一种同沉积断层约束的单期扇体细分与展布表征方法

本发明涉及地质勘探，具体涉及一种同沉积断层约束的单期扇体细分与展布表征方法，适用于断陷盆地中受同沉积断层控制的多期扇体类沉积体系的三维地质建模。

背景技术：

1、在断陷盆地油气勘探中，受同沉积断层控制的多期扇体类沉积体系（如扇三角洲、水下扇、浊积扇、冲积扇等）具有重要的储层意义。这类沉积体系具有近源快速堆积、多期次叠置、受同沉积断层分期活动等特征，其内部构型极为复杂。

2、现有技术中，虽然已有方法能够对多期扇体进行整体分类和砂厚预测，但难以对单期扇体进行精细细分与展布量化表征。具体而言：现有深度学习网络（如swin-unet）的感受野形状固定，无法适应扇体沿物源方向的长轴展布特征；图注意力网络（gat）虽能处理断块拓扑关系，但缺乏对断层走向和沟谷方向等地质先验的引入；多源监督数据（井gr曲线、地层倾角、地震前积轴产状等）未能有效融合制备单期扇体锚点；缺乏对单期扇体沿物源方向砂厚衰减规律及期次叠置序列的显式约束。因此，亟需一种能够在同沉积断层约束下，综合利用多源数据实现单期扇体精细细分与展布表征的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种同沉积断层约束的单期扇体细分与展布表征方法，以解决现有技术中无法对受同沉积断层控制的多期扇体类沉积体系进行单期扇体精细细分与展布量化表征的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

3、多期扇叠合与多源监督数据获取。获取工区多源数据，至少包含：扇体分类体 （编码含至少两个扇体油组类别）；由 得到的扇体掩膜i_fan = i(∈扇体类)；砂厚体；叠合次数体；主同沉积断层有符号距离场 d1、调节同沉积断层有符号距离场d2；阶梯编码s∈{0,1,…,k}；断块沉积属性向量{x_i}(n,≥8)及断块邻接矩阵a(n,n)。其中，断块沉积属性向量的第0、1维分别为两个扇体油组的断块内砂厚均值，构成两个扇体油组在断块属性空间中的分维表征：第一扇体油组区对应第0维显著大于第1维的断块聚集区，第二扇体油组区对应第1维显著大于第0维的断块聚集区。所述两个扇体油组对应于双物源扇三角洲的两个扇三角洲油组，或对应于单一物源多期扇体合并后的扇体油组与次一级划分，单期扇体总数m≥3。上述多源数据可由同沉积断层约束的swin-unet与图注意力网络融合建模方法得到，也可由其他同沉积断层识别与扇体分类流程得到。同时获取多源监督数据，包括：井端监督源（井gr曲线、井点地层倾角）和地震监督源（地震层位解释的前积轴产状，以及可选地包含上游swin-unet与图注意力网络融合的叠合建模输出的前积倾角场φ(x,y,z)）。

4、单期扇体锚体制备。由三类锚源融合制备单期扇体锚体（三源融合监督标签体）w_sub(d,h,w)，编码规则为：-1表示无井点，c=1~m分别对应各扇体油组内的早/中/晚单期扇体（m≥5双物源时，或 m≥3单物源多期时）。第一源（gr旋回）：井gr局部极大值对应的泥质夹层作为单期扇体边界，各扇体油组内分段得到早/中/晚单期扇体码。第二源（井点地层倾角）：沿物源方向，倾角突变处作为单期间间断面的井点辅助锚。第三源（前积倾角场φ）：若上游已输出φ，则沿物源方向φ的等值线簇作为单期扇体展布方向的体素级软锚，与第一源gr硬锚融合。锚点沿井轨迹插值至体素后做3×3×3结构元素膨胀，膨胀区内同油组体素默认赋早单期扇体码；若膨胀邻域内出现多种单期扇体码则以早单期扇体码优先。若某体素gr膨胀赋码为早单期扇体、但φ等值线指示该处属于晚期前积层序，则以φ软锚为优先将该体素重赋为对应晚期码，重赋操作仅在扇体掩膜i_fan内生效。

5、构建多通道三位输入体x∈r^{8×d×h×w}，具体为：将 d1、d2、s、、、、i_fan、井点指示共至少 8 类属性沿通道维叠合；可选地，将前积倾角场 φ 作为第 9通道并入 x；

6、双距离场分组门控编码器。采用编码器-解码器架构，编码器为mednext块序列或swin-unet块序列。编码器路径为enc1→池化→enc2，enc2输出与断层活动性门控图逐通道相乘。该门控图由输入体x中的 d1、d2 两通道经1×1×1卷积后sigmoid生成（值域[0,1]），其输出通道按索引分为两组：主同沉积断层活跃组（通道索引0~c/2-1）与调节同沉积断层活跃组（通道索引c/2~c-1），分别调制enc2对应通道组，使两向断层的特征调制权重分化。解码后经1×1×1分类头输出m+1类单期扇体（背景0+m个单期扇体1~m）。当编码器为mednext时，配置为：patch size2×4×4；4个stage通道数按复合缩放正交配置为96/192/384/768；每个stage含2个mednext块，块内为残差倒置瓶颈结构（1×1升维→5×5×5深度卷积upkern→1×1降维），配groupnorm+gelu；enc2为第2 stage输出，通道数192；门控图卷积输入2通道、输出192通道，分组为0~95与96~191。当编码器为swin-unet时，配置为：patchsize2×4×4；4个swin stage通道数96/192/384/768；每个stage含2个swin transformerblock，window size 7×7×7，移位窗口交替；enc2通道数192，门控图分组同mednext配置；swin各stage的window长轴方向沿 d1 与d2 的复合断层方向场τ_synth拉伸，拉伸比，τ_synth 为 d1 切线与 d2 切线的加权合成。

7、步骤(5)四项约束损失联合优化

8、总损失。

9、l_ce 为锚体交叉熵，仅 w_sub≠−1 位置计算；

10、，p_c 为扇体掩膜内第 c 类单期扇体概率体。

11、，其中

12、 为单期扇体 c沿物源方向 w 的砂厚概率质心，为  沿 w 的偏导数即沿物源衰减率，δ 为工区单期扇体沿物源方向长向衰减率经验下限，由工区井点砂厚沿物源方向拟合得到，取值区间 δ∈[0.05,0.15]（单位：m/体素）；l_geo 强制单期扇体砂厚沿物源方向单调衰减。

13、，其中 为单期扇体 c 沿物源方向的砂厚概率质心坐标，c1、c2、c3 为同一扇体油组内早/中/晚单期扇体的质心序号；l_seq 强制同一扇体油组内早/中/晚三期单期扇体沿物源方向满足退积序 w{早}w{中}>w{晚}，由工区层序类型择一：退积序对应湖侵背景，进积序对应湖退背景；margin1、margin2 由工区同一扇体油组内早/中/晚单期扇体的退积距经验定，取值区间 margin∈[2,5] 体素；

14、所述损失权重 λ1、λ2、λ3 由工区 validation 集网格搜索确定，搜索范围 λ1∈[0.1,0.3]、λ2∈[0.03,0.1]、λ3∈[0.05,0.2]；

15、步骤(6)：单期扇体展布量化与同沉积断层分期活动性表征。对预测单期扇体做连通域分析得朵叶数；

16、h-w 平面以砂厚  为权重对 p_c>0.5 的体素坐标做加权 pca，得各单期扇体展布方位与长短轴比  ；

17、沿  方向划分 k 个区间（bin），统计第 k 个区间内单期扇体 c 的平均概率，结合阶梯编码 s 计算分期活动性指数：

18、

19、其中 k 为区间索引， 为第 k 个区间内单期扇体 c 的平均概率；对a_activity(k) 随 k 增大做最小二乘线性拟合得斜率 b 与 p 值，设定阈值 θ=α/m，α∈[0.3,1.0]；若 b>θ 且 p<0.05，则判定“单期扇体随距断层增大而升高”趋势显著；结合阶梯编码 s：若 s 较小的 bin 内早单期扇体概率最高、s 较大的 bin 内晚单期扇体概率升高，则判定对应向同沉积断层呈“青年期控早扇、老年期控晚扇”的分期活动性；

20、所述多期扇体类沉积体系包括以下至少一种：扇三角洲、水下扇、浊积扇、冲积扇。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、(1)通过三源融合监督标签体制备，充分利用井gr旋回、井点地层倾角和地震前积倾角场等多源数据，实现了单期扇体锚点的体素级精准标定，解决了现有方法缺乏单期扇体精细监督的问题。

23、(2)通过双距离场分组门控编码器，使主同沉积断层与调节同沉积断层对网络不同通道组的调制权重解耦，能够分别学习两向断层对不同单期扇体的差异化控制作用，增强了网络对断层活动和沉积过程的耦合表达能力。

24、(3)通过四项约束损失联合优化，显式强制单期扇体砂厚沿物源方向单调衰减及期次序列的退积或进积规律，大幅提升了预测结果的地质合理性。

25、(4)通过展布量化与分期活动性表征，为井位部署和储量计算提供了精细的单期扇体构型模型，可直接服务于有利区评价和勘探目标优选。