断层这种类型多样且复杂的地质构造是天然的石油、天然气和煤层气等油气资源的运移通道,对油气资源分布具有极其关键的影响。因此,探究断层的空间展布和形态特征对油气藏的勘探具有重要的实际应用价值,三维断层解释对于油气藏资源的发掘具有十分重大的现实意义。目前,大多数的断层建模方法是从地震属性中重建断层曲面,易于出现断层面破碎、不完整等问题,这些方法也难以应对交叉断层等复杂断层情况。此外,通过勘探采集到的地震资料的规模也随着勘探工作的不断深化而日益膨胀,研究适用于大规模地震数据的断层建模方法迫在眉睫。针对以上问题,本文所做研究和取得成果如下:1、针对断层破碎和断层不完整等问题,本文提出了基于流形学习的断层曲面重建算法,利用局部保留投影流形学习方法对断层散点进行降维并保持三维断层散点之间内在的局部邻域结构,降低后续重建三维断层曲面的难度,重构出破碎较少且完整的断层曲面。当三维地震数据中存在交叉断层时,本文方法可以较好解决断层交叉处出现孔洞的问题。2、针对大规模地震数据断层重建的问题,本文在基于流形学习的断层曲面重建算法的基础上,提出了基于断层点云局部几何特征的大规模断层曲面重建算法。通过数据分块的方法,减少了单次内存负载,利用断层点云局部几何特征合并相邻分块地震数据中的面元,最终实现在内存资源有限的计算平台上重建大规模断层曲面。3、本文在已具有简单基础功能的系统上初步构建了一个断层曲面重建及可视化系统。该系统基于MVC框架,集成了本文所提两个断层曲面重建算法及相关支撑算法,提供了基本的人机交互功能,实现了三维地震数据体到三维断层曲面的端到端可视化。本文使用了理论地震数据和实际工区地震数据进行三维断层曲面重建,并与专业的商业软件进行重建效果对比。实验结果表明,本文方法断层曲面重建效果良好,断层重建结果有效、可靠。