Методика интерпретации гравиметрических материалов при произвольной строении геологических сред Аникеев, Сергей Григорьевич

Введение к работе

Актуальность темы. Теория и методы интерпретации геофизических данных в настоящее время переживают период "господства парадигмы ранней компьютерной эпохи" (В.Н.Страхов, 1995г), для которого характерно "сращивание" методов компьютерной обработки и геологической интерпретации результатов обработки, появление компьютерных систем интерпретации, претендующих на построение содержательных моделей геологических сред.

Достоверность и детальность моделирования геоплотностного строения сред по наблюденному на дневной поверхности полю силы тяжести зависит от уровня использования априорных геолого-геофизических материалов. Проявление свойств широкой эквивалентности обратной задачи гравиметрии (ОЗГ) на детальных моделях изучено слабо. Одна из причин - проблема создания экономичных, геологически эффективных и удобных в использовании компьютерных систем решения прямых и обратных задач для 2D/3D моделей сред, для описания которых требуется 10⁵ и более параметров.

Связь работы с научными программами, планами, темами.

Развитие интерпретационного обеспечения гравиметрии связано с научными исследованиями НИИНГТ ИФГТУНГ по повышению эффективности геофизических методов разведки месторождений полезных ископаемых, изучения геологического разреза и глубинного строения земной коры. Конкретная тематика указана в п. "Исходные материалы и личный вклад автора".

Целью работы является разработка методики компьютерной интерпретации гравиметрических материалов, направленной на детальное 2D/3D моделирование плотностного строения произвольных геологических сред.

Основные задачи исследований.

1. Развитие направления в интерпретации гравиметрических материалов, связанного с построением семейства эквивалентных решений ОЗГ.

2. Разработка методических приемов построения семейства геологически содержательных моделей и их анализа.

3. Имитационное моделирование с целью исследования свойств
эквивалентности, дос товерносіи и детальности решений ОЗГ по разработанной
методике.

4. Повышение достоверности моделирования сред за счет использования
геологически детерминированного выбора параметров регуляризации ОЗГ и
учета строения боковых зон.

5. Изучение геологической эффективности методики компьютерной
интерпретации гравиметрических материалов на практических примерах.

6. Создание компьютерной системы быстрого решения прямы* обратных 2D/3D задач гравиметрии.

Научная новизна полученных результатов.

Автор выносит на защиту следующие положения, отличающиеся науч: новизной.

1. Методика компьютерной интерпретации гравиметрических материаі
направленная на повышение достоверности и детальности моделирова:
геоплртностного строения геологических сред.

Достоверность и детальность моделирования сред может быть достигн за счет управления свойствами решений ОЗГ критериями оптимальное содержащими априорные данные. Неполнота и разнородность геолс геофизических материалов позволяют формулировать различі геологические гипотезы о строении сред. Гипотезы формализуются в в априорных моделей и критериев оптимальности. Решения ОЗГ являю реализациями сформулированных гипотез. Их сравнительный анализ обобщение позволяют последовательно приблизиться к построен оптимальной геоплотностной модели среды.

2. Методика имитационного моделирования, направленная на изучеі
интерпретационных возможностей компьютерных технологий.

Методика имитационного моделирования близких к практике за, предполагает анализ семейства геологически содержательных эквивалента моделей среды, которые построены путем варьирования объемом априорл данных. Имитационное моделирование позволяет глубже изучить зависимо достоверности и детальности модельных построений от уровня использоваї априорных данных.

3. Повышение достоверности моделирования сред за счет учета строеі боковых зон и геологически содержательного выбора парамет) регуляризации ОЗГ.

4. Геоплотностные модели сред для ряда площадей, расположенных в р личных регионах стран СНГ и различных по размерам и глубинно< исследований, построенные по разработанной автором методике.

5. Эффективные методы решения прямых задач и оптимизированные ал ритмы критериального подхода к решению ОЗГ, основанные на быстт свертке и физически содержательном описании моделей конфигурационн распределением источников полей в варианте плотной упаковки болыи числом (до 10⁶) параллелепипедов, призм.

6. Компьютерная система решения прямых и обратных 2D/3D линейны линеаризованных задач гравиразведки для произвольно построенных моди сред. Система отличается высокой скоростью и точностью решения прямы:

обратных задач, способностью работать с моделями большой размерности (до 10⁶) и постоянным контролем содержания файловой системы данных.

Практическая ценность результатов исследований заключается в развития методики компьютерной интерпретации гравиметрических материалов, отличающейся высокой информативностью и оперативностью. Геологическая эффективность методики обоснована результатами решения разнообразных геологических и эколого-инженерных задач.

Методические разработки опробованы при поисках и разведки нефтяных и газовых залежей (ДДВ, Прикаспийская впадина), при контроле эксплуатации месторождений самородной серы (Предкарпатский сероносный бассейн), при картировании карстовых зон (Стебницкое и Калушское месторождения калийной соли), а также при изучении блокового строения земной коры (Карпатский регион).

При интерпретации данных гравиметрии использовались геолого-геофизические материалы ГГП "Севергеология", УкрГТРИ (г.Львов), Полтавской газонефтяной компании (ПГНК), АО "Саратовнефтегеофизика", ПО "Эмбанефтегеофизика" и ЦГЭ МНП (г. Москва).

Исходные материалы и личный вклад автора.

Диссертационная работа выполнена на кафедре полевой нефтегазовой геофизики Ивано-Франковского государственного технического университета нефти и газа.. Ее положения разработаны при выполнении следующих тематических работ.

1. "Усовершенствование методики комплексной интерпретации данных гравиразведки и сейсморазведки с целью изучения геоплотностных характеристик разреза" (1984^-1990гг), научный руководитель Степашок В.П.

2. "Комплекс геофізичних досліджень в межах шахтних полів рудника "Ново-Голинь" ('1995-;1996гг), научный руководитель Кузьменко Э.Д.

В этих работах автор участвовал в качестве ответственного исполнителя. По следующим темам автор проводил компьютерную обработку данных гравиметрии и принимал участие в геологическом анализе ее результатов.

1."Опытно-методические работы по совершенствованию методики комплексирования геофизических данных с целью пропюзирования ловушек неантиклинального типа в осадочном чехле Львовского Палеозойского и Закарпатского прогибов" (УкрГТРИ, г.Львов, 1988 г), научный руководитель Фильштинский Л. Е.

2."Разработка эффективного комплекса геолого-геофизических работ с целью рационального исследования месторождений серы на стадии до-разведки" (ИФГТУНГ, 1989-1992 гг), научный руководитель Кузьменко Э.Д.

3."Провсдение геофизических работ методами гравиразведки и ра волнового просвечивания на участках Стебницкого месторождения калш соли" (ИФГТУНГ, 1992-1994 гг), научный руководитель Кузьменко Э.Д.

4. "Еколого - геофізичні дослідження в Західному регіоні Украй метою простеження розвитку природного і техногенного карсту та супу процесів" (1998-s-2000rr), научный руководитель Кузьменко Э.Д.

Тематические работы выполнялись совместно с сотрудниками кафе полевой нефтегазовой геофизики, УкрГГРИ, ПГНК, что отражено в рал соавторства по отчетам и публикациям.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на:

-научно-технических конференциях профессорско-преподавательсі

состава ИФГТУНГ, 1984 - 1997гт;

-научном семинаре Института геофизики НАН Украины им. (

Субботина, 1985г;

-1-ой Республиканской школе-семинаре молодых ученых,г.Алушта, 19{

- ежегодных НТС ПО "Саратовнефтегеофизика", 1984 - 1990гг;

-5-ой международной конференции "Нафта-Газ України-98", г.Полтава;

-НТС ПГНК, г.Полтава, 1998г;

-XVI конгрессе Карпато-Балканской геологической ассоциации, г.В<

1998г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, из них статі 20, тезисов -10,8 работ лично без соавторов.

Обьем и структура работы. Диссертация состоит из введения, с< разделов и выводов, изложенных на 147 страницах машинописного тек< 75 рисунков и 7 таблиц. Список использованных источников насчитывает наименований. Перед вступлением приведен перечень основных услові сокращений и терминов, используемых в работе. Деление работы на разд подчинено следующему принципу. В первом разделе в сжатой фо] представлен обзор основных методов решения обратных задач гравиметр в зависимости от уровня геологических задач по изучению шютност» строения сред. Во втором разделе кратко изложены результаты рабе автора по оптимизации алгоритмов решения прямых задач и критериальні подхода к обратным задачам гравиметрии. В третьем разделе приве; анализ влияния критериев оптимальности, выражающих априори информацию, на построение решений обратных задач. Четвертый разі посвящен методике интерпретации гравиметрических материал основанной на построении неформальной последовательности эквивалента решений. В пятом разделе на примерах имитационного моделировав обоснованы методические приемы компьютерной интерпретации. В шест

разделе приведены результаты интерпретации гравиметрических материалов при решении различного рода геологических задач. Седьмой раздел - описание компьютерной системы решения 2D/3D прямых и обратных задач гравиметрии, разработанной автором, и технологии ее применения с ссылками на файлы режимов и управляющих параметров, вынесенных в приложение.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору Э.Д.Кузьменко за оказание помощи при теоретических и практических исследованиях, поддержку и внимание на всех этапах работы. Автор считает своим долгом выразить признательность профессорам А.И.Кобрунову, В.П.Степанюку и доктору геологических наук Р.П.Денисюку за научные консультации и внимание к работе, а также благодарит сотрудников кафедры полевой геофизики ИФГТУНГ и особенно соисполнителей научных и хоздоговорных тематик с.н.с. Е.П.Вдовииу и н.с. М.В.Штогрина за многолетнюю совместную работу над отчетами и статьями.