Введение к работе
Актуальность работы. Комплексная интерпретация данных различных геофизических методов о целыо прогноза и оценки нефтегагоносности, выявления и геометризации месторождений нефти и газа получила заслуженное признание как мощное средство, позволяющее повысить эффективность геологоразведочных работ путем, главным образом, сокращения непродуктивного дорогостоящего глубокого бурения при поисках и разведке нефти и газа.
Среди различных математических методов, применяемых для решения упомянутых выше задач хорошо зарекомендовали себя различные алгоритмы распознавания образов, как статистические, так и эвристические. Однако большая часть этих методов нацелена на прогноз продуктивности различных точек площади, рассматриваемых независимо друг от друга (локальные методы). Важнейшая же геологическая информация о строении изучаемого объекта, о его связности игнорируется. В то же время очевидно, что даже частичный' учет такой информации в рамках принятой модели объекта (структурные методы) повышает надежность и достоверность прогноза. Одним из способов формализации взаимосвязей мєїіду объектами или их частями (не применявшимся ранее для решения подобных задач) является использование математической теории конечных цепей Маркова.
Продолжает быть актуальным создание высокотехнологичной системы комплексной интерпретации геофизических данных, открытой для подключения новых программных средств, использующей современные средства описания и манипулирования данными, а также разработка наиболее эффективных и экономичных схем хранения используемых данных. Целью работы является повышение надежности и достоверности автомвти-ческого выделения и оконтуривания нефтегазоперспективных объектов по комплексу геофизических признаков путем использования математических методов, позволяющих дополнительно привлечь геологическую информацию, а также создание технологии, обеспечивающей построение надежной в эксплуатации системы комплексной геолого-геофизической интерпре-тации, открытой для новых программных средств, позволяющей обеспечить технологическую цепочку с другими геофизическими системами. Основные задача.
і. Обосновать корректность использования алгоритмов распознавания образов, основанных на применении теории цепей Маркова для выделения и геометризации месторождений нефти и газа.
2. Усовершенствовать и разработать алгоритмы распознавания об-
разов, автоматизирующие решение задачи выделения и оконтуривания не-фтегазоперспективных объектов и -повышающие надежность и достоверность прогноза за счет использования геологической информации; указать органичения на применение втих алгоритмов.
-
Разработать технологию работы и структуру сиотемы интерпретации геофизических данных КОШАК-ГЕОКОМПАС; обеспечить открытость этой системы; предусмотреть возможность создания эффективного интерфейса как мевду прикладной и системными программами, так и между системой КОЩАК-ГЕОНОМПАС и другими геолого-геофизическими системами.
-
Сформулировать требования к системе управления базами данных.
-
Разработать методику тестирования систем интерпретации геолого-геофизических данных с целью повышения надежности их эксплуатации в производственных организациях.
-
Оценить на модельных и реальных материалах эффективность созданных алгоритмических и программных средств.
Научная и техническая новизна работы.
-
Обосновано применение структурных методов распознавания образов при выделении и геометризации нефтегазовых месторождений в плане.
-
Развиты алгоритмы распознавания образов, позволяющие формализовать и использовать априорную информацию о ловушке с целью оконтуривания месторождений нефти и газа на основе теории цепей Маркова.
-
Разработаны структура и технология работы системы интерпретации геолого-геофиаической информации КОЫПАК-ГЕОКОМПАО, позволивше создать открытую систему и обеспечить создание программного интерфейса между прикладной и системной программами, а также между системой в целом и другими прикладными программами.
-
Обоснована целесообразность использования СУБД сетевого типа в системе комплексной интерпретации геофизических данных.
-
Разработана методика тестирования систем комплексной интерпретации, позволившая существенно снизить сбои системы КОМПАК-ГЕО-НОМПАО при ее эксплуатации в производственных организациях.
Личный вклад автора. При создании системы К0Ш1ДК-ГЕ0КОМПАО основные задачи и требования к системе, методологические и технологические концепции были сформулированы научным руководителем соответствующего раздела тематического плана ВЩШгеофизики, к.т.н. Миколаевским Э.Ю. Работа по разработке и развитию алгоритмов распознавания проводилась под руководством к.т.н. Вайнберга Я.М. При этом все основные
результаты, обладающие научной новизной и практической ценностью, были получена лично автором.
Практическая ценность и результативность внедрения. На различных типах ЭВМ создана эффективная система, открытая для включения нового программного обеспечения, обеспечивающая решение ряда задач комплексной интерпретации (безэталонное выделение аномальных зон по данным полевых методов; оконтуривание нефтегазоперспективных объектов по данным полевых методов и результатов опробования; экстраполяцию параметров пласта со скважин на сопредельные площади), а также эффективный обмен данными с другими геофизическими системами (например, ИШЕРСЕйО, ГРАВИПАК). Применение СУБД ГЕ0К0ША.0, основанной на принципах комитета КОДАСШГ (CODASVb), позволило использовать в процессе работы данные различной структуры, что обеспечило возможность построения более универсальной системы, чем ранее.
Разработки автора, включенные в систему КОШШ-ГЕ0К0МПАС, были внедрены и успешно эксплуатировались на различных этапах работы (начиная с 1985 г.) в НПО "Нефтегеофизика", НПГП "Новосибирск-геология", Томском геофизическом тресте, СНМГиМСе.
Геологическая эффективность разработок, выполненных автором, обусловлена применением новых алгоритмов и технологий при решении различных задач комплексной интерпретации в указанных организациях на ряде площадей Новосибирской и Тюменской областей. Защищаемые положения.
-
Формализация и использование геологической информации в разработанных алгоритмах распознавания образов на основе математической теории цепей Маркова позволяют повысить уровень автоматизации при интерпретации геолого-геофизических данных, а также обеспечивают повышение точности и достоверности прогноза.
-
Разработанная технология работы системы КОМПАК-ГЕОКОМПАС, взаимоувязанная с ее структурой, отличается высокой эффективностью, универсальностью надежностью и открытостью, основанной. на возможности подключения новых программных средств, использовании СУБД сетевого типа, а также на наличии программного интерфейса между системой, прикладной программой и другими прикладными пакетами. Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на семшарвх во вшмгеофизике, в НПГП "Новосибирокгеология", в Томском геофизическом тресте, в СНИИГГиМСе, в над Вяиигеофизики, конферен-чиях. МОИП (Москва, I9S9) и (Москва, 1990), мездународном геофизи-їєском симпозиуме SKQ/ЕАГО (Москва, 1993).
Работы автора трижды отмечались премиями на конкурсах за лучшую научную работу молодых ученых и специалистов ВНИИгеофизики: в 1986 г. (вторая премия, совместно с Ю.А.Апвтовнм), в 1987 г. (первая премия) и в 1988 г. (вторая премия, совместно с А.В.Бобровым).
В 1988 г. ' автор за создание первой версии системы КОМПАК-ГЕОКОМШО был удостоен серебрянной медали ВДНХ СССР, Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ. структура диссертации. Введение, 4 главы и заключение.
Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы-цёлГТГ~задачи исследований, раскрываются научная новизна, практическая ценность, защищаемые положения. Приведены сведения о внедрении разработок автора в научных и производственных организациях. В первой главе дан аналитический обзор существующих методов распознавания образов, применяемых для решения задач комплексной интерпретации, анализ их достоинств и недостатков, а также ряда систем комплексной интерпретации, использующих рассмотренные методы; обоснованы задачи работы. Во второй главе приведены описание и обоснование разработанных автором алгоритмов распознавания, основанных на применении теории цепей Маркова; сравнительный анализ эффективности алгоритмов (как разработанных автором, так и ближайших прототипов) на модельном примере. В третьей главе рассматриваются основные принципы построения систешПГОШШЧШГОЮАС, формулирование основных требований к СУБД; составные части технологии работы системы К0ШІАК-ГЕ0К0МПАС, включая описание структур основных баз данных, используемых в ней; анализ проблем, связанных с тестированием системы. В четвертой главе приведены примеры использования созданных алгоритмических и программных средств при решении задач выделения и оконтуривания нефтегазоперспективных объектов на различных площадях.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю Е.А. Козлову и консультанту Г.А.Шехтману за всестороннюю помощь, поддержку и конструктивную критику.
В разработке отдельных элементов создаваемых технологий наибольшую помощь автору оказали к.ф.-м.н. Архипова Е.Ю., Беспятов Д.В., Бобров А.В., к.г.-м.н. Лапковский В.В, Садовский К.Ю., Сухинин А.Н., к.т.н. Чернов А.А., к.г.-м.н. Шляхтер Е.С.. В опробовании системы по методике, разработанной автором и в непосредственном контакте с ним принимали участие Зернова Е.В., Кузнецова О.В., Логинова Л.Я. В производственном режиме разработки автора были применены грушами под руководством Токаревой В.П. (ШИП
"Новосибирскгеолопвд"), Пономаря Ю.В. (ТГТ), Шэстакова В.И. и Малшнской Т.в. (Вниигеофизика), Анисковича М.Ф. (ШР ВНШгеофизики). Всем им, а также уже упомянутым вше Миколаевскому Э.Ю и Вайнбергу Я.М. автор выражает свою искреннюю благодарность.