|
УДК 550.832:003.13 |
Автоматизация обработки и интерпретации данных ГИС - важный резерв повышения темпов разведки на нефть и газ
С.М. ЗУНДЕЛЕВИЧ, Н.Н. СОХРАНОВ (ВНИИгеофизика), В.И. СЕДЕЛЬНИКОВ (Союзпромгеофизика), И.М. ЧУРИНОВА (ЦГЭ Миннефтепрома)
Планом на XII пятилетку предусмотрены широкие по сравнению с предыдущей пятилеткой темпы развития геологоразведочных работ на нефть и газ. Одним из необходимых условий реализации намеченного роста объемов работ является создание и внедрение в практику высокоэффективных регистрирующих и обрабатывающих вычислительных комплексов, обеспечивающих своевременную и качественную обработку материалов полевой и промысловой геофизики, необходимую для принятия правильного решения на всех этапах поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений. Начало развития автоматизированных методов обработки результатов ГИС относится к 60-м годам, которые характеризовались созданием и широким опробованием программ для решения таких задач интерпретации, как изучение разрезов скважин по сопротивлению (выделение границ пластов и определение удельного электрического сопротивления - УЭС по данным БКЗ), построение математических моделей петро- и геофизических объектов и их классификация на основе регрессионного анализа и методов распознавания образов, определение коллекторских свойств пластов на базе решения систем уравнений и программ непрерывной интерпретации, основанных на способах обратной оптимальной фильтрации. Позднее началась интенсивная разработка автоматизированных систем обработки и интерпретации данных ГИС (АСОИГИС), позволяющих решить основные задачи оперативной интерпретации с целью выдачи заключений по скважине или сводной интерпретации для обобщения геолого-геофизических данных по площади и подсчета запасов. Первые автоматизированные системы интерпретации появились в начале 70-х годов («Каротаж», ПГ-2Д, Ц-2, ГИК-2М), они отличались друг от друга организационной структурой и (или) типом базовой ЭВМ.
В последнее время широко используется система АСОИГИС на базе ЭВМ ЕС [1], разработанная организациями Мингео (НПО Нефтегеофизика и Союзпромгеофизика [6]) и ЦГЭ Миннефтепрома. В развитии системы АСОИГИС приняли участие также страны - члены СЭВ. К середине 80-х годов система АСОИГИС практически освоена 36 организациями в СССР и внедряется в НРБ, ВНР и ЧССР [4] при непосредственном участии ЦГЭ Миннефтепрома.
Одновременно с разработкой программного обеспечения развивались технические средства для цифровой регистрации результатов ГИС, сбора, хранения и передачи каротажных данных по каналам связи на базе современных ВМ, банков данных и телекоммуникационных систем. Разработаны и серийно выпускаются цифровые каротажные станции ЛКС-10ЦУ1-01 с регистратором Н078 и цифровой регистратор «Триас». В Мингео цифровая обработка и интерпретация материалов ГИС производятся в экспедиционных и региональных вычислительных центрах.
Экспедиционные вычислительные центры (ЭВЦ) размещаются обычно при экспедициях ГИС и оснащаются средними моделями ЭВМ ЕС или вычислительным комплексом ВК ГИС СМ. На ЭВЦ ГИС, оборудованных ЭВМ ЕС, используется автоматизированная система АСОИГИС/ДОС, на ЭВЦ с комплексом ВК ГИС СМ осваивается программное обеспечение ПО ГИС СМ. Значительный объем обработки данных ГИС в рамках АСОИГИС/ДОС выполняется в Оренбургской СЭГИС ПГО Оренбурггеология, Ухтинской ЭГИС ПГО Ухтанефтегазгеология и Западно-Казахстанской ЭГИС ПГО Гурьевнефтегазгеология. На ЭВМ решаются задачи как оперативной интерпретации с целью выделения коллекторов, определения их сопротивления, пористости и характера насыщения, так и оценки подсчетных параметров - эффективной мощности, пористости и нефтегазонасыщенности. Основной объем цифровой информации получен на полуавтоматических преобразователях каротажных диаграмм.
В XI пятилетке для ЭВЦ по заданию ГКНТ СССР впервые в нашей стране разработан специализированный промыслово-геофизический комплекс ВК ГИС СМ, который с 1984 г. выпускается серийно как специализированный вычислительный комплекс системы малых ЭВМ СМ-4 [6].
Программное обеспечение комплекса ВК ГИС СМ разработано НПО Союзпромгеофизика, Нефтегеофизика при участии Главтюменьгеологии и КГО УкрНИГРИ и позволяет выполнять основные этапы обработки данных ГИС: редактирование цифровых каротажных диаграмм, функциональное преобразование отредактированных кривых, выделение границ пластов, определение пластовых значений геофизических параметров, формирование сводного геофизического разреза, определение литологии, расчленение пластов и выделение коллекторов или оценку компонентного состава пород, определение УЭС пластов, пористости, глинистости, нефтегазонасыщенности и линейных запасов, формирование геологического заключения в виде таблиц и сводных планшетов диаграмм-графиков. Процесс интерпретации является итерационным и интерактивным. Основной объем регулируемого системой диалога принадлежит самой системе, которая запрашивает задание на обработку данных ГИС и передает его на исполнение, информируя интерпретатора о ходе обработки, генерируя запросы и сообщения, что, однако, приводит к значительным временным затратам. Это последнее обстоятельство, а также необходимость решения задач оперативного подсчета запасов требуют скорейшего создания новой версии программного обеспечения ВК ГИС СМ, имеющей лучшие технологические показатели пакетной и интерактивной обработки.
В экспедиционных центрах Украины, оснащенных ЭВМ СМ-2, используются программно-технический комплекс обработки и интерпретации каротажных данных - ПТК ГИС (разработка ПГО Укргеофизика) и автономные программы (КГО УкрНИГРИ), по которым обрабатывается основной объем информации для решения задач инклинометрии, кавернометрии, профилеметрии и электрических методов ГИС, нормализации кривых ГИС, статистической эталонировки кривых НГК, статистической обработки геолого-геофизической информации [2]. По составу библиотеки геофизических программ комплекс ПТК ГИС близок к системе АСОИГИС/ОС-ГЕО.
В ПГО Ленанефтегазгеология реализована и внедрена технология обработки данных ГИС на базе СМ-1 (СМ-2), в которой выделение объектов обработки и снятие пластовых значений с каротажных кривых являются задачей качественной интерпретации, которая остается за интерпретатором, а комплексная количественная интерпретация выполняется на ЭВМ тем же интерпретатором с участием оператора системы АСОИГИС/ СМ [3], которая эффективно использовалась как при определении подсчетных параметров, так и при решении задач оперативной интерпретации с настройкой по региональным петрофизическим связям. Подобная технология реализована и в ПГО Крымгеология, где на ЕС-1022 и ПС-2000 помимо подсчетных параметров проводится определение акустических скоростей, плотности, коэффициента отражения по данным АК и др.
Во многих экспедиционных центрах Мингео, и прежде всего в ВЦ экспедиций Белоруссии, широкое внедрение нашел комплекс ИНГЭФ (разработка БелНИГРИ) [5], позволяющий по методике функциональных преобразований и нормализации геофизических параметров оценить коллекторские свойства и нефтеносность пород разреза скважины, плотностные и скоростные параметры. Развитие комплекса ИНГЭФ привело к повышению надежности выделения коллекторов на основе использования статистически апробированных критериев (граничные значения пористости, глинистости, эффективной мощности, линейной емкости, нефтеводонасыщенности), введения дополнительных индикаторов глинистости, оценки коллекторских свойств и нефтенасыщенности трещинно-кавернозных коллекторов. Результаты обработки используются для составления заключений по скважинам, оценки подсчетных параметров, прогнозирования сейсмических разрезов, корректировки плана испытаний объектов в колонне. Комплекс применяется как в автономном варианте, так и в рамках АСОИГИС/ЕС.
Региональные вычислительные центры (РВЦ) обычно размещаются при производственных объединениях и оснащаются старшими моделями ЭВМ ЕС или ЭВМ БЭСМ-6. В первом случае для обработки и интерпретации данных ГИС использовалась система АСОИГИС/ОС, основным разработчиком которой является ЦГЭ Миннефтепрома. В развитии библиотеки обрабатывающих (геофизических) программ этой системы активное участие приняли институты и производственные организации Мингео (ВНИИгеофизика, ВНИИГИС, Главтюменьгеология). На основе расширенной библиотеки программ ВНИИГИСом был сформирован новый вариант системы (АСОИГИС/ОС-ГЕО). В развитии и внедрении АСОИГИС/ОС большую роль сыграл головной вычислительный центр (ГВЦ) Главтюменьгеологии, который осуществил дальнейшее развитие и внедрение геофизической библиотеки, включив в нее ряд программ ВНИИЯГГа, ВНИИГИСа, а также собственные разработки по методикам количественной интерпретации материалов ГИС для оценки подсчетных параметров нефтегазовых месторождений Западной Сибири. С целью повышения достоверности оценки параметров нефтегазовых залежей при различных пространственных построениях опорные данные, полученные при бурении скважин, используются совместно с результатами сейсморазведки; увязка данных ГИС и сейсморазведки выполняется на основе расчета линейной геоакустической модели с привлечением материалов АК и ГГКП или прогнозных значений скорости и плотности.
В производственном режиме проводится оперативная и сводная интерпретация на базе АСОИГИС/ОС и в РВЦ ПГО Узбекгеофизика.
Для вычислительных центров, оснащенных ЭВМ типа БЭСМ-6, ВНИГИК разработана автоматизированная система АСОИГИС/БЭСМ-6, которая с 1983 г. принята рядом организаций отрасли. Библиотека геофизических программ системы сформирована на базе аналогичных библиотек АСОИГИС/ ДОС и АСОИГИС/ОС-ГЕО; комплекс обслуживающих программ, разработанный с учетом недостатков предшествующих систем и возможностей ЭВМ большой производительности, обеспечивает такие дополнительные возможности, как многопользовательский режим обработки, расширение возможностей базы данных по накоплению и оперативному использованию больших объемов информации, упрощению языка пользователя, организации архива данных и средств графического отображения.
Кроме производственных экспедиционных и региональных ВЦ, большую роль в обработке и интерпретации материалов ГИС играют вычислительные центры НИИ, которые на базе АСОИГИС/ДОС (ВНИИгеоинформсистем, ВНИГИК), и АСОИГИС/БЭСМ-6 (ВНИГИК) ежегодно осуществляют эти работы с целью подсчета запасов по двум-трем нефтегазовым месторождениям и прежде всего месторождениям Западной Сибири. Проведенные исследования имеют большое значение в отработке технологии машинной интерпретации и подтверждении необходимости автоматизации процесса интерпретации для повышения производительности и качества подсчета запасов по данным ГИС.
Вышеописанная организационная структура вычислительной сети Мингео для обработки данных ГИС основывалась на отсутствии каналов связи, способных оперативно и экономически выгодно передавать геофизическую информацию. В Сибирском ОКБ НПО Нефтегеофизика была создана аппаратура передачи данных «Волна». Однако ее применение ограничилось опытными работами, позволившими точнее сформулировать требования к отраслевой системе передачи геолого-геофизической информации. Более обширные работы в этом направлении проводятся в Миннефтепроме, где на базе комплексов ВТ-20 осуществляется передача и предварительная обработка цифровых данных ГИС, полученных регистратором «Триас» на скважине. В последнее время такой опыт получен и в организациях Мингео. Так, в РВЦ ПГО Узбекгеофизика в производственном режиме на базе АСОИГИС/ОС-ГЕО выполняется оперативная и сводная интерпретация данных ГИС; подготовка исходных материалов, включая их преобразование в цифровую форму, редактирование, экспресс-обработку и передачу на РВЦ, проводится в экспедициях с использованием аппаратуры ВТ-20А. С 1984 г. в Главтюменьгеологии эксплуатируется информационно-вычислительная сеть для телеобработки данных ГИС, включающая ГВЦ - головной вычислительный центр с ЭВМ ЕС и СМ-4 в г. Тюмени и семь периферийных центров, оснащенных УВК СМ-4.
В Сургутской и Мегионской ГЭ широким фронтом внедряется цифровая регистрация данных ГИС на скважине с помощью регистраторов Н078 и «Триас». После предварительной обработки (редактирования) данные ГИС и задание (заявка) на обработку в рамках АСОИГИС передаются по каналу связи на ГВЦ. Полученная информация обрабатывается на ЭВМ ЕС-1055 системой АСОИГИС/ОС с целью оперативной интерпретации и определения подсчетных параметров. Результаты обработки записываются на магнитную ленту, перекодируются на УВК СМ-4, передаются по каналу связи обратно на периферийные ВЦ и визуализуются с помощью графопостроителей как на передающем, так и на принимающем узлах сети.
Несмотря на имеющиеся достижения в области машинных методов обработки данных ГИС, темпы освоения и внедрения автоматизированных систем интерпретации в отрасли недостаточны: доля обрабатываемых на ЭВМ материалов ГИС не превышает 20 %. По-прежнему не решен ряд важнейших организационно-технологических и методических вопросов.
1. Объем цифровой регистрации непосредственно в процессе каротажа незначителен; выпускаемые Минприборомцифровые каротажные станции ЛКС-ЦУ1-01 внедряются с большими трудностями, так как качество их изготовления низкое. Это вызывает недопустимые затраты времени на подготовку исходных материалов к вводу в ЭВМ.
2. Большой объем ручного труда при подготовке данных ГИС для ввода и обработки их на ЭВМ привел к тому, что основное практическое применение машинная интерпретация нашла при оценке запасов нефти и газа.
3. Переход с одного типа ЭВМ на другой в XI пятилетке вызвал необходимость создания для экспедиционных ВЦ новой системы для ВК ГИС СМ и в связи с этим к задержке развития методических возможностей программного обеспечения для ЭВМ ЕС. В результате имеющиеся пакеты программ недостаточно адаптированы к конкретным геолого-геофизическим условиям работы экспедиционных ВЦ.
4. Несогласованность в выборе базовой ЭВМ для региональных вычислительных центров Мингео (БЭСМ-6) и Миннефтепрома (ЭВМ ЕС) создает серьезные препятствия для построения межотраслевых территориальных баз данных, необходимых для решения задач подсчета запасов и прогнозирования геологического разреза на основе комплексного использования материалов разведочной и промысловой геофизики, и тормозит разработку межотраслевой системы управления базами данных.
Для кардинального решения вопроса автоматизации обработки и интерпретации данных ГИС создается автоматизированная система «Подсчет» на базе интеграции значительных вычислительных мощностей и единой технологии в сети разнотипных ЭВМ (Союзпромгеофизика и другие организации Мингео, Минприбор и АН СССР). Система охватывает пять структурно-организационных форм подразделений геологоразведочной отрасли: каротажный отряд - экспедиция - производственное объединение - региональный ВЦ - отраслевой ВЦ. Каротажные отряды будут оснащены цифровыми и компьютеризованными каротажными станциями; все подразделения будут охвачены единой системой передачи-приема информации ГИС. Базовыми ЭВМ на высшем уровне предполагаются «Эльбрус» и старшие модели ЭВМ ЕС; в экспедициях объединения - ЭВМ СМ-1700 в качестве ядра, АРМ (автоматизированное рабочее место) интерпретатора и ИВК (информационно-вычислительного комплекса).
Для обеспечения индустриальной основы процесса сбора и обработки первичных данных и принятия управляющих решений (управление в реальном масштабе времени проводкой скважин, работами по их заканчиванию, разведкой месторождения или залежи, ресурсами в масштабах отдельного региона или отрасли) в системе будут реализованы следующие основные принципы: массовость - оснащение вычислительными средствами различной мощности рабочих мест на всех предприятиях и организациях отрасли; интегрированность - объединение вычислительных средств с помощью средств передачи данных в единую отраслевую сеть и обеспечение санкционированного доступа каждого абонента к необходимой ему информации; унификация - применение одинаковых технических, языковых и методических средств независимо от уровня и структуры абонента сети; преемственность - применение мобильного программного обеспечения, исключающего переработку геофизических программ при их использовании на ЭВМ разных типов. Геофизические программы должны удовлетворять условиям: 1) привязки к конкретной модели коллектора с контролем ее адекватности реальной среде; 2) контроля исходной информации, выявления ее дефектов и их устранения; 3) адаптации к составу исходной информации (с изменением числа определяемых геологических параметров в зависимости от полноты комплекса исследований); 4) комплексной интерпретации с обеспечением контроля найденных решений на основе реконструкции входной информации или сопоставления с независимо найденным решением по другим геолого-геофизическим данным.
У предприятий Миннефтепрома имеется обширный опыт по разработке и внедрению автоматизированных методов интерпретации данных промысловой геофизики с использованием малых и больших ЭВМ. Организация производственного режима основана на концентрации обработки данных ГИС в крупных ВЦ, что позволяет сконцентрировать в них наиболее квалифицированные кадры как геофизиков, так и специалистов по обслуживанию ЭВМ и сложного математического обеспечения с целью более эффективного решения задач поиска, разведки и разработки месторождений. Система АСОИГИС, разработанная в ЦГЭ Миннефтепрома с участием специалистов СССР, ВНР и ЧССР, непрерывно развивается. Ее использование позволяет отказаться от создания узконаправленных программ для методик количественной интерпретации, так как имеется возможность опробовать любое количество различных методик и получать результат в табличном и графическом виде произвольного содержания. Дальнейшее развитие АСОИГИС связано с повышением эффективности алгоритмов перехода от кажущихся параметров к истинным, решения вопросов о допустимости аппроксимации сложных сред простыми моделями, о правомерности комплексирования разнотипных зондов. Практическое значение представят включение в систему АСОИГИС новых эффективных методик перехода к коллекторским параметрам на основе комплексной интерпретации, развитие методик комплексной интерпретации детальных исследований с использованием результатов обработки пластового наклономера и данных сейсморазведки с целью построения пространственной модели месторождения. Для задач, возникающих при площадных обобщениях, разрабатывается программный интерфейс АСОИГИС с информационно-поисковой системой ИНЭС-2М, которая в настоящее время функционирует как банк геолого-геофизических данных, работающий в справочном режиме. Развитие системной части АСОИГИС проводится и с целью обеспечения обработки при передаче информации по линиям связи из промыслово-геофизических контор на ВЦ трестов и обратно.
Однако, как и в Мингео, производственные подразделения Миннефтепрома не удовлетворены оперативностью и производительностью имеющихся технических и программных средств автоматизированной обработки данных ГИС. Решение этой проблемы связано с созданием двухуровневой вычислительной сети интерпретации ГИС (разработка ЦГЭ Миннефтепрома), состоящей из периферийных геофизических ВЦ подготовки данных в промыслово-геофизических конторах и из региональных интерпретационных центров в трестах [7].
Основными задачами ВЦ первого уровня являются: 1) оцифровка диаграмм и (или) редактирование данных цифровой регистрации на скважине, 2)обеспечение второго уровня цифровыми и основными данными, подготовка и передача задания на обработку, 3)редактирование и интерпретация обработанных данных.
Для решения этих задач создается сеть телеобработки данных ГИС на основе цифровой регистрации данных каротажа в поле аппаратурой «Триас» и организации в ПГК пунктов сбора, контроля, приемопередачи и экспресс-обработки каротажных данных на базе микроЭВМ типа ВТ-20А. В дальнейшем, как и в Мингео, основную долю вышеуказанных задач возьмут на себя создаваемые сейчас компьютеризованные, управляемые бортовыми ЭВМ каротажные станции.
Таким образом, к 70-летию Советской власти нефтегазовая и геологоразведочная отрасли нашей страны добились больших результатов в области автоматизации получения и обработки геофизической информации в скважинах. Однако эти достижения не удовлетворяют современным требованиям перестройки и развития прогресса в нефтяной промышленности, выдвинутым XXVII съездом КПСС. Необходимо существенно повысить научно-технический уровень и темпы внедрения автоматизации геофизических исследований нефтяных и газовых скважин и обработки получаемых в результате данных.
Решение такой задачи должно базироваться прежде всего на объединении разнотипных технических и программных средств в единую систему с передачей данных в межотраслевой банк геолого-геофизической информации, что возможно только на межведомственном уровне, а именно совместными усилиями Мингео, Миннефтепрома, Мингазпрома, Минвуза, Минприбора и АН СССР. Это позволит существенно увеличить эффективность геологоразведочного процесса на нефть и газ вообще и геофизических исследований в частности.
СПИСОК, ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизированная система обработки и интерпретации данных геофизических исследований в скважинах / С.М. Аксельрод, В.Г. Беленький, С.М. Зунделевич и др.- Обзор. Сер. регион., развед. и промысл. геофизика. М., ВИЭМС, 1981.
2. Бас Р.Г., Колисниченко В.Г., Лернер Д.А. Специализированная система обработки данных ГИС на ЭВМ СМ-2.- Нефтяная и газовая промышленность, 1985, № 1, с. 22-24.
3. Выходцев В.В., Менделевич Л.П. Автоматизированная система обработки и интерпретации данных геофизических исследований в скважинах для СМ ЭВМ. - РНТС ВНИИОЭНГ, нефтяная промышленность. Сер. автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности, 1982, вып. 12.
4. Кашик А.С., Мануков В.С. Основные итоги и перспективы сотрудничества стран - членов СЭВ в области автоматизированной информации. - В кн.: Сотрудничество стран - членов СЭВ в области автоматизированной обработки геофизической информации. М., 1986, с. 11-23.
5. Комплексная интерпретация геофизических параметров функциональными преобразованиями с помощью ЭВМ (методические рекомендации). Минск, изд. БелНИГРИ, 1981.
6. Перспективы развития техники и методики автоматизированной интерпретации данных ГИС/К.А. Шаров Н.Н. Сохранов, С.М. Зунделевич и др.- Труды ЗапСибНИГНИ. Тюмень, вып. 67, 1985, с. 27-28
7. Состав, возможности и направление развития системы АСОИГИС/А.С. Кашик, И.М. Чуринова, Л.М. Тертицкий и др.- В кн.: Сотрудничество стран - членов СЭВ в области автоматизированной обработки геофизической информации. М„ 1986, с. 317-328.