Введение к работе
Объектом исследования являются программно-
алгоритмические средства для обеспечения интерактивной обработки, визуализации, хранения и интерпретации данных различных модификаций электромагнитных зондирований становлением поля в ближней зоне (ЗСБ) на персональных компьютерах
Актуальность темы.
К концу 80-ых годов уже были хорошо известны решения прямых задач для латерально-однородных моделей среды при проведении работ методом ЗСБ Наиболее значительными численными реализациями этого подхода были - программа Табаровского Л А и Соколова В П , в которой использовалась при интегрировании сплайн-интерполяция, программа Андерсона У Л , в которой применялся метод цифровой фильтрации, программа Могилатова В С на основе синтеза решения Тихонова для переходного процесса и обычного «частотного» решения
Персональные компьютеры дали возможность сделать максимально доступными для электроразведчиков-практиков все созданные к тому времени наработки в области математического обеспечения ЗСБ Была необходима система для оперативной количественной интерпретации данных, хранения информации с использованием баз данных, визуализации профильных и площадных данных метода ЗСБ
Таким образом, создание программно-алгоритмических средств обработки, хранения, визуализации и количественной интерпретации данных ЗСБ на основе высокоэффективных методов решения прямых задач индукционной электроразведки представляется актуальным
Цель работы - повышение достоверности результатов интерпретации, увеличение полноты извлекаемой информации и разрешающей способности метода ЗСБ путем создания программно-алгоритмических средств оперативной автоматизированной системы обработки, хранения, количественной интерпретации и визуализации данных ЗСБ.
Научно-технические задачи
1 Адаптировать известные и разработать новые оперативные
алгоритмы моделирования, решения обратных задач и обработки
данных ЗСБ с соосными и разнесенными петлями с использованием
импульса тока сложной формы
2 Разработать программные средства для количественной
послойной интерпретации, хранения информации ЗСБ в базах данных,
визуализации профильных и площадных данных метода ЗСБ с
использованием результатов послойной интерпретации и трансформант
- р„ SefT, St, быстрого расчета устанавливающегося поля локального
аномального объекта, для расчета относительного вклада каждого слоя
горизонтально-слоистого геоэлектрического разреза в суммарную ЭДС
от импульсов тока различной формы
3 Разработать методические рекомендации
- по применению созданной системы в геоэлектрических условиях с
использованием априорной информации и в случае отсутствия таковой,
-по построению стартовой модели послойной интерпретации,
-по подбору среды в условиях эквивалентности,
-по хранению, представлению и обработке данных,
-по использованию Системы для исследовательской работы
Фактический материал и методы исследований
Основной метод исследования - теоретический анализ решений
прямых и обратных задач квазистационарной геоэлектрики, а также
аналитические методы решения прямых задач, метод Тихонова решения
задачи становления поля, привлечение аппроксимационных подходов,
основанных на теории возмущений, компьютерное математическое
моделирование, программирование В качестве фактического материала
при работе над диссертацией использовались полевые данные,
результаты интерпретации и данные физического моделирования,
полученные от сотрудника отдела электроразведки СНИИГГиМС
Захаркина А К Использовались полевые материалы
электроразведочных работ методом ЗСБ на Татарском своде ( 22 пикета ), на Собинском участке (460 физнаблюдений) и Ереминской площади (Сибирская платформа, Катангская седловина, 20 пикетов), Приенисейском прогибе ( 20 пикетов ), в республике Йемен Участок Warazan ( 16 пикетов ) Для верификации результатов математического моделирования привлекались расчеты, выполненные по апробированным программам (ЭРА, АЛЕКС - ИНГГ (ИГФ) СО РАН -Табаровского Л А , Эпова М И , Соколова В П , Ельцова И Н ) Начиная с 1990 года, Компьютерная система "Подбор" прошла проверку более чем в 40-ка производственных организациях Защищаемые научные результаты
1 Решения задачи установления электромагнитного поля
непосредственно во временной области (по Тихонову А Н) и в
частотной области, и решения обратных задач геоэлектрики - для
соосных и разнесенных установок с учетом импульса тока сложной
формы адаптированы для использования в системе "Подбор"
2 Разработаны программно-алгоритмические средства
компьютерной системы "Подбор" Система включает - алгоритмы послойной интерпретации, систему хранения информации ЗСБ в базе данных, алгоритмы визуализации профильных и площадных данных метода ЗСБ с использованием результатов послойной интерпретации и трансформант - р„ Sem S„ быстрый расчет устанавливающегося поля локального аномального объекта, расчет относительного вклада каждого слоя горизонтально-слоистого геоэлектрического разреза в суммарную ЭДС от импульсов тока различной формы
3 Разработаны методические рекомендации по применению компьютерной системы "Подбор" для решения структурных задач методом ЗСБ в различных геоэлектрических условиях
Научная новизна работы. Личный вклад.
1 Созданы программно-алгоритмические средства компьютерной
системы "Подбор" для обработки и интерпретации данных на
персональном компьютере, которая решает задачи количественной
интерпретации, хранения, визуализации и документирования данных и
результатов интерпретационного процесса
- предложены и реализованы алгоритмы визуализации площадных и
профильных данных метода ЗСБ р„ S„ результатов послойной
интерпретации, Seff, ЭДС от времени, мощностей слоев в послойной
интерпретации, проводимостей слоев в послойной интерпретации,
глубин кровли слоев, суммарной проводимости,
- на основе алгоритма метода возмущений создана программа
"Fast3D' для быстрого расчета локальных нарушений горизонтальной
однородности разреза на процесс становления,
- на основе процедуры расчета производных по сопротивлениям и
мощностям каждого слоя в горизонтально-слоистой среде создана
программа "Слой" для расчета относительного вклада каждого слоя
геоэлектрического разреза в суммарную ЭДС и расчета
чувствительности отклика к изменениям параметров разреза при
произвольном режиме возбуждения
2 Па основе синтеза решений в частотной области и по Тихонову
А Н адаптированы математические алгоритмы расчета задач
нестационарной геоэлектрики к потребностям ЗСБ
-учет реальной формы импульса,
-учет реальных размеров установки,
-использование различных трансформаций и обратных задач
3 Разработаны методические рекомендации по применению
многослойных математических алгоритмов в процессе обработки и
интерпретации данных ЗСБ с учетом особенностей метода
-в геоэлектрических условиях с использованием априорной информации и в случае отсутствия таковой,
-по построению стартовой модели послойной интерпретации,
-по подбору среды в условиях эквивалентности,
-по проблемам ранних времен и минимальной глубины расчленения,
-по хранению, представлению и обработке данных,
-по использованию Системы для исследовательской работы
Практическая значимость работы
Система Подбор" на различных этапах проведения работ позволяет
- провести исследование целесообразности проведения работ ЗСБ
(МПП) в нужном районе, например, возможно задать характерные
модели и определить применимость ЗСБ для выявления нужных
характеристик разреза,
проведение любых методических и научных работ по использованию метода ЗСБ - определение роли каждого параметра (установки, формы импульса, модели среды) в процессе зондирований,
- сделать послойную количественную интерпретацию результатов
ЗСБ,
- сделать обзор первичного материала, отредактировать его,
провести предварительный анализ профильных и площадных данных на
этапе качественной интерпретации, районирования территорий,
визуализировать профильные и площадные данные, как на основе кажущихся параметров результатов зондирований, так и на основе результатов их количественной интерпретации,
обучить персонал работе с процессингом для ЗСБ и основам этого метода
Для этого система обладает следующими качествами
- в состав системы входит быстрое решение прямой задачи расчета
поля для горизонтально-слоистой модели, позволяющее задавать
любую форму импульса, шкалу времен, расположение генераторной и
приемной петли, среду,
- в состав системы входят 4 различные процедуры решения
обратной задачи, которые в зависимости от среды и знаний о ней
позволяют различными путями подбирать разрез, фиксировать
некоторые параметры среды, а также не учитывать в решении
некоторые точки на полевой кривой,
- на мониторе удобно расположены все возможные данные о пикете,
что позволяет сразу использовать всю имеющуюся информацию о
разрезе,
предусмотрено графическое представление данных при вводе информации, что позволяет не совершать ошибки при вводе значений,
все данные по профилю и площади возможно просмотреть по кажущимся величинам при предварительной обработке, вывести их в программу Surfer, просмотреть подобранный разрез с учетом реальной дневной поверхности и расстояния между пикетами,
существует возможность создать новый файл и записать в него рассчитанную кривую в виде полевой, тогда возможно вызвать созданный файл, что полезно при методической работе,
при создании системы всегда учитывалась простота, удобство и наглядность работы с системой
Комплекс "Подбор" для интерпретации данных ЗСБ (МПП), нашел применение более чем в 40 научно-исследовательских и производственных организациях России и СНГ, а также в некоторых странах дальнего зарубежья (Перу, Франция, Италия, Великобритания, Австралия, Ангола, Йемен, Израиль, Южная Корея) Интерпретация с применением комплекса "Подбор' проводилась при разведке нефтяных месторождений, поиске рудопроявлений, решении гидрогеологических задач и поисках кимберлитовых тел В частности, следует отметить СНИИГГиМС, в котором комплекс "Подбор" использовался для методических разработок и при проведении контрактных работ (например, в Австралии — на нефть, в Йемене — для гидрогеологических изысканий) Комплекс "Подбор" используется также в высших учебных заведениях (НГУ, МГУ) для подготовки студентов-геофизиков
Апробация работы и публикации
Основные результаты докладывались на Международной геофизической конференции и выставке SEG-ЕАГО (Москва, 1993), на Российской конференции "Теория и практика интерпретации данных электромагнитных геофизических методов" (Екатеринбург, 1996), на 59-ой конференции и выставке EAGE (Женева, 1997), на Международной геофизической конференции и выставке "Москва-97" (Москва, 1997), на Научно-практической конференции «Проблемы нефтегазоносное Сибирской платформы» (Новосибирск 2003), на семинаре в ИНГГ им А А Трофимука СОРАН (Новосибирск 2007), на семинарах для специалистов ОАО "Уралцветметразведка", ТОО "ГРК" ТОПАЗ, ООО "ГЕОКОНСАЛТИНГ" в 2006 г, ООО "ГФЭ", "Алмазы-Анабара", «НИПИ «ИнжГео» Филиал «ИнжГео-Енисей» в 2007 г, ФГУ НПП "Геологоразведка' в 2008 г Наиболее полно все результаты описаны в монографии - Могилатов В С, Захаркин А К, Злобинский
А В Математическое обеспечение Электроразведки ЗСБ Система «Подбор» - Новосибирск Изд-во СО РАН "ГЕО" 2007 с 156
Публикаций по теме диссертации 8, из них коллективных рецензируемых монографий - 1, статей в рецензируемых журналах по перечню ВАК - 1 ( Сибирский журнал индустриальной математики -2006 - Том IX. N 1(25) - С 91-105), материалов конференций - 3, свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ РФ - 3
Результаты, отраженные в диссертационной работе, получены автором в за время работы в СНИИГГиМС, в атмосфере благоприятствования геоэлектрическим исследованиям, которую всегда поддерживал академик РАН Сурков В С и создавали ранее работавшие в СНИИГГиМС Рабинович БИ и дтн Исаев ГА, а ныне дт н Тригубович Г М Соискатель выражает благодарность сотрудникам-электроразведчикам СНИИГГиМС, в особенности, ктн Захаркину А К, помощь которого в процессе создания системы "Подбор" была неоценима, также как и при подготовке диссертационной работы Работа по созданию системы "Подбор" и написание диссертационной работы сопровождались научным руководством дтн Могилатова В С Автор глубоко благодарен своему научному руководителю
Разработки, изложенные в диссертационной работе, проводились в соответствии с планами НИР СНИИГГиМС N 019 70004897 «Разработка технических средств и комплексной технологии электроразведочных исследований при оценке нефтеперспективных площадей и оконтуривания залежей углеводородов до глубин 4 км» 1999 г, и N 01200 11411 <гРазработка технологии геофизических исследований для решения прогнозно- поисковых задач» 2002г
Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложений, содержит 188 страниц машинописного текста, 20 рисунков Библиография содержит 98 наименований
