USD ЦБ — 57,55 +0,07
EUR ЦБ — 67,59 −0,15
Brent — 57,34 −1,04%
вторник 24 октября 01:29

Наука и технологии // Разведка и разработка

Система «подбор» для интерпретации данных электроразведки зондированием становлением в ближней зоне

27 августа 2015 г., 07:37А.ЗлобинсийNeftegaz.RU2479

25.00 10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г Новосибирск

003447092

Работа выполнена в ФГУП Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья Минприроды РФ (ФГУП СНИИГГиМС, г Новосибирск)

Научный руководитель:

дтн В. Могилатов

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Н. Кожевников, ДТН Л. Табаровский

Ведущая организация :

Федеральное государственное унитарное научно-производственное геологическое предприятие по геофизическим работам «Иркутскгеофизика», г Иркутск.

Защита состоялась 24 октября 2008 г

Общая характеристика работы

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 80х гг 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 ВС 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" Ве(Т, 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 \Varazan ( 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" Sefr, 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 pt, 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.

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 нефтегазоносности 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 НГ1П "Геологоразведка' в 2008 г Наиболее полно все результаты описаны в монографии - Могилатов В С, Захаркин А К, Злобинский

А В Злобинский 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

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

Расположение материалов в диссертации соответствует поставленным задачам в рамках 3 основных направлений

- исследование различных решений основной прямой задачи индуктивных зондирований становлением с целью оптимизации численной реализации,

- описание созданного интерактивного программного комплекса для автоматизированной интерпретации данных ЗСБ и МПП

- методические рекомендации и демонстрация обработки данных ЗСБ с использованием системы "Подбор" в различных геоэлектрических условиях

Содержание работы

Теория становления электромагнитных полей в проводящей Земле наиболее отчетливо начала свое развитие с классических работ Тихонова А Н и Шейнмана С М , в которых определились основные способы решения прямой одномерной задачи становления

В дальнейшем в развитии теории методов нестационарного и квазистационарного электромагнитного поля в геофизике принимало участие очень большое число специалистов На эту работу оказали непосредственное влияние, кроме уже упомянутых, работы Скугаревской О А , Ваньяна Л J1, Фролова П П , Дмитриева В И , Табаровского Л А , Светова Б С , Губатенко В П , Шумана В Н , Wait J R

Особо следует отметить исследователей, которые внося большой вклад в теорию, проложили также путь к численной реализации решений прямых задач становления Ваньян ЛЛ, Кауфман А А, Морозова Г М , Табаровский Л А , Соколов В П , Эпов М И , Anderson W L , Могилатов В С , Московская Л Ф Петров А А , Антонов Е Ю , Ельцов И Н , Лепешкин В П

Наибольшее развитие и практическую значимость среди методов ЗС получил метод индуктивных импульсных зондирований в ближней зоне (ЗСБ) или метод переходных процессов (МПП) Определяющее значение в его утверждении имели усилия Кауфмана А А , Морозовой Г М , Сидорова В А , Тикшаева В В в дальнейшем, Рабиновича Б И , Исаева А Г Захаркина А К , Тригубовича Г М Безрука И А Киселева ЕС, Файнберга ЭБ, Кожевникова НО Филатова В В Барсукова П О , Поспеева В А , Агафонова Ю А

Распространение компьютеров потребовало создания математического обеспечения для методов переходных процессов К наиболее значительным и выдержавшим испытание временем относятся системы ЭРА (Табаровский Л А Эпов М И , Ельцов И Н ) и Подбор" (Могилатов В С , Злобинский А В , Захаркин А К ) в России и ТЕМIX ( (Stoyer Ch Н Andeison W L) на Западе В настоящее время в России развиваются и другие компьютерные системы например HORIZON в СНИИГГиМСе и Программный комплекс в ФГУНПГП "Иркутскгеофизика" Глава 1. Анализ и выбор математических алгоритмов для применения в Системе "Подбор" Первая глава посвящена теоретическим основам, на которые опираются средства интерпретация данных ЗСБ в системе Подбор"

Собственно, это теория индуктивной импульсной электроразведки Теория эта в общих чертах считается достаточно завершенной, и излагалась много раз в отечественных и зарубежных учебниках и монографиях Однако в процессе алгоритмического наполнения современного программного комплекса обработки и интерпретации данных ЗСБ приходится решить ряд задач по адаптации, оптимизации и развитию известных математических решений В системе "Подбор" используется специфический подход, который характеризуется весьма универсальным описанием геометрии и режима работы источника и использованием развития решения Тихонова А Н для переходного процесса, наряду с обычным «частотным» решением Этот подход развивался в основном Могилатовым ВС и описан наиболее последовательно в позднейшей работе Могилатова В С и Злобинского А В Еще одна особенность математического аппарата, использованного для создания системы "Подбор" (как и самой системы), состоит в систематической поддержке режима установления при произвольной форме возбуждающего импульса тока

Итак, рассмотрим распределение поверхностной плотности стороннего тока, меняющегося синхронно - iim(x,y)q(t), располагаемого на любой границе горизонтально-слоистого разреза Например, для основных источников в наземной электроразведке - горизонтальный электрический диполь (ГЭД или линия - ГЭЛ) и петля поверхностная плотность определяется следующим образом ГЭЛ -> jT\x, v) = / S(y) [U(x + dx0/2)-U(x-dx0/2)], Петля J™{r) = I 8{r-a),

meU(x) - функция Хевисайда, 5(х) - дельта-функция Дирака, dx" - длина ГЭЛ, а - радиус токовой петли

В каждом однородном слое мы должны решить систему уравнений Максвелла (1)

На границах между слоями непрерывны горизонтальные компоненты поля (Нх, Я" £" Е,)

На границе с поверхностным сторонним током должны выполняться особые условия, являющиеся следствием первого уравнения из (I)

rotH = CT.E + S.

rot Е = -ju:

div Е = О div Н = О

Лх,у,4 б

Заземленные линии

С7п рп, ^п

Произвольный (реальный) импульс

РисЛ.Одномерная кусочно-однородная геоэлектрнческая модель(а) и сторонний ток(источник) - б

(если в него добавить сторонний ток)

К] <?(')- М | _ = /\т(х)) <?(')

Решаем эти задачи разделением переменных что сводится к преобразованию Фурье

Если задача обладает осевой симметрией преобразование Фурье эквивалентно ^ ,

преобразованию Ганкеля /(г :) = --{^(л :)^,(Л>)А (IX (4)

Определим #(->,£77)

а для функции X имеем краевую задачу

[О, 1Ф1 Х->0, ->оо

Решение этой задачи можно представить интегралом Фурье

Глава 2. Программно-алгоритмические средства Системы

Во 2й главе приводится описание системы "Подбор", как развивающегося на протяжении пятнадцати лет матобеспечения, так и современного его состояния Комплекс (потом система) "Подбор" развивался постепенно с конца 80х гг из первоначально весьма несовершенного состояния Его развитие стимулировалось требованиями высококвалифицированных пользователей - геофизиков (практиков и исследователей) из различных организаций Следует отметить Лифшица В В , Тригубовича Г М , Исаева Г А , Тарло Н Н , Бубнова В М, Goldman М (Израиль), а также специалистов компании CRA Exploration Pty Limited (Австралия) Smith R, Paine J, Lane R В диссертационной работе, описываются состав Системы и функциональные возможности Много внимания (как и в самой Системе) уделяется вопросам хранения, визуализации и документирования данных и результатов процессинга

"Подбор" - программа одномерной интерпретации данных одного пикета Прямая задача - синтез известного частотного подхода и решения во временной области Автоматическая инверсия возможна с помощью четырех процедур Используется вариант прямой задачи для расчета производных по параметрам разреза

"Профиль" - программа для разнообразных и регулируемых

(«частотное решение»)

Или, при некоторых ограничениях, рядом Фурье (решение «во временной области» по Тихонову)

пользователем профильных представлений первичного материала, а также результатов интерпретации

"Fast3D" - программа быстрого расчета влияния локальных нарушений горизонтальной однородности разреза на процесс становления Алгоритм является модификацией метода возмущений Программа удовлетворяет до некоторой степени потребность в неодномерном подходе при интерпретации, притом, в самом оперативном варианте На современном PC время счета для 1-го объекта составляет меньше минуты

"Слой" - программа для весьма детального анализа процесса становления в Вашей среде с Вашим импульсом возбуждения Здесь можно оценить влияние каждого слоя с различных точек зрения Вы сможете увидеть каковы физические предпосылки для успешного решения Вашей задачи, а, может быть, они и недостаточны'' Система "Подбор" для ОС Windows Система "Подбор" для Windows (последняя выпущенная версия 4 81) является непосредственным развитием комплекса "Подбор" для DOS Система включила в себя все проверенные временем удачные разработки из прежних версий и большое количество новых возможностей Разработка системы была проведена группой авторов в составе Могилатов В С , Злобинский А В , Захаркин А К Продукт зарегистрирован на данную группу авторов в РОСПАТЕНТе

Система предназначена для построения и вывода на печать (или в другие системы построения данных, например Surfer) разнообразные и регулируемые Потьзователем профильные (площадные) представления первичного материала, а также результатов интерпретации

Одна из важнейших возможностей системы - обоснованное расчленение и параметризация георазреза по результатам зондирования на конкретном пикете Обработка данных пикета для нахождения горизонтально-слоистого геоэлектрического разреза, ответственного за про'цесс становления на этом пикете При этом возможно как прямое сопоставление полевой и теоретических многослойных кривых, так и предварительный тщательный анализ особенностей кривых кажущихся величин, а затем уже проверка наблюдений расчетами Предлагается возможность учитывать реальную форму питающего импульса

Система позволяет быстро рассчитать влияние локальных нарушений горизонтальной однородности разреза (3-ех мерная прямая задача) на процесс становления Алгоритм является модификацией метода возмущений

Система имеет встроенные базы данных для измерений по площадям (профилям), которые хранят всю Вашу информацию в удобном для Вас виде.

Система рассчитана на использование любых типов установок -петля в петле, разнесенные, с закрепленным источником и т.д.

Система имеет удобный интерфейс пользователя, легка в использовании, снабжена подробной системой Помощи и поставляется с методическими указаниями по использованию.

Окна площадной и профильной визуализации. Описаны принципы построения карт и профилей, представления данных, трансформации используемые для представлений, настройка вида, редактирование, дополнительные возможности окон, опции окна, редактирование площади и профиля, дополнительные площадные визуализации.

' Подбор-Профиль 4 Информация о пикете ■Файл Счет Настройка Пикет Помощь

2 {м ) -15.0000

К (м ) 4000 00

Район Podbor И) 6.40 «.27 7.7 V

Дата 30.08 04 ¡4 8.34 «.06

5.55 5.43

Профиль ITEM 7.7У 7.05 7.54

Пикет 504 11 i.67 7.61 j.56 8 -46.

Файл piodm daa I 1 S.01 3.1 i 10.4 0.30

' ] Среда

\ Файл Правка Счет Настройка Пи ; Помощь

[ Номер <jn.-:Ro / sfl'H • и Пров Про р j 15.60 45.702?0Л 2 I 2 jV 93.50V 379 03.S49 5 84

Файл Счет Настройка Пом.неуч.точ. Пикет Помощь

НТаи ф. ЗТаи <Ь;НТ»и п' ЭТа

4.70 4.02 8.06 1 Сопротивление Файл Счет Настройка Пом.неуч.точ. Пикет Помощь

Номер 1 Время (¡Сопр фСопр. с

1 | 2.800 51.07 52 05

2 Лу 3.140 51.97 53 55

3 ] 3.520 53.54 5467

4 ; 3.560 54.1? 55 24

300 1000 1200 1400 1600

Профиль ^installed _b у Podbox Трансформация - результаты послойной интерлретации.М1П_5 А Мах.=.1300

Рис.2 Рабочие окна системы '"Подбор" (Windows) Обработка пикетов. Список окон обработки пикета : Окно

Среды, Окно ЭДС, Окно Сопротивлений, Окно Окно Разностей, Окно Установки и Тока, Окно Импульса, Окно Дополнительной информации, Окно Объектов

Описаны прямые задачи, входящие в Систему, прямые задачи с учетом неоднородностей, обратные задачи

Глава 3. Применение Системы "ПОДБОР"

В 3й главе приводятся методические рекомендации по работе с системой "Подбор" и примеры использования Системы при интерпретации данных конкретных работ электроразведкой ЗСБ в различных районах Восточной Сибири, в Татарстане и в Йемене Методические рекомендации по использованию Системы неотделимы от методических проблем самого метода ЗСБ В работе подразумевается "Сибирское направление" ЗСБ, основы которого заложены Кауфманом А А , Морозовой Г М , Рабиновичем Б И , Захаркиным А К , Финогеевым В В Методические проблемы (эквивалентность, стартовая модель среды, детальность расчленения разреза) затронуты достаточно глубоко на основании существенного личного опыта автора и под влиянием Захаркина А К Система ' Подбор" есть средство реалистичного моделирования для метода ЗСБ, и позволяет исследовать роль каждого параметра ( установки, формы импульса, модели среды ) в процессе зондирований и оценить эффективность и целесообразность проведения работ методом ЗСБ и спроектировать их Подробно затронуты следующие вопросы

1 Описание возможностей и ограничений методики одномерной инверсии опирающейся на теоретические расчеты для слоистых сред в классической электродинамической постановке

2 Эквивалентность из-за выбора модели

3 Эквивалентность в рамках выбранной модели, - связанная с погрешностью полевого материала

4 Особенности благоприятных разрезов

*5 Качество полевого материала

6 Ранние времена регистрации и минимальная глубина расчленения

7 Стартовая модель среды

8 Порядок обработки данных

9 Особенности инверсионных программ.

10 Оценка полученных результатов

11 Исследовательская работа с Системой

Приведен ряд примеров использования Системы

1)Работы на Татарском своде 2) Собинский участок 3) Ереминская площадь 4) Приенисейский прогиб 5) Йемен, 1997 Участок \Varazan

Заключение

Сейчас можно констатировать, что система "Подбор" является признанным математическим обеспечением для зондирований в ближней зоне в России и в странах СНГ За 15 лет система "Подбор" так или иначе применялась и применяется, кроме России, еще во многих других странах Казахстан, Украина, Белоруссия, Армения, Англия, Франция, Израиль, Италия, Южная Корея, Австралия, Ангола, Йемен, Перу

Общим результатом работ, отраженных в диссертации, является создание эффективного и актуального инструмента интерпретации важнейшего метода электроразведки

Конкретные результаты состоят в следующем

1 Проанализирован имеющийся математический аппарат метода зондирований становлением, для применения в системе "Подбор", в отличии от других подобных систем, используется помимо известного частотного подхода, решение по Тихонову Применение частотного решения и решения по Тихонову обосновано в зависимости от различных геоэлектрических условий ( моделей сред ) В системе "Подбор" реализован на алгоритмическом уровне синтез решения в частотной области и решения по Тихонову, что позволило сделать алгоритм прямой задачи универсальным и быстрым Создание алгоритма для реальных установок и реальных режимов возбуждения ( адаптация теоретических решений для идеальных источников и приемников к реальным условиям )

2 Разработана программно-алгоритмическая часть сервисной интерактивной системы "Подбор" для персонального компьютера на базе ОС Windows, решающая задачи количественной интерпретации, хранения, визуализации и документирования данных и результатов интерпретационного процесса

3 Предложены и реализованы алгоритмы визуализации площадных и профильных данных для методов ЗСБ - р" S" результатов послойной интерпретации, Setf, ЭДС от времени, мощностей слоев в послойной интерпретации, проводимостей слоев в послойной интерпретации, глубин кровли слоев, суммарной проводимости

4 Реализован (совместно с Могилатовым В С) оперативный алгоритм расчета устанавливающегося поля локального аномального объекта, предназначенный для интерпретации данных метода ЗСБ

Алгоритм основан на замене объекта эквивалентным устанавливающимся распределением стороннего тока Программа 'Та513В" не имеет аналогов (быстрый расчет + быстрый и простой графический сервис)

5 Построен (совместно с Могилатовым В С и Захаркиным А К) и программно реализован аппарат методического анализа влияния формы питающего импульса при изучении многослойного разреза методом ЗСБ (программа "Слой") Программа рассчитывает относительный вклад каждого слоя горизонтально-слоистого геоэлектрического разреза в суммарную ЭДС от импульсов тока различной формы и чувствительность отклика к изменениям параметров разреза при определенном режиме возбуждения

6 Разработаны (совместно с Захаркиным А К) методические рекомендации по применению системы "Подбор" в различных геоэлектрических условиях Рекомендации охватывают целый ряд вопросов стартовая модель для послойной интерпретации, эквивалентность, ранние времена и минимальные глубины расчленения, рекомендации по хранению, представлению и обработке данных

7 С использованием созданного матобеспечения (система "Подбор") получен (совместно с Захаркиным А К) ряд новых полевых результатов при проведении структурных работ

Система "Подбор" развивалась по мере развития метода ЗСБ Медленно внедряется трехмерный подход Этому есть субъективные причины (малодоступность матобеспечения, дороговизна производства работ по специальным «трехмерным» методикам), есть и объективная причина - сами физические основания ЗСБ, по которым в поздней стадии мы имеем генерализованный (в том числе и по латерали) отклик, преимущественно одномерного характера Однако если трехмерный подход не будет освоен, ЗСБ ожидает сужение области применения Поэтому дальнейшее развитие системы "Подбор" видится именно в направлении трехмерной инверсии Здесь возможны два пути Первый состоит в использовании процедуры решения прямой трехмерной задачи для подбора определенным образом параметризованной трехмерной неоднородности Здесь не требуется большого количества данных (измерений), но должна использоваться весьма значительная априорная информация Другой подход состоит в прямой инверсии (без явного решения прямой задачи) большого количества данных на основе приближенного линеаризованного представления прямой задачи Такая процедура легко укладывается в рамки томографической инверсии Мы намерены развивать именно томографический подход

Публикации по теме диссертации

1 Могилатов В С, Захаркин А К, Злобинский А В Математическое обеспечение Электроразведки ЗСБ Система «Подбор» - Новосибирск Изд-во СО РАН ТЕО", 2007 - 156 с

2 Могилатов В С , Злобинский А В Математическое обеспечение индуктивной импульсной электроразведки // Сибирский журнал индустриальной математики -2006 -Том IX, N 1(25) - с 91-105

3 Могилатов В С, Злобинский А В Интерпретация данных МПП с помощью пакета "Подбор" //Тезисы докладов конференции БЕС-93 М 1993 с 45

4 Могилатов В С, Злобинский А В Обработка данных МПП пакетами "Подбор", "Профиль", "Слой" // Тезисы докладов конференции "Теория и практика интерпретации электромагнитных зондирований" Екатеринбург 1995 с 34

5 Захаркин А К, Злобинский А В, Тарло Н Н Опыт применения электроразведки ЗСБ в изучении геологического строения нефтегазоносных провинций Сибирской платформы // Материалы Научно-практической конференции «Проблемы нефтегазоносности Сибирской платформы» Новосибирск 2003 - с 120-122

6 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ РФ № 950272 Программа Подбор /Могилатов В С , Злобинский А В зарег02 08 1995

7 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ РФ № 950271 Программа Профиль/Могилатов ВС, Злобинский АВ, Захаркин А К зарег 02 08 1995

8 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ РФ № 950270 Программа Слой/Могипатов В С, Злобинский А В зарег 02 08 1995

Содержание диссертации, кандидат технических наук , Злобинский, Аркадий Владимирович

Введение.

Глава 1. Анализ и выбор математических алгоритмов для применения в Системе "Подбор".

1.1. Возбуждение горизонтальным токовым листом.

1.1.1. Пример 1. Токовая петля - индуктивный источник.

1.1.2. Пример 2. Заземленная линия - смешанный источник.

112.1 ' Два способа решения задачи о становлении. N-слойная среда.

1.3. Некоторые частные случаи.

1.3.1. Становление поля в однородном полупространстве.

1.3.2. Двухслойный разрез.

1.3.3. Переходный процесс в присутствии ^-плоскости.

1.4. Борновское приближение и линеаризация.

1.5. Решение Тихонова А.Н. задачи о становлении.

1.5.1. О способах решения задачи становления.

1.5.2. Магнитная мода в многослойной среде.

1.5.3. Редукция к задаче Штурма-Лиувилля и ее решение.

Глава 2. Программно-алгоритмические средства Системы.

2.1. Алгоритмические особенности системы "Подбор".

2.2. Комплекс "Подбор" для ОС DOS.

2.2.1. Задачи, которые можно решать в комплексе "Подбор".

2.2.2. Программа "Подбор" - послойная интерпретация.

2.2.3. Программа "Профиль" - результаты профильной обработки.

2.2.4. Программа "Fast3D" - учет локальных неоднородностей

2.2.5. Программа "Слой" - подробный анализ процесса установления в горизонтально-слоистой среде.

2.2.6. Выводы по применению комплекса "Подбор" (ОС DOS)

2.3. Система "Подбор" для ОС Windows.

2.3.1. Общее описание.

2.3.2. Окно площадной визуализации.

2.3.3. Окно профильной визуализации.

2.3.4. Обработка пикетов площади.

2.3.5. Работа с файлами.

2.3.6. Представление данных.

2.3.7. Форматы файлов, используемые системой.

Глава 3. Применение Системы "ПОДБОР".

3.1. Методические рекомендации по применению Системы.

3.1.1. Предварительные замечания.

3.1.2. Проблемы эквивалентности.

3.1.3. Стартовая модель среды.

3.1.4. Подбор модели среды - действия в Системе.

3.1.5. Исследовательская работа с Системой.

3.2. Примеры проведения работ.

3.2.1. Работы на Татарском своде.

3.2.2. Собинский участок.

3.2.3. Ереминская площадь.

3.2.4. Приенисейский прогиб.

3.2.5. Йемен, 1997. Участок Warazan.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Система "подбор" для интерпретации данных электроразведки зондированием становлением в ближней зоне"

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 JI.A. и Соколова В.П., в которой использовалась при интегрировании сплайн-интерполяция, программа Андерсона У.Д., в которой применялся метод цифровой фильтрации, программа Могилатова B.C. на основе синтеза решения Тихонова А.Н. 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. Разработка программно-алгоритмических средств такой системы позволяет оперативно, в полевых условиях, анализировать и интерпретировать большое количество данных, тем самым существенно повысить эффективность и качество работы геофизиков.

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

- Рт, Seff, 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 А.Н. 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 заведующего лабораторией обработки и интерпретации данных нестационарной электроразведки СНИИГГиМС к.т.н. 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 - Хабаровского 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 - рт, Serr, Sx; 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 f и профильных данных метода ЗСБ : рх, Sx, результатов послойной интерпретации, Sem 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. На основе синтеза решений в частотной области и по Тихонову А.Н. адаптированы математические алгоритмы расчета задач нестационарной геоэлектрики к потребностям ЗСБ :

- для учета реальной формы импульса;

- для учета реальных размеров установки;

- для использования 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

Компьютерная система "Подбор" решает целый ряд задач на различных этапах проведения работ:

- исследовать целесообразность проведения работ ЗСБ (МПП) в нужном районе, например, задать характерные модели и определить возможность выявления методом ЗСБ нужных нам характеристик разреза;

- провести любые методические и научные работы по использованию метода ЗСБ - определение роли каждого параметра (установки, формы импульса, модели среды) в процессе зондирования;

- сделать послойную количественную интерпретацию результатов

- 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 зондирования, 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;

- предусмотрен ввод данных в кодах ASCII, созданных с помощью любого редактора, это позволяет использовать данные, полученные любой аппаратурой;

- все данные по профилю 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, а также предусмотрен простой переход от просмотра профиля к расчету послойной модели;

- все данные по площади возможно просмотреть по кажущимся величинам при предварительной обработке, вывести их в программу Surfer, просмотреть подобранные разрезы, с учетом реальной дневной поверхности и расстояния между пикетами, а также предусмотрен простой переход от просмотра площади к расчету послойной модели;

- существует возможность создать новый файл и записать в него рассчитанную кривую в виде полевой, тогда возможно вызвать созданный файл как любой другой файл полевых данных, что полезно при методической работе;

- при создании системы всегда учитывалась простота, удобство и наглядность работы с системой, поэтому работе с системой быстро обучается любой специалист - геофизик.

Компьютерная система "Подбор" для интерпретации данных ЗСБ (МПП), нашла 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 системы "Подбор" проводилась при разведке нефтяных месторождений, поиске рудопроявлений, решении гидрогеологических задач и поисках кимберлитовых тел. В частности, следует отметить СНИИГГиМС, в котором система "Подбор" использовалась для методических разработок и при проведении контрактных работ (например, в Австралии ~ на нефть, в Йемене - для гидрогеологических изысканий). Компьютерная система "Подбор" используется также в высших учебных заведениях (НГУ, МГУ) для подготовки студентов-геофизиков.

Список внедрений

1) Борская геофизическая экспедиция (Красноярский край, п. Бор) - "Подбор" 2.5;

2) Катангская ГЭ (Красноярский край, п. Ванавара ) - Подбор

3) КазНииГеофизика (г. Алма - Ата, Казахстан) - "Подбор" 2.5;

4) Заполярная экспедиция (Красноярский край, г.Норильск) -"Подбор" 2.5;

5) Амакинская экспедиция ( Якутия-Саха, Мирнинский рай-он, п. Айхал)-"Подбор" 2.5;

6) Чернышевская ГРЭ (Якутия-Саха, Мирнинский рай-он, п. Чернышевский ) - "Подбор" 2.5;

7) CRA Exploration (Австралия ) - "Подбор" 3.5, "Профиль" 2.0, "Слой" 2.0;

8) Казанская геофизическая экспедиция (г.Казань) - "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0;

9) ТОО 'БРИЗ' ltd. ( г. Алма-Ата, Казахстан ) - "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0;

10) Laboratoire des Scinces de la Terre (Франция)- "Подбор" 3.7;

11) Магаданское государственное предприятие "Верхнеколымская поисково - съемочная экспедиция" ( г.Магадан ) - "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0;

12) Укр НИМИ ( г. Донецк, Украина ) - "Подбор" 3.7, "Профиль"

13) Саратовский университет ( г. Саратов ) - "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0, "Fast3D" 2.0;

14) ЯНИГП ЦНИГРИ АК "АЛРОСА" ( Якутия-Саха, г. Мирный ) -"Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0, "Fast3D" 2.0;

15) Магаданское государственное предприятие "Верхнеколымская поисково - съемочная экспедиция" ( Магадан ) - "Подбор" 4.0;

16) Университет Свонзи (Великобритания, Уэльс)- "Подбор" 3.7;

17) ООО "Северо-Запад" (Москва)- "Подбор 4.0", "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0;

18) "АЛРОСА-ПОМОРЬЕ" (г.Архангельск ) - "Подбор" 4.0;

19) "Ковыктинская геофизическая партия" (г. Иркутск ) -"Подбор" 4.0;

20) INRENA (Перу) - "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0;

21) GEOEXPLOR S.R.L. (Перу) - "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0;

22) фирма "КруКо" ( Москва ) - "Подбор" 4.0;

23) Институт сейсмологии (г. Алма-Ата, Казахстан) - "Подбор"

24) ГМК "Норильский Никель" (Красноярский край, г. Норильск ) -"Подбор" 4.5;

25) ЗАО "ГЕОРИСК" (Ереван, Армения) - "Подбор" 4.5, "Подбор" 3.7, "Профиль" 2.0;

26) Ботуобинская партия. - "Подбор" 4.5;

27) ЗАО "Казахстанско-Британский технический университет"( г. Алма-Ата, Казахстан ) - "Подбор" 4.5;

28) МНТЦ (1STC ) ( г. Алма-Ата, Казахстан ) - "Подбор" 4.7;

29) Горнорудное общество "Катока" (г. Луанда, Республика Ангола) - "Подбор" 4.7;

30) АМГРЭ (Амакинская экспедиция) - "Подбор" 4.7;

31) "АЛРОСА-ПОМОРЬЕ" ( г.Архангельск ) - "Подбор" 4.77;

32) ПО "Белгеология" ( г.Минск, Белоруссия ) - "Подбор" 4.78;

33) ООО "Северо-Запад" (г.Москва ) обновление до "Подбор"

34) ОАО "Уралцветметразведка" - "Подбор" 4.78;

35)000 "Северо-Восточная геофизическая компания" (г.Магадан) - "Подбор" 4.79;

36) ТОО "ГРК" ТОПАЗ ( г. Усть-Каменогорск, Казахстан ) -"Подбор" 4.80;

37) ООО "ГЕОКОНСАЛТИНГ" (г. Москва ) - "Подбор" 4.80;

38) GEOEXPLOR S.R.L. (Перу) - "Подбор" 4.80;

39) ООО "ГФЭ" ( г. Елизово ) - "Подбор" 4.80;

40) ОАО "Алмазы-Анабара" - "Подбор" 4.80;

41) ЗАО «НИПИ «ИнжГео» Филиал «ИнжГео-Енисей» - "Подбор"

42) ФГУ НПП "Геологоразведка" - "Подбор" 4.80.

Наиболее полно все результаты описаны в монографии - Могилатов B.C., Захаркин А.К., Злобинский А.В. Математическое обеспечение Электроразведки ЗСБ. Система «Подбор». - Новосибирск : Изд-во СО РАН "ГЕО". 2007. - 156 с.

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 В.С.Сурков и создавали ранее работавшие в СНИИГГиМС д.т.н. Рабинович Б.И. и д.т.н. Исаев Г.А., а ныне д.т.н. Тригубович Г.М. Соискатель выражает благодарность сотрудникам-электроразведчикам СНИИГГиМС, в особенности, к.т.н Захаркину А.К., помощь которого в процессе создания системы "Подбор" была неоценима, так же как и при подготовке диссертационной работы. Как сама работа по созданию системы "Подбор", так и написание диссертационной работы сопровождались научным руководством д.т.н. Могилатова B.C. Автор глубоко благодарен своему научному руководителю.

Разработки, изложенные в диссертационной работе, проводились в соответствии с планами НИР СНИИГГиМС N 01.9.70004897 «Разработка технических средств и комплексной технологии электроразведочных исследований при оценке нефтеперспективных площадей и оконтуривания залежей углеводородов до глубин 4 км» 1999 г., и N 01.200.11411 «Разработка технологии геофизических исследований для решения прогнозно - поисковых задач» 2002г.

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 188 страниц машинописного текста, 20 рисунков. Библиография содержит 98 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Злобинский, Аркадий Владимирович

Заключение

Сейчас можно констатировать, что компьютерная система "Подбор" является признанным математическим обеспечением для зондирований в ближней зоне в России и в странах СНГ. За 15 лет компьютерная система "Подбор" так или иначе применялась и применяется, кроме России, еще во многих других странах: Казахстан, Украина, Белоруссия, Армения, Англия, Франция, Израиль, Италия, Южная Корея, Австралия, Ангола, Йемен, Перу.

Таким образом, общим результатом работ, отраженных в диссертации, является создание эффективного и актуального инструмента интерпретации важнейшего метода электроразведки. Конкретные результаты состоят в следующем.

1. Проанализирован имеющийся математический аппарат метода зондирований становлением, для применения в компьютерной системе "Подбор", в отличии от других подобных систем, используется помимо известного частотного подхода, решение по Тихонову А.Н. Применение частотного решения и решения по Тихонову А.Н. обосновано в зависимости от различных геоэлектрических условий ( моделей сред ). В системе "Подбор" реализован на алгоритмическом уровне синтез решения в частотной области и решения по Тихонову, что позволило сделать алгоритм прямой задачи универсальным и быстрым. Создание алгоритма для реальных установок и реальных режимов возбуждения ( адаптация теоретических решений для идеальных источников и приемников к реальным условиям ).

2. Разработана программно-алгоритмическая часть сервисной интерактивной системы "Подбор" для персонального компьютера на базе ОС Windows, решающая задачи количественной интерпретации, хранения, визуализации и документирования данных и результатов интерпретационного процесса.

3. Предложены и реализованы алгоритмы визуализации площадных и профильных данных для методов ЗСБ - рт, ST, результатов послойной интерпретации, Sefr, ЭДС от времени, мощностей слоев в послойной интерпретации, проводимостей слоев в послойной интерпретации, глубин кровли слоев, суммарная проводимости.

4. Реализован (совместно с Могилатовым B.C.) оперативный алгоритм расчета устанавливающегося поля локального аномального объекта в программной среде, предназначенный для интерпретации данных метода ЗСБ (программа "Fast3D"). Алгоритм основан на замене объекта эквивалентным устанавливающимся распределением стороннего тока. Этот алгоритм основан на линеаризованном решении (глава 1). Программа "Fast3D" не имеет аналогов (быстрый расчет + быстрый и простой графический сервис). Полный цикл (задание среды -расчет - обзор результата -документирование) может занимать всего лишь несколько минут.

5. Построен (совместно с Могилатовым B.C. и Захаркиным А.К.) и программно реализован аппарат методического анализа влияния формы питающего импульса при изучении многослойного разреза методом ЗСБ (программа "Слой"). Программа рассчитывает относительный вклад каждого слоя горизонтально-слоистого геоэлектрического разреза в суммарную ЭДС от импульсов тока различной формы и чувствительность отклика к изменениям параметров разреза при определенном режиме возбуждения.

6. Разработаны (совместно с Захаркиным А.К.) методические рекомендации по применению системы "Подбор" для интерпретации данных ЗСБ в различных геоэлектрических условиях. Рекомендации охватывают целый ряд вопросов : проблемы стартовой модели для послойной интерпретации, проблемы эквивалентности, проблемы ранних времен и минимальной глубины расчленения, рекомендации по хранению, представлению и обработке данных.

7. С использованием созданного матобеспечения (компьютерная система "Подбор") получен (совместно с Захаркиным А.К.) ряд новых полевых результатов при проведении структурных работ.

История системы "Подбор", конечно, тесно связана с судьбою электроразведки методом ЗСБ. Были времена широчайшего ее применения, были спады. Система "Подбор" развивалась по мере развития этого метода. Развитие это нельзя назвать стремительным. Весьма раздражающим обстоятельством является крайне медленное внедрение трехмерного подхода. Этому есть более субъективные причины (малодоступность соответствующего матобеспечения, дороговизна производства работ по специальным «трехмерным» методикам), есть и объективная причина - сами физические основания ЗСБ, по которым в поздней стадии мы имеем генерализованный (в том числе и по латерали) отклик, преимущественно одномерного характера. Однако если трехмерный подход не будет освоен, ЗСБ ожидает сужение области применения. Поэтому дальнейшее развитие системы "Подбор" видится именно в направлении трехмерной инверсии. Здесь возможны два пути. Первый состоит в использовании процедуры решения прямой трехмерной задачи для подбора определенным образом параметризованной трехмерной неоднородности. Здесь не требуется большого количества данных (измерений), но должна использоваться весьма значительная априорная информация. Другой подход состоит в прямой инверсии (без явного решения прямой задачи) большого количества данных на основе приближенного линеаризованного представления прямой задачи. Такая процедура легко укладывается в рамки томографической инверсии. Мы намерены развивать именно томографический подход.

Наконец, разработчики системы "Подбор" должны учитывать, что геофизики по разным соображениям модифицируют методики электроразведки в связи также и с возникновением новых технических средств. Появились компактные индукционные датчики (что позволяет регистрировать и горизонтальные компоненты), применяются магнитометры (сквиды). Освоена точная спутниковая привязка во времени и пространстве. На основании опыта создания, развития и эксплуатации системы "Подбор" уже сейчас предложена универсальная система прямого одномерного моделирования для любой (с заземляемым или незаземленным источником) модификации ЗС система "Выбор-ЗС".

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидат технических наук , Злобинский, Аркадий Владимирович, Новосибирск

1. Могилатов B.C., Захаркин А.К., Злобинский А.В. Математическое обеспечение Электроразведки ЗСБ. Система «Подбор». - Новосибирск : Изд-во СО РАН "ГЕО", 2007.- 156 с.

2. Абрамович М., Стиган И. Справочник по специальным функциям: Пер. с англ. М.: Наука, 1979. - 830 с.

3. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров: Пер. с фр. М.: Наука, 1967. - 780 с.

4. Ваньян JI.JI. Основы электромагнитных зондирований. -М.: Недра, 1965.- 109 с.

5. Градштейн И.С., Рыжик М.М. Таблицы интегралов, сумм и рядов и произведений. М.: Наука, 1971. - 1108 с.

6. Дмитриев В.И. Общий метод расчета электромагнитного поля в слоистой среде // Вычислительные методы и программирование, 1968, Вып. 10. С. 55 - 65.

7. Дмитриев В.И., Скугаревская О. А., Фролов П.П. Некоторые вопросы метода становления поля в ближней зоне.- М.: МГУ, 1973. 50 с.

8. Жданов М.С. Электроразведка. М.: Недра, 1986. - 316 с.

9. Захаркин А.К., Тарло Н.Н., 1999. Проблемы метрологического обеспечения структурной импульсной электроразведки. // Геофизика. 2000. - № 3. - С. 34-39.

10. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. Пер. с нем.- М.: Наука, 1976. 576 с.

11. Кауфман А.А. Введение в теорию геофизических методов. Часть2. Электромагнитные поля: Пер. с англ. -М.: Недра, 2000. 482 с.

12. Методические рекомендации по электроразведочным работам методом ЗСБ с аппаратурой "Цикл-2". Сост. Захаркин А. К.- Новосибирск, СНИИГГиМС, 1981. 98 с.

13. Могилатов B.C. Поздняя стадия становления электромагнитного поля, возбуждаемого погруженным электрическим диполем // Изв.АН СССР. Сер.: Физика Земли, 1976, N8. С. 103-107.

14. Могилатов B.C. Об одном способе решения основной прямой задачи электроразведки ЗС // Геология и геофизика, 1993, N3. С. 108 - 117.

15. Могилатов B.C. Индуктивный, смешанный и гальванический источники в электроразведке становлением поля // Изв. РАН. Сер.: Физика Земли.-1997, N12.-С. 42-51.

16. Могилатов B.C. Возбуждение электромагнитного поля в слоистой Земле горизонтальным токовым листом // Изв. РАН. Сер. Физика Земли, 1998, N5. С. 45 - 53.

17. Могилатов В. С. Импульсная электроразведка. Новосибирск. Изд-во. Новосиб. Гос. Ун-т, 2002. 208 с.

18. Могилатов B.C., Злобинский А.В. Математическое обеспечение индуктивной импульсной электроразведки // Сибирский журнал индустриальной математики, 2006, Том IX, N1(25). -С. 91-105.

19. Порохова JI.H. Ковтун А.А. Исследование эффективности интерпретации экспериментальных кривых МТЗ, // Прикладная геофизика. М. : Недра, 1970, Вып. 61. - с. 34-39.

20. Рабинович Б.И., Могилатов B.C. Становление поля погруженного вертикального магнитного диполя // Геология и геофизика, 1981, N3. С. 88-100.

21. Рамапрасад Рао И.Б., Каменецкий Ф.М., Макагонов П.П., Мухина Н.И. Переходный процесс от двух горизонтальных тонких пластов // Прикладная геофизика, 1976, Вып. 82.-с 39-46.

22. Светов Б.С., Губатенко В.П. Аналитические решения электродинамических задач. М.: Наука, 1988. - 344 с.

23. Сидоров В.А., Тикшаев В.В. Электроразведка зондированиями становлением поля в ближней зоне. -Саратов: Изд-во. Нижневолжского НИИГиГ, 1969. 68 с.

24. Скугаревская О.А. О конечной стадии процесса становления электрического тока в слое, лежащем наидеально проводящем основании // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1951, N6. - С. 37-49.

25. Скугаревская О.А. Расчет конечной стадии процесса становления электрического поля в трехслойной среде // Изв. АН СССР. Сер. геофиз., 1959, N 1. С. 59-72.

26. Смайт В. Электростатика и электродинамика.- М.: ИЛ, 1954.-606 с.

27. Табаровский Л.А. Применение метода интегральных уравнений в задачах геоэлектрики. // Новосибирск : Изд-во СО АН СССР, Наука, институт геологии и геофизики, 1975, вып.260. С. 142.

28. Табаровский Л.А., Соколов В.П. Программа расчета нестационарного поля дипольных источников в горизонтально-слоистой среде (АЛЕКС)// Электромагнитные методы геофизических исследований.- Новосибирск: Изд-во. ИГиГ СО АН СССР, 1982. С. 5777.

29. Табаровский Л. А., Эпов М.И., Антонов Е.Ю. Электромагнитное поле в средах со слабонегоризонтальными границами. Новосибирск, 1988.- 22 с. Деп. ВИНИТИ 18.07.88. N 6258-В88.

30. Табаровский Л.А., Эпов М.И. Дискретные спектры в задачах дифракции нестационарного поля на пленках Шейнмана // Изв.АН СССР. Сер.: Физика Земли. 1998. -N 9. - С. 46-54.

31. Табаровский Л.А., Эпов М.И. Оценка разрешающей способности электромагнитных методов. // Геология и геофизика, т.47, N5, 2006. с. 568-578.

32. Табаровский Л.А., Эпов М.И., Сосунов О.Г. Оценка разрешающей способности электромагнитных методов и подавление помех в системах многократных наблюдений.- Новосибирск : Препринт ИГиГ СО РАН, N27, 1985. 48 с.

33. Тихонов А.Н. О становлении электрического тока в однородном проводящем полупространстве // Изв. АН СССР. Сер. геофиз., 1946, Т.Х, N 3. С. 213-231.

34. Тихонов А.Н. О становлении электрического тока в неоднородной слоистой среде // Изв. АН СССР. Сер. геогр. и геоф., 1950, T.XIV, N3. С. 199-222.

35. Тихонов А.Н., Скугаревская О.А. О становлении электрического тока в неоднородной среде.// Изв. АН СССР. Сер. геогр. и геофиз., 1950, №6.- С.50-55.

36. Уэйт Дж. Р. Геоэлектромагнетизм: Пер. с анг. М.: Недра, 1987.- 235 с.3 8. Фролов П.П. Об асимптотическом поведении становления поля в слоистой среде // Изв. РАН. Сер.: Физика Земли.-1965., N1. -с . 15-26.

37. Шейнман С.М. Об установлении электромагнитных полей в Земле. // Прикладная геофизика, М.: Гостоптехиздат, 1947, Вып. 3. с. 3-55.

38. Эпов М.И., Ельцов И.Н. Прямые и обратные задачи индуктивной геоэлектрики в одномерных средах. -Новосибирск: Изд-во. ОГГиМ СО РАН, 1992, N 2. 31 с.

39. Эпов М.И., Ельцов И.Н. Релаксация электромагнитного поля дипольного источника в проводящем слоистом пласте, погруженном в изолятор // Геология и геофизика. 1991, N10.-С 126-129.

40. Эпов М.И., Дашевский Ю.А., Ельцов И.Н. Автоматизированная интерпретация электромагнитных зондирований. - Новосибирск : Препринт АН СССР, Сиб. отделение, ИгиГ, № 3, 1990.- 29 с.

41. Могилатов B.C., Злобинский А.В. Интерпретация данных МПП с помощью пакета "Подбор". // Тезисы докладов конференции SEG-93. М. 1993. с. 45.

42. Могилатов B.C., Злобинский А.В. Обработка данных МПП пакетами "Подбор", "Профиль", "Слой". // Тезисы докладов конференции "Теория и практика интерпретации электромагнитных зондирований". Екатеринбург. 1995. ->с. 34.

43. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ РФ № 950272. Программа Подбор./Могилатов B.C., Злобинский А.В. зарег.02.08.1995.

44. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ РФ № 950271. Программа Профиль./Могилатов B.C., Злобинский А.В., Захаркин А.К. зарег.02.08.1995.

45. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ РФ № 950270. Программа Слой/Могилатов B.C., Злобинский А.В. зарег.02.08.1995.

46. Могилатов B.C. , Мухамадиев Р.С., Потапов В.В., Балашов Б.П., Смоленцев В.В., Феофилов С.А., Темирбулатов Ш.С. Результаты работ по оконтуриванию залежей нефти в Татарстане методом зондирований вертикальными токами // Геофизика, №5, 2003. с. 47-54

47. Могилатов B.C., Борисов Г.А. Возбуждение слоистых геоэлектрических сред гармоническим магнитным током // Сибирский журнал индустриальной математики, 2003, т. VI, № 1 (13).-с. 77-87.

48. Могилатов B.C., Морозова Г.М., Эпов М.И., Антонов Е.Ю., Мартынов А.С. Нестационарное электромагнитное поле в двумерных моделях скважинной дефектоскопии // Геология и геофизика, 2003, т. 44, №11. -с. 1226-1231.

49. Федоров А.И., Эпов М.И. Переменное электромагнитное поле в наклонно-анизотропной слоистой среде // Сибирский журнал индустриальной математики, 2003, т. 6, №4 (16).-с. 119-131.

50. ЭповМ.И., Морозова Г.М., Могилатов B.C., Антонов Е.Ю. Нестационарное электромагнитное поле токового контура, расположенного на оси слоистого проводящего магнитного цилиндра // Геология и геофизика, 2003, т. 44, № 10. с. 1070-1079.

51. Борисов Г.А., Могилатов B.C. Электромагнитное возбуждение цилиндрически-слоистой среды различными источниками // Сибирский журнал индустриальной математики, 2002, t.V, №3(11). с. 53-64.

52. Ефимов Ф. Д. Переходный процесс приемной рамки и его влияние на результаты наблюдений в дипольном варианте МПП // Методы разведочной геофизики.

53. Электроразведка, НПО "Геофизика", 1976, Вып. 26. с. 72 -79.

54. Захаркин А. К. Аппаратурная фильтрация сигнала в методе ЗСБ. // Результаты применения метода зондирования становлением поля в районах Сибирской платформы. Новосибирск, СНИИГГиМС, 1987. - с 58 -77.

55. Эпов М.И., Дашевский Ю.А., Ельцов И.Н. Автоматизированная интерпретация электромагнитных зондирований. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР (препринт № 3 ), 1990. - 29 с.

56. Эпов М.И., Ельцов И.Н. Прямые и обратные задачи индуктивной геоэлектрики в одномерных средах. -Новосибирск: ОИГГМ СО РАН (препринт № 2), 1992. 31 с.

57. Эпов М.И., Плой А. Ду, Никитенко М.Н., Ельцов И.Н. Повышение разрешающей способности в индукционных электромагнитных зондированиях // Геология и геофизика, 1996, № 4. с. 83-90.

58. Каменецкий Ф.М. Электромагнитные геофизические исследования методом переходных процессов. М.: ГЕОС, 1997.- 162 с.

59. Матвеев Б.К. Электроразведка: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1990. - 368 с.

60. Сафонов А.С. Высокоразрешающая электроразведка // Разведочная геофизика, 1995. Вып.З: Геоинформмарк. -с.64.

61. Сидоров В.А. Импульсная индуктивная электроразведка. -М.: Недра, 1985.- 192 с.

62. Сидоров В.А., Губатенко В.П., Глечиков В.А. Становление электромагнитного поля в неоднородных средах применительно к геофизическим исследованиям. - Саратов: Изд-во Саратовского ун-та., 1977. 224 с.

63. Могилатов B.C., Фомин В.М. Пленочное моделирование в методах МПП и ЗС // Изв.РАН. Сер.: Физика Земли., 1992. С. 62-66.

64. Могилатов B.C. Элементы математического аппарата зондирований становлением поля при учете токов смещения // Изв. РАН. Сер.: Физика Земли., 1997. С. 6066.

65. Губатенко В.П., Назаров А.А. Об асимптотическом поведении поздних стадий становления поля и применимости квазистационарного приближения в одномернрй модели несовершенного диэлектрика // Изв. РАН, Сер.: Физика Земли., 1994, N 6. С. 50-55.

66. Захаркин А.К., Тарло Н.Н. Физическое моделирование метода ЗСБ // Поиск полезных ископаемых в Сибири методом зондирования становлением поля.- Сб. научных трудов СНИИГГиМС. Новосибирск, СНИИГГиМС, 1988. - С. 30-44.

67. Романов В.Г., Кабанихин С.И. Обратные задачи геоэлектрики. М.: Наука, 1991. - 303 с

68. Могилатов B.C., Злобинский А.В. Поле кругового электрического диполя (КЭД) при постоянном токе. // Физ. Земли, 1995, N 11. с. 25-29.

69. Могилатов B.C., Эпов М.И. Томографический подход к интерпретации данных индукционного каротажа. // Международная Конференция и Выставка по геофизическим исследованиям скважин "Москва'98", 8-11 сентября 1998 : Сб. тезисов, М., 1998, В2.5

70. Могилатов B.C., Эпов М.И., Исаев И.О. Томографическая инверсия данных ЗСБ-МПП. // Геология и Геофизика, 1999, № 4. с. 637-644.

71. Могилатов B.C. Вторичные источники и линеаризация в задачах геоэлектрики. // Геология и геофизика, 1999, № 7. -с. 1102-1108.

72. Якубовский Ю.В. "Электроразведка". М., Недра, 1973. -345 с.

73. Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. М. : Недра, 1991.-359 с.

74. Электроразведка. Справочник геофизика в двух книгах. / Под ред. Хмелевского В.К. и Бондаренко В.М.- 2-е изд -М.: Недра, 1989.-438 с.

75. Светов Б.С., Губатенко В.П. Аналитические решения электродинамических задач. М. : Наука, 1988.- 343 с.

76. Губатенко В.П., Пескова О.С. Математическое моделирование измерений электрического поля в индуктивной электроразведке // Геология и геофизика, 2006, № 7, т. 47. с. 902-912.

77. Светов Б.С. Теоретико-информационный подход к геофизическим исследованиям и перспективы их совершенствования. // М., Физика Земли. №6, 1994. с.23-29.

78. Anderson W.L. Improved digital filters for evaluating Fourier and Hankel transform integrals //U.S. Dept. of Commerce, National Technical Information Service Report PB-242-156 1975. - 15 p.

79. Anderson W.L. Computer program numerical integration of related Hankel transforms of orders 0 and 1 by adaptive digital filtering// Geophysics. 1979. - V. 44. N 7. - Pp. 1287-1305.

80. Anderson W.L. Computation of Green's tensor integrals for three-dimensional electromagnetic problems using fast Hankel transforms // Geophysics. 1984. - V. 49. N 10. - Pp. 17541759.

81. Anderson W.L. A hybrid fast Hankel transform algorithm for electromagnetic modelling // Geophysics. 1989. - V. 54. N 2. - Pp. 263-266.

82. Goldman, M., 1990. Non conventional methods in geolectrical prospecting. Ellis Horwood Ltd., 153pp.

83. Goldman M., du Plooy A. and Eckard M. On reducing ambiquiti in the interpretation of transient electromagnetic sounding data, Geophysical Prospecting, 1994, 42, 3 -25.

84. Levenberg K.A. Method for solution of certain nonlinear problems in least squares // Quart. Appl. Math. 1944. - v. 2. -Pp. 164-168.

85. Marquardt O.W. An algorithm of least squares estimation of nonlinear parameters // J. Soc. Indust. Appl. Math. 1963. -v. 11. - Pp. 431-441.

86. Pracser E. Fast computing of transient electromagnetic field on the surface of a layered half-space // Geofiz. kozl. 1992. -37, N2-3. - Pp. 159-176.*

87. Marquardt O.W. An algorithm of least squares estimation of nonlinear parameters // J. Soc. Indust. Appl. Math. - 1963 v. 11.-Pp. 431-441.

88. Pr'acser E. Fast computing of transient electromagnetic field on the surface of a layered half-space // Geofiz. kozl. 1992. -37, N2-3. - Pp. 159-176.

89. Alumbaugh D.L., Morrison H.F. Theoretical and practical a considerations for crosswell electromagnetic tomography assuming cylindrical geometry // Geophysics. 1995. - 60, N 3. - Pp. 846-870.

90. Goldman M.M. The integral finite difference method for calculating transient electromagnetic fields in a horizontally stratified medium // Geophysical Prospecting. 1983. - 31, 4.- Pp. 664-686.

91. Goldman M., Mogilatov V. and Rabinovich M., Transient response of a homogeneous half space with due regard for displacement currents // Jornal of applied geophysics.- 1996. -Vol.37.- Pp. 291-305.

92. LaBrecque D.J., Ramirez A.L., Daily W.D., Binley A.M., Schima S.A. ERT monitoring of environmental remediation processes // Meas. Sci. and Technol. 1996. - 7, N 3. - Pp. 375-383.

93. Wilt M.J., Alumbaugh D.L., Morrison H.F., Becker A., Lee K.H., Deszcz-Pan M. Crosswell electromagnetic tomography : System design considerations and field results.//- Geophysics. 1995.-60, N3,-Pp. 871-885.

94. Zhou Qiang, Becker Alex, Morrison H.F. Audio-frequency electromagnetic tomography in 2-D // Geophysics. 1993. -58, N4. - Pp. 482-495.


В тренде

Neftegaz.RU context