

对于非三角洲海侵，所有的沉积物全部沉积在海平面之上。假定沉积物供给速率恒定，则沉积物在河流表面的加积速率与河流的长度成反比。如果河流长度非常长(L>>L

S1：建立大陆架剖面二维模型。

在公式(2)的基础上，当Δt间隔内由海平面上升形成的新增大陆架可以线性近似(即新增的大陆架坡度φ＝定值)时，存在S

公式(3)两侧同时除以R

其中，令：

Λ

则：

接着，利用微分方法求取海侵剖面坡度。实际上，仅当Δt无限接近0时，S

或者：

以上等式是φ的解析解：它取决于L和Λ

将公式(8)等号右侧分子与分母同时除以Λ

其中上标*表示无量纲的量。

参见图7，φ与L

①如果L(或L

②随着L(或L

以上等式为物理解释提供了一种数学方案：因为河流加积速率与河长之间呈反比关系，因此，较长的冲积河中的海平面上升将无法有效地将洪泛面从已有的河流剖面上移开。即：随着海平面上升，形成的大陆架表现为向陆地一侧变陡，向海洋一侧变缓，且向海洋一侧无线接近于早期暴露的河流的坡度。

S2：求解大陆架剖面二维模型。

首先对海侵剖面坡度表达式进行形式转换。从数学意义上讲，如果将大陆架置于x-z坐标系中(x代表水平方向，z代表垂直方向)，大陆架剖面在某一位置的坡度，相当于大陆架剖面在该位置处的切线斜率(即φ)。因此，在该x-z坐标系中，可能找到非三角洲海侵剖面的解决方案。

设定x–z坐标系的原点是在t＝0(海平面刚刚开始上升)时穿过陆架边缘点的水平线与内陆剖面的交点(图8)。在此指定的坐标系内，L具有以下形式：

将公式(10)代入公式(8)，可以将φ由x–z坐标以及α,γ和Λ

图7是适用于本发明的x-z坐标体系设置(x代表水平方向，向海洋方向为正；z代表垂直方向，向上为正)示意图。注意：坐标原点是在t＝0(海平面刚刚开始上升)时穿过陆架边缘点的水平线与内陆剖面的交点。

接着，确定海侵剖面的表达形式。由于φ代表了大陆架剖面在任意位置处的切线斜率，公式(11)代表了海侵剖面的导函数。即海侵剖面应该为公式(11)所示的原函数。假设η(x,z)是原函数，则η(x,z)可以表示为公式(11)自初始位置(x

其中(x

其中L

坐标系与海侵剖面表达式的无量纲化：公式(11)–(13)也可以将等号右侧分子与分母同除以Λ

其中上标*表示无量纲的量。

从上述描述可知，本发明实施例提供的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法，首先基于管道的内检测数据选取自变量，并使用Lasso算法对输入变量进行选择，最后对管道内腐蚀缺陷预测采用以内检测数据为驱动的广义线性可加模型，本发明实施例可基于现有的两次内腐蚀数据进行建模对未来的腐蚀深度进行估算。由于模型的分析结果可以为管道的危险缺陷提供参考依据，因此可以是完整性管理的重要部分，可以帮助确定内检测周期以及制定维修计划，有利于管道安全运行。具体地，本发明实施例的有益效果如下：

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置，可以用于实现上述实施例所描述的方法，如下面的实施例所述。由于基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置解决问题的原理与基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法相似，因此基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置的实施可以参见基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本发明的实施例提供一种能够实现基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置的具体实施方式，参见图10，基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置具体包括如下内容：

模型建立单元10，用于根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；

模型求解单元20，用于在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；

剖面确定单元30，用于根据所述关系式确定所述目的工区的大陆架剖面。

一实施例中，参见图11，所述模型建立单元10包括：

纵向增量计算模块101，用于计算所述目的工区单位时间内的冲积范围的纵向增量；

沉积物体量计算模块102，用于根据所述纵向增量以及沉积物体积供给速率计算单位时间内的沉积物体量；

河流供给体量计算模块103，用于根据单位时间内的沉积物体量计算所述河流供给沉积物体量。

一实施例中，在所述大陆架剖面二维模型中：

内陆基底坡度、冲积坡度、河流上游的沉积物供给速率以及海平面上升速率均为一恒定值；以及

在海平面上升开始，河流的具有初始长度。

一实施例中，所述模型求解单元20具体用于在x-z坐标系中，对所述大陆剖面二维模进行求解，以生成所述关系式。

从上述描述可知，本发明实施例提供的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定装置，首先根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；接着，在空间直角坐标系下，求解大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；最后根据关系式确定目的工区的大陆架剖面。本发明提在非三角洲海侵背景下，综合考虑到河流沉积物供给以及海平面上升对大陆架剖面的影响，从而更加精准的确定目的工区历史时期中大陆架剖面的变化情况。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图12，电子设备具体包括如下内容：

处理器(processor)1201、存储器(memory)1202、通信接口(CommunicationsInterface)1203和总线1204；

其中，处理器1201、存储器1202、通信接口1203通过总线1204完成相互间的通信；通信接口1203用于实现服务器端设备、测量设备以及用户端设备等相关设备之间的信息传输。

处理器1201用于调用存储器1202中的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法中的全部步骤，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤：

步骤100：根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；

步骤200：在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；

步骤300：根据所述关系式确定所述目的工区的大陆架剖面。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的基于非三角洲海侵的大陆架剖面确定方法的全部步骤，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤：

步骤100：根据目的工区的河流供给沉积物体量以及海平面上升速率建立大陆架剖面二维模型；

步骤200：在空间直角坐标系下，求解所述大陆剖面二维模型，以生成可以表征非三角洲海侵坡度以及河流长度的关系式；

步骤300：根据所述关系式确定所述目的工区的大陆架剖面。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。