Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка компьютеризованной технологии геофизических исследований нефтяных и газовых скважин

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка компьютеризованной технологии геофизических исследований нефтяных и газовых скважин"

2 9 ДПР

Комитет Российской федерации по геологии и использованию недр

Всероссийский научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (ВНИИГеофизика)

На правах,рукописи

Парфеньев Николай Дмитриевич'

РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРИЗОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН '

Специальность 04.00.12. - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-1996

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском проектно-конструкторском институте геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (ВНИГИК) АООТ НШ "ГЕРС"

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Сохранов Н.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор доктор физико-математичесих наук, профессор

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Молчанов А,А. Лухминский Б.Е. Петросян Л.Г.

Ведущая организация - Вентральная геофизическая экспедиция

Защита диссертации состоится "с 9" .л^С Л 1996г. в /О часов на заседании диссертационнго совета Д 071.06.01 при Всесоюзном научно-исследовательском институте геофизических методов разведки (ВНИИГеофизика) по адресу:- 101000, г.Москва, ул.Покровка, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в'библиотеке ВНИИГеофизики

Автореферат разослан РЛ .4 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат геолого-минералогических наук Ерхов В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Геофизические исследования скважин (ГИС) обеспечивают получение основной информации для решения таких важнейших задач нефтегазовой геологии, как изучение геологического строения месторождений, выявление нефтяных и газовых пластов, оценка степени нефтегазонасыщения и коллекторских свойств пород, подсчет запасов нефти и газа, коэффициента их извлекаемое™. Применяемый в настоящее время комплекс ГИС включает: боковое каротажное зондирование (ЕКЗ), одиночные кровельный градиент - и потенциал - зонды (ГЗ и ГО), боковой каротаж (БК) в различных модификациях ( трех -, пяти-, семи- и девятизлектродный), индукционный каротаж (ПК), микрокаротаж (МК) потенциал- и градиент микрозондами (ШЗ и ГМЗ), боковой шкрокаротаж (БМК), измерения потенциалов самопроизвольной поляризации '(ПС), диэлектрический каротаж (ДК), резистивиметрию, профилеметрию, акустический каротаж (АК), гамма каротаж интегральный (ГК) и спектрометрический (ГКС), гамма-гамма каротаж (ГГК) плотностной (ГГКП) и литологи-ческий, нейтронный гамма каротаж (НТК), нейтрон-нейтронный каротаж (ННК), импульсные методы радиоактивного каротажа (РК). Кроме того,на стадии внедрения находятся такие методы, как ядерно-магнитный каротаж (ЯМК), индукционное каротажное зондирование (ИКЗ) и высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ)', а также технологии, необходимые для комплекси-рования ГИС и сейсморазведки (ВСП, сейсмокаротаж). Кроме этого, в базовых, опорных и параметрических скважинах широкое применение получили специальные геофизические исследования, выполняемые в сочетании с различными воздействиями на изучаемый объект (смена промывочной жидкости, акустические источники, давление).

В целом,успехи, достигнутые в этих направлениях, весьма значительны, однако имеющиеся в стране технологии проведения ГИС нефтегазоразведочных скважин существенно отстают от технологий, применяемых ведущими западными фирмами. Это обусловлено прежде всего отсутствием сопоставимых с западными образцами программно-управляемых каротажных лабораторий, которые бы обеспечивали регистрацию,- визуализацию и первичную обработку скважиных материалов в реальном масштабе времени непосредственно в процессе каротажа, а также оперативную интерпретацию получаемых материалов ШС и выдачу оперативного заключения непосредственно на скважине. Форма представления скважинных материалов также не всегда совпа-

дает с общепринятыми стандартами, что осложняет работу по контрактам с иностранными фирмами, прежде всего с внедряющимися на российский рынок. Учитывая вышеизложенное, разработка конкурентно-способной компьютеризованной технологии геофизических исследований нефтяных и газовых скважин является актуальной ' научно-технической проблемой, имеющей важное народно-хозяйственное значение .

Цель работы. Разработка компьютеризованной технологии геофизических исследований нефтяных и газовых скважин путем создания на основе современной вычислительной техники аппаратурно-методических комплексов, в совокупности с новейшей скважинной аппаратурой и алгоритмами обработки, обеспечивающих регистрацию, визуализацию, оперативную интерпретацию и представление материалов ГИС, соответствующее мировому уровню. v

Основные задачи исследований:

- анализ информативности современной и разрабатываемой, отечественной и зарубежной аппаратуры для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин и методов регистрации и обработки получаемых ею скважинных материалов;

- разработка научно-технической концепции компьютеризованной технологии геофизических исследований скважин с обоснованием основных требований к скважинной аппаратуре, каротажной лаборатории и ее программному обеспечению;

- обоснование основных элементов компьютеризованной технологии ГИС на базе серийно-выпускаемой цифровой скважинной аппаратуры, использования уплотнения информации, пропускной способности каналов связи и мощностей бортовых ЭВМ,необходимых для обеспечения регистрации, визуализации и документирования материалов ГИС в реальном масштабе времени, методики для определения длины каротажного кабеля; 1

- разработка технических средств и программного обеспечения компьютеризованной технологии ГИС, определение состава и структуры информационно-измерительного комплекса, способов взаимодействия его подсистем и отдельных элементов, определение их технических характеристик и реализация последних;

- разработка аппаратурно-методических комплексов, реализующих компьютеризованную технологию геофизических исследований нефтяных и газовых скважин парком аналоговой скважинной аппаратуры и серийно-выпускаемой цифровой;

- опробование разработанной компьютеризованной, технологии, анализ полученных результатов и определение направления дальнейшего развития компьютеризации ГИС на современном этапе.

Методы исследования основаны на:

- систематизации, обобщении и анализе научно-технической информации в области компьютеризации ГИС;

- математическом и физическом моделировании измерительных, вычислительных, интерпретационных процессов, а также алгоритмов определения глубины, регистрации и визуализации геофизической информации;

- конструировании, изготовлении и испытании различных элементов лаборатории;

разработки и апробировании программного обеспечения, узлов и лаборатории в целом.

Защищается следующий основной научный результат.

Компьютеризованная технология геофизических исследований нефтяных и газовых скважин , включающая технические и программные средства для регистрации, визуализации, первичной обработки и документирования скважинных материалов в реальном масштабе времени и оперативной интерпретации данных ГИС непосредственно на скважине, с использованием либо аналоговой скважинной аппаратуры, либо выпускаемой серийно цифровой.

Научная новизна.

В процессе создания компьютеризованной технологии геофизических исследований нефтяных и газовых скважин предложены, обоснованы и разработаны:

1) Научно-техническая концепция компьютеризованной технологии геофизических исследований скважин с основными техническими требованиями к-программно-управляемой каротажной лаборатории, как основной части промыслово-геофизического комплекса.

2) Технологическая схема компьютеризованной технологии проведения геофизических исследований на основе цифровой системы передачи информации из скважинного прибора и использования мини- и микропроцессоров в различных блоках информационно-измерительной системы промыслово-геофизического комплекса.

3) Способы и алгоритмы уплотнения получаемой от скважинных приборов информации, путем ее нормализции и преобразования в величины, непосредственно используемые при интерпретации КС, двойных разностных параметров ГК, НТК, ПС, альфа ПС ("физическое" уп-

лотнение) и применении кусочно-линейных и кусочно-логарифмических масштабов записи ("математическое" уплотнение).

4) Имитационная модель управляющего вычислительного комплекса (УВК), позволившая проанализировать информационные потоки в каротажной лаборатории для различных типов скважинной аппаратуры и различных конфигураций УВК и определить количественно требования к пропускной.способности каналов связи и быстродействию процессоров УВК;

5) Управляющий вычислительный комплекс, с полными связями, обладающий способностью перераспределения задач и ресурсов при отказе одного из процессоров, и обеспечивающий выполнение основных процедур компьютеризованной технологии РИС в реальном масштабе времени.

6) Система сбора геофизических данных от скважинных приборов с аналоговой и цифровой передачей информации, выполненная на базе микропроцессорной системы управления, и ее алгоритмическое обеспечение.

7) Алгоритмы компьютеризованной технологии проведения электрического каротажа ( БКЗ, БК, ПС, МК и др.) комплексными цифровыми скважинными приборами и обработки информации на основе алгоритмов уплотнения (см. п.З)

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- создан ряд компьютеризованных программно-управляемых каротажных лабораторий, обеспечивающих регистрацию, визуализацию, документирование и оперативную интерпретацию материалов ГИС как при работе с серийно выпускаемой цифровой скважинной аппаратурой, так и со старой аналоговой;

- сокращено время проведения каротажных исследований и первичной обработки данных ГИС, повышены качество получаемых в процессе каротажа скважинных материалов и достоверность результатов оперативной интерпретации материалов ГИС;

- разработана (в нескольких модификациях) компьютеризованная технология проведения геофизических исследований нефтяных и газовых скважин применяемым в России комплексом' методов ГИС, конкурентно-способная известным зарубежный технологиям;

- технические и технологические возможности созданных программно-управляемых каротажных лабораторий обеспечили благоприятные условия для дальнейшего повышения научно-технического уровня ГИС, разработки новых более эффективных методов и технологий исс-

ледования скважин (электрическое микросканирование, ВСП, сейсмо-каротаж, построение геоэлектрических и литоскоростных моделей разрезов).

- результаты, полученные в процессе создания компьютеризованной технологии геофизических исследований скважин и технических средств для нее использованы в учебном процессе геофизического факультета Санкт-Петербургского Государственного Горного института.

Внедрение результатов работ. На основе результатов многолетних исследований,выполненных под•руководством и при непосредственном участии автора разработаны, изготовлены и внедрены на производство:

- два типа программно-управляемых каротажных лабораторий для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин: ЛКС-10УУ1-01, ЛКС-10УУ1-04;

- программно-управляемая каротажная станция для гидрологических исследований скважин;

- программно-управляемая каротакная станция для геофизичес- ' ких исследований угольных скважин.

В настоящее время в различных производственных организациях России и ближнего зарубежья эксплуатируется более 50 программно-управляемых каротажных лабораторий указанного ряда с соответствующими пакетами прикладных программ.

Апробация и публикация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях в городах: Тверь (1983 г.), Киев (1983 г.), Новосибирск (1986 г.), Чолпон-Ата (1987 г.), Уфа (1987 г.), Актау (1992 г.).

По теме диссертации опубликовано 24 печатных работы, в том числе 3 авторских свидетельства.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, б глав и заключения, содержит 327 страниц текста, 18 таблиц, 36 рисунков. Библиография содержит 111 наименований.

В диссертации представлены результаты исследований, выполненных лично автором, а также под его руководством и^при непосредственном участии в период с 1980 по_ 1995 гг. в отделе программно-управляемых геофизических комплексов ВНКГИК. ■ в рамках научно-технических проблем Мингео СССР, руководителями которых были П.А.Бродский, А.А.Молчанов и Р.Т.Хаматдинов.

Автор выражает свою искреннюю признательность и благодар-

ность • научному консультанту Н.Н.Сохранову, оказавшему большое влияние на научно-технический уровень проведенных исследований.

Большое влияние на уровень исследований оказали также творческие контакты, с B.C. Афанасьевым, Д.В.Белоконем, Б.М.Глинским, Ф.Х.Еникеевой, А.И.Зинченко, В.Ф. Козяром, Э.Е.Лукьяновым, А.А.Молчановым, Н.Л.Прохоровым, Л. М. Плановым, Р.Т.Хаматдиновым, Е.В.Чаадаевым, Л.С.Чесалиным.

Автор благодарит О.Х.Бурханова, Ю.В.Белостока, Н.В.Белякова, С.М.Галкина, М.М.Дамаскина, В.Г.Диченко, С.П.Климова, Е.М.Митюши-на, Ю.А.Наумова, М.Н.Сохранова, А.А.Суханова, принимавших активное участие в разработке технических и программных средств компьютеризованных каротажных лабораторий и скважинных приборов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель, основные задачи исследований и защищаемое положение, указаны научная новизна, практическая ценность полученных результатов и их внедрение.

В первой главе проведен анализ современного состояния проблемы компьютеризации геофизических исследований скважин в России и за рубежом, обоснованы и сформулированы основные задачи исследований.

В соответствии с используемыми методами исследования и решаемыми задачами технология ГИС может быгь разделена на две части (этапа): 1) геофизические измерения в скважине, включая операции измерения и регистрации параметров, характеризующих горные породы в разрезе скважины; 2) оперативная интерпретация ГИС, включающая геофизическую обработку полученных результатов и их геологическую интерпретацию.

Расширение комплекса геофизических измерений и ограничение времени на их производство в скважине вызвали необходимость автоматизации процесса регистрации'их результатов, которая была решена в СССР g,пятидесятых годах. Первые автоматические лаборатории ЛКС-51 (трехжильный кабель) и 0КС-5Е (одножильный) былиразработаны проф. С.Г.Комаровым и его соратниками Л. И. Померанцем, Л.М.Есельсоном, В.М.Запорожцем и др. в 1951-52 г.г. (за рубежом автоматические каротажные станции появились в 40-ых годах). Оперативная интерпретация ГИС (вторая часть технологии) оставалась ручной.

В 60-ых годах с появлением электронных вычислительных машин

(ЭВМ) по инициативе С.Г.Комарова начались научно-исследовательские работы по автоматизации (компьютеризации) оперативной интерпретации данных ГИС. В дальнейшем эти работы развивались под руководством H.H.Сохранова (ВНШГеофизика). Большой вклад в автоматизацию оперативной интерпретации с использованием ЭВМ вычислительных центров внесли С.М.Аксельрод, В.С.Афанасьев, Г.Н.Зверев, С.М.Зунделевич, В.Г.Ингерман, А.С.Кашик, А.Е.Кулинкович, А.Л.По-ляченко, А.И.Сидорчук, И.М.Чуринова, М.М.Элланский и др. В результате их совместных усилий появились первые работоспособные системы автоматизированной интерпретации данных ГИС: Каротаж, Ц-2, ГИК-2 на ЭВМ типа М-20 и БЭСМ-4.

Промышленное опробование усовершенствованных и вновь разработанных систем интерпретации.данных ГИС на ЭВМ третьего поколения показало, что несмотря на более корректные решения обратных задач без развития средств визуального контроля за процессом обработки данных ГИС на ЭВМ, дальнейшее развитие автоматизированной интерпретации данных ГИС оказывается проблематичным. Положение существенно изменилось с появлением в нашей стране современных персональных компьютеров. Разработанные в последние годы автоматизированные информационно-обрабатывающие системы "ГЙНТЕЛ" (ВНИ-ГИК) и АРМ ГИС (ВНШГеоинформсистем) обладают необходимой гибкостью, развитой интеллектуальной базой данных и знаний, способны !

работать в интерактивном режиме, легко адаптируются к различным геофизическим комплексам, способны работать в различных геолого-технических условиях. Это обусловило их широкое внедрение на производстве, например, система "ГИНТЕЛ" работает в 75 производственных организациях России и странах ближнего зарубежья.

Таким образом, к началу настоящей диссертационной работы компьютеризация второй части ГИС (оперативная интерпретация данных ГИС на ВЦ ЭГИС) в основном осуществилась, что создало предпосылки для разработки компьютеризованной технологии ГИС в целом.

Компьютеризация процесса измерений потребовала решения следующих вопросов:

- разработка и освоение цифровой регистрации данных ГИС;

- комплексирование геофизических измерений в скважине в рамках комплексной и комбинированной аппаратуры.

Для цифровой регистрации результатов ГИС на скважине к 1980 г. был разработан ряд цифровых регистраторов (Н078, "Триас", АЦРК и др.), которые были приняты на серийное производство и позволили

регистрировать на магнитную ленту до 15 измеряемых параметров в цифровой форме. Цифровые регистраторы Н078 и АЦРК - прошли опытно-промышленное опробование; регистратор "Триас" получил более широкое применение. Он применялся в составе обычных аналоговых каротажных лабораторий.

Для широкого комплексирования геофизических измерений в скважине разработаны различные модификации комплексной цифровой скважинной аппаратуры.

В практике геофизических исследований скважин за рубежом широко применяются программно-управляемые каротажные лаборатории и' станции, разработанные фирмами "Герхард ОУЭН" (DDL), "Шлюмберже" (CSU), "Дрессер Атлас" (CLS) и др.

Каждая из указанных выше информационно-измерительных систем обеспечивает проведение каротажа со всем парком скважинных приборов, применяемых соответствующей фирмой. Используемые различными фирмами комплексы методов в целом аналогичны и различаются лишь их технической реализацией, некоторыми параметрами зондов, телеметрическими линиями связи с каротажной лабораторией. Общим для всех комплексов скважинной аппаратуры всех фирм является цифровая регистрация и возможность ее объединения в сборки различной конфигурации.

Значительным шагом в компьютеризации процессов регистрации, обработки и визуализации данных ГИС явилась разработанная в Томском СКБ ГТ (Ю.Н.Ачкасов) программно-управляемая лаборатория "Ло-за-01". Управляющий вычислительный комплекс (УВК) лаборатории построен на базе двух микро-ЭВМ типа "Электроника-бОМ", объединенных через общее поле памяти. Жесткая структура УВК, отсутствие дисковой памяти, средств регистрации быстропротекающих процессов и возможности работы со скважинными приборами, имеющими цифровую телеметрическую линию связи, явились существенными недостатками данной лаборатории. Она была выпущена в нескольких экземплярах и эксплуатировалась в опытном порядке.

Более широкими возможностями располагает разработанная во ВНШГеоинформсистем (Б.Е.Векслер) каротажная лаборатория ЛКС-10УУ1-02 на базе регистратора НО-90 и аппаратуры комплекса "Пласт-3". Лаборатория построена как аппаратурно-программный комплекс, включающий в себя ряд подсистем и обеспечивающий аналоговую, цифровую (без обработки) и компьютерную (с обработкой) регистрацию данных ГИС, документирование результатов каротажных

исследований аналоговым парком скважинных приборов. Однако данная лабоатория не получила широкого применения в практике ГИС.

В научно-производственном объединении "Союзпромгеофизика" в этот же период разработаны компьютеризованные лаборатории ЛКС-10УУ1-01 и ЖС-10УУ1-04 под руководством и при непосредственном участии автора, которые описаны ниже(глава 6).

По результатам анализа вышеописанного состояния проблемы сформулированы задачи диссертации, которые изложены во введении.

Вторая глава посвящена обоснованию и разработке научно-технической концепции компьютеризованной технологии геофизических исследований нефтяных и газовых скважин, в значительной мере реализованной в ходе выполнения настоящей работы. Разработка концепции базируется на достижениях в области компьютеризации технологии ГИС, включая автоматизацию оперативной интерпретации, а также на результатах научно-технических исследований автора.

Концепция предусматривает расширение круга решаемых задач, повышение надежности и качества получаемых геофизических результатов, увеличение производительности работ в скважине и оперативность выдачи заключений о нефтегазоносное™ скважин, обеспечение оперативного контроля за ходом выполнения технологии ГИС, а также создание условий работы оператора, удовлетворяющих современным требованиям.

Рассмотрим основные вопросы создания компьютеризованной технологии ГИС у нас в стране.

1.Комплекс ГИС

Научно-технический уровень и геолого-экономическая эффективность современного компьютеризованного скважинного геофизического комплекса (его технических и программно-технологических средств) для изучения разрезов скважин (КОМП-ГИС) в основном определяются выполняемым комплексом ГИС и кругом решаемых геолого-технологических задач.

Комплекс ГИС, выполняемый разработанными к настоящему времени средствами КОМП-ГИС, и должен совершенствоваться как путем повышения эффективности уже освоенных методов каротажа, так и путем расширения круга решаемых им задач. Для этого необходимо вводить в комплекс (осваивать) высокоэффективные методы скважинных исследований, такие как диэлектрический (ДК), ядерно-магнитный4(ЯМК), магнитный каротаж, каротаж вызванных потенциалов (ВП), вертикальное сейсмическое зондирование (ВСП), многозондовый боковой микро-

каротаж (МБМК). Значение вышеуказанных методов в повышении эффективности исследования разрезов нефтегазовых скважин и расширении круга решаемых с помощью ГИС задач очевидно. Особую роль в этом играют наклонометрия и электрическое микросканирование.

2. Комллексщкжание ГИС

Комплексирование ГИС заключается в реализации одновременных измерений, регистрации и предварительной обработке "разумного множества" геофизических параметров за один подъем скважинного прибора. В "разумное множество" включаются параметры, сходные по способу и технике измерения, и легко совместимые для одновременного измерения. При этом комплексирование должно решать две основные задачи:

- существенное увеличение производительности ГИС;

- повышение качества получаемых результатов благодаря увязке параметров•"множества" по глубине.

3.Задачи и функции программного обеспечения компьютеризованных комплексов

Компьютеризованные комплексы ГИС (КОМП-ГИС) без надлежащего программного обеспечения (ПО) малоэффективны и не дают ожидаемого от них выигрыша даже при совершенной технической части системы.

Основываясь на отечественных и зарубежных разработках, нами сформулированы следующие основные задачи компьютеризованной технологии ГИС.

Проведение геофизических измерений в скважинах с обеспечением современных характеристик результатов (высокие точность и надежность) и существенное увеличение их производительности, прежде всего за счет комплектования.

Необходимость оперативной интерпретации в рамках компьютеризованных комплексов ГИС объясняется следующими соображениями.

1) В практике разведочных работ на нефть и газ увеличивается .количество технических и геологических задач, которые необходимо решать оперативно с выдачей заключений по ним на скважине или сразу по возвращению на базу. К таким задачам относятся определение объемов скважины и затрубного пространства, оценка качества цементажа, выделение коллекторов и их оценка, заключение по ГИС в процессе испытаний скважины и др. Заказы на такие задачи учащаются.

2) Геофизические исследования скважин производятся не только на суше, но и на море и в других труднодоступных местах. Передача

данных ГИС по каналам связи до настоящего времени не решена окончательно.

3) Во всех случаях важное значение имеет контроль качества результатов ГИС на скважине. В некоторых случаях его можно осуществить только путем обработки и интерпретации.

4) Необходимость решения ряда задач на скважине диктуется также тем, что в условиях внедряемых в стране рыночных отношений предприятиям ГИС окажется невыгодно передавать (продавать) заказчику "сырые" данные каротажа.

В режиме собственно каротажа КОМП-ГИС осуществляет следующие основные функции: 1) подготовка лаборатории к каротажу, 2) проведение контрольных и калибровочных измерений , 3) управление процессом каротажа, 4) визуализация геофизической и контрольной информации.

4.Характеристика системы сбора информации

Система сбора и хранения данных каротажа КОМП-ГИС обеспечивает совокупность операций приема, расшифровки и распределения (запоминание, обмен) выходных данных скватанных приборов, а также их предварительной обработки. То же самое осуществляется и с результатами оперативной интерпретации геофизической информации при решении различных геолого-геофизических задач. Технические параметры и характеристики системы сбора информации определяются ее вышеизложенными функциями, глубиною комплексирования и потоком информации.

Наибольший поток информации и объем поступающих из скважин-ных приборов данных наблюдается при специальных исследованиях (электрическое микросканирование, регистрация волновых картин -полного сигнала акустического каротажа и др.).

Одновременное поступление в процессе каротажа данных от различных датчиков ГИС (режим реального времени), большие величины потоков информации, поступающих в систему сбора, а также разнообразие ее форм предъявляют к ней жесткие технические требования. В связи с этим программное обеспечение системы сбора КОМП-ГИС и ее технические средства .,должны обеспечивать большую гибкость в управлении различными программами и задачами каротажа и обеспечивать большую скорость прохождения информации при обмене с ее внешними устройствами (процессор, память, устройства визуализации и.регистрации и др.).

5.Условия применения КОМП-ГИС

В настоящее время геофизические исследования скважин у нас и во всем мире проводятся в различных условиях: на суше и на море, в доступных с точки зрения транспортировки и малодоступных. В связи с этим, наземные аппаратурно-технические средства КОМП-ГИС (вычислительные, регистрирующие, запоминающие, визуализирующие и вспомогательные) должны быть работоспособными во всех указанных условиях.

6.Оперативные исследования свойств промывочной ткидкости и пластовых вод

Компьютеризованные комплексы ГИС, технология которых включает выполнение интерпретационных задач, неизбежно сталкиваются с необходимостью применения данных об удельном электрическом сопротивлении промывочной жидкости, ее фильтрата, а также пластовых вод. Эти данные желательно получать внутри- системы, так как получение их со стороны неоперативно и не всегда возможно.

7.Технологическая схема компьютеризованной технологии ГИС

Под технологической схемой геофизических исследований сква- . жин в работе понимается описание совокупности функций и процедур, последовательности их выполнения и взаимодействия между ними (функциональная схема технологии), а также совокупность элементов системы и связей между ними, обеспечивающих выполнение функций и процедур технологии ГИС (блок-схема технологии).

Технологическая схема ГИС разделяется на две части: скважин-ную и наземную.

Скважинная часть технологии- начинается с получения информации зондами (датчиками) о геофизическом поле (его характеристиках) и выдачи соответствующих аналоговых сигналов на вход следующих элементов информационно-измерительной системы скважинного прибора.

Сигналы зондов в процессе их регистрации обычно проходят:

- аналого-цифровые преобразования;

- уплотнение информации математическое или геофизическое;

- преобразование в форму, необходимую для передачи по каналу связи на наземную часть технических средств КОМП-ГИС.

Под геофизическим уплотнением понимается вычисление геофизического параметра по двум или более измеряемым параметрам. Это дает возможность передавать меньше информации по каналу связи (например, при вычислении КС по напряжению и силе тока). Примером математического уплотнения может быть изменение масштаба измеряе-

мого сигнала (параметра), например: при ЭК - кусочно-линейное преобразование, при РК - пересчет (деление) количества импульсов датчиков.

Перечисленные выше процедуры выполняются 'устройствами аналого-цифрового преобразования и вычислителями (микропроцессорами).

Следующей процедурой скважинной части технологии является передача преобразованной и подготовленной для передачи информации на поверхность: Передача производится телеизмерительной системой (ТИС) по каротажному кабелю. В современных цифровых комплексных скважинных приборах с этой целью применяется ТИС "ТАНДЕМ".

Наземная часть технологической схемы предусматривает следующие основные процедуры сбора информации: прием данных из скважин -ного прибора и обратное преобразование код-аналог.

Процедуры предварительной обработки геофизических данных включают:

- уплотнение информации, если оно не произведено в скважин-ном приборе;

- преобразование данных к виду удобному для использования: получение КС, двойных разностных параметров ПС, ГК, НГК, АК (коэффициента кажущейся пористости) и др.;

- решение интерпретационных задач;

- контроль качества полученных результатов ГИС.

Вышеуказанные операции выполняются соответствующими программными и техническими средствами. В работе дана оценка возможности реализации концепции с точки зрения наличия необходимых технических и вычислительных средств, а также программно-алгорит-мичесой базы.

Третья глава посвящена обоснованию основных элементов компьютеризованной технологии ГИС.

Как отмечалось в концепции (см. главу 2), основными элементами компьютеризованной технологии ГИС являются комплексирование геофизических измерений, сбор и преобразование получаемой информации, регистрация и визуализация данных измерения и обработки,а также определение глубины измерений.

Процедуры сбора информации, определения глубины и преобразования информации решаются управляющим вычислительным комплексом (УВК) в компьютеризованной лаборатории. При разработке управляющего вычислительного комплекса каротажной лаборатории в качестве основного метода исследования предложен и использован метод ими-

тационного моделирования, обеспечивающий, с помощью интерактивного преобразования, доведение первоначального проекта до уровня макета.

В результате предложена следующая концептуальная модель наземной части компьютеризованной технологии ГИС:

- трехмашинный комплекс с полными связями;

- каждому из процессоров доступно все адресное пространство памяти других процессоров комплекса;

- система сбора геофизической и технологической информации строится по модульному принципу;

- при изменении объема решаемых задач обеспечивается,реконфигурация структуры в двухмашинный или одномашинный комплекс;

- программное обеспечение комплекса строится на основе стандартных операционных систем.

При проведении выбора технических и программных средств имитационной модели комплекса показано, что использование ЭВМ одного ряда, с одной системой команд, дает возможность создать компьютеризованную технологию сбора и обработки данных ГИС, распределен/

нукьв пространстве и во времени, и позволяет обеспечить совместимость программных средств комплексов уровня скважины с программными средствами комплексов уровня экспедиции снизу вверх, а в дальнейшем и сверху,вниз.

Разработанная автором имитационная модель УВК построена с учетом требований, предъявляемых технологическим процессом проведения геофизических исследований в скважинах, а также требований, предъявляемых оператором-геофизиком и системой обработки геофизической информации более высокого уровня.

С непосредственным участием автора разработаны требования к алфавитно-цифровому и графическому дисплею, на основании которых завод при ЦК БИТ Минэлектропрома выпустил партию дисплеев на базе газоразрядной индикаторной панели переменного тока 512 х 512 точек "Электроника МС 6202". В состав дисплея вошло устройство для ввода информации, разработанное автором совместно с Ю.И.Борисовым и А.И.Зинченко и защищенное авторским свидетельством.

Важнейшим элементом имитационной модели УВК является устройство межмашинного обмена, обеспечивающее доступ каждЬму из процессоров ко всему адресному пространству памяти других процессоров. Автор, совместно с К. А.Журавлевым и Е.Ю.Бурхановой, разработал аппаратно-программное средство, реализующее требуемые функ-

ции устройства межмашинного обмена, которое защищено авторским :свидетельством.

С целью обеспечения контроля достоверности информации, поступающей по физическим линиям устройства межмашинного обмена, автором, совместно с Ю.С.Литвиновым, разработано, устройство для контроля окончания переходного процесса в асинхронном логическом блоке, защищенное авторским свидетельством.

В результате проведенных исследований и аппарагурно-прог-раммных разработок создана имитационная модель управляющего вычислительного комплекса с перестраиваемой структурой, для геофизических информационно-измерительных систем нового поколения.

Важнейшей характеристикой многомашинного УВК является пропускная способность каналов межмашинного обмена, определяющая динамические характеристики комплекса, влияющая на стратегию построения программного обеспечения и определяющая объем задач, решаемых в реальном и нереальном масштабе времени проведения ГИС.

"" Исследования пропускной способности каналов УВК проводились при передаче массива данных произвольной длины для двух вариантов:

1. По инициативе одного процессора в адресное пространство памяти второго процессора.

2. По инициативе одного процессора с трансляцией по системной магистрали второго процессора в адресное пространство памяти третьего процессора.

Показано, что время цикла передачи одного слова данных одним из процессоров в адресное пространство памяти.второго процессора определяется как сумма времени захвата процессором инициатором обмена системной магистрали второго процессора в режиме прямого доступа в память, передачи одного слова данных в адресное пространство памяти второго процессора, освобождения системной магистрали второго процессора и подготовки нового слова данных.

Получено выражение, связывающее пропускную способность канала межмашинного обмена с длиной передаваемого массива данных и техническими параметрами процессора, устройства межмашинного обмена и алгоритмов обмена.

Разработка методики перераспределения задач при отказах процессорных модулей УВК проведена для комплекса технических средств имитационной модели." Возможность идентификации сбоев и отказов достигается программными средствами контроля межмодульного интер-

фейса, контроля внутрисистемного интерфейса каждого процессорного модуля, оперативного тестирования процессора, контроля межмашинного обмена.

При идентификации отказа осуществляется перераспределение ресурсов УВК и задач в соответствии со следующими приоритетами:

- прием и регистрация данных ГИС на магнитный носитель;

- визуализация измерительной и технологической информации на экране дисплея;

- предварительная обработка измерительной и технологической информации;

- регистрация данных ГИС и результатов обработки на плоттере.

Уплотнение информации, полученной в процессе геофизических

измерений в скважине, является важной задачей, решение которой позволяет повысить эффективность ряда операций (процедур) компьютеризованной технологии ГИС:

- передачи информации из скважинных приборов в наземную часть (лабораторию);

- хранения информации как в цифровой, так и в аналоговой форме;

- передачи информации по каналам связи различным пользователям (экспедиция, геологическая служба и др.);

- аналогового представления данных ГИС и удобства их оперативного использования.

Уплотнение геофизической информации производится при предварительной ее обработке в процессе (режим РВК) или после каротажа (режим Р8СП). Поскольку методы ЗК обеспечивают основное количество (до 70%) информации, получаемой методами ГИС, то данный вопрос рассмотрен применительно к этим методам.

Условно процедуры уплотнения можно разделить на "физические" и "математические".

Под "физическим" уплотнением будем понимать преобразование измеренных физических величин в другие физические величины, которые регистрируются и используются в интерпретации. Примером такого уплотнения может служить вычисление кажущегося удельного сопротивления рк по измеренным величинам силы тока I через электрод А трехэлектродного зонда АМЫ и разности потенциалов Ли между его измерительными электродами М и N по формуле

рк = К Ди/1,

где К - коэффициент зонда.

Под "математическим" уплотнением будем понимать преобразование формы представления результата измерений в другую, обычно нелинейную, т.е. замена принятых линейных единиц измерения на нелинейные (логарифмические и др.). Широко применяется "математическое" уплотнение в виде кусочно-линейного представления геофизических величин (чисел) в каротаже с кратностью масштабов 5, 25 и т.д.

В работе предложен ряд алгоритмов "физического" уплотнения: запись полуразности кажущихся сопротивлений подошвенного и кровельного градиент-зондов одинаковой длины, запись вместо потенциала Unc его относительного значения апс, причем необходимые для такой формы записи Umax, иШ1П можно определять при спуске. Рассмотрен ряд алгоритмов "математического" уплотнения на основе кусочно- линейного представления материала. Для всех алгоритмов даны численные оценки их эффективности.

Большинство из описанных алгоритмов реализовано в новой се-рийно-выпускаемой аппаратуре.

В компьютеризованной технологии ГИС важное значение имеет задача точного определения глубины нахождения прибора в скважине в процессе каротажа в момент измерения геофизических величин. Сложность решения этой задачи заключается в том, что метод определения глубины путем предварительной разметки кабеля в стационарных условиях в ряде случаев не может быть применен в связи с тем, что магнитные метки на кабеле стираются намагниченными бурильными трубами.

В результате теоретических и экспериментальных исследований установлены величины растяжения кабеля под воздействием вышеуказанных сил при разных скоростях его подъема и спуска. На их основе предложена методика определения начальной глубины прибора и разработаны алгоритм и программа определения глубины в процессе каротажа техническими средствами, разработанными в СКТБ СПТ НЛП "ГЕРС".

На базе вышеизложенных результатов выполнены разработки основных элементов компьютеризованной технологии ГИС и разработаны алгоритмы, программное обеспечение и технология проведения электрического каротажа в полном комплексе (ПС, БКЗ, МК, резистиви-метр, 2ДС, БК, БМК, ГК). Технология в основном рассчитана ка применение комплексных цифровых скважинных приборов ЭК-1. Предусмотрена возможность реализации технологии и с аналоговыми приборами

типа АБКГ и серии "Э".

Четвертая глава посвящена изложению результатов разработки технических средств компьютеризованной технологии геофизических исследований нефтегазовых скважин.

На настоящем этапе развития компьютеризованной технологии ГИС основная роль в решении этой проблемы ложится на компьютеризацию наземных технических средств (каротажные лаборатории). Поэтому в диссертационной работе при разработке технических средств для компьютеризованной технологии ГИС главное внимание автором уделено созданию программно-управляемых (компьютеризованных) каротажных лабораторий.

Основными элементами компьютеризованных каротажных лабораторий являются:

- система сбора информации (данных) ГИС в реальном времени каротажа (ССИ);

- комплекс .(система) информационно-управляющий (КИУ).

Совокупность систем образуют электронно-вычислительное ядро

современной каротажной лаборатории - управляющий вычислительный комплекс УВК.

Аналого-цифровая система сбора данных ГИС построена на базе универсального каротажного пульта, в создании которого принял участие автор на этапе технического задания и разработки принципов и форматов согласования ¡его с компьютеризованными лаборатори-, ями. Первые образцы ССИ были изготовлены с применением каротажных пультов ИПЧМ-А, ИПРКУ-А и АНК-А.

Цифровая система сбора данных ГИС разработана на основе телеметрической системы (ТЛС) "Тандем". ТЛС "Тандем" обеспечивает двухстороннюю связь между скважинным прибором и наземным регистрирующим устройством с цифровой передачей информации шестнадцатиразрядными словами, представленными фазоманипулированным кодом "Манчестер-2".

Применение телеметрической линии связи "Тандем", при созда- ■ нии которой автор принимал личное участие в разработке принципов ее построения, позволило унифицировать каналы связи сквашннШ приборов с наземными устройствами регистрации- и управления каротажной лаборатории.

Принципы построения системы сбора информации (ССИ) определены требованиями достоверности информации и надежности комплекса технических средств. При разработке ССИ были учтены требования,

предъявляемые источниками геофизической информации, наземным оборудованием, а также задачами, возлагаемыми на ССИ в рамках компьютеризованной технологии ГИС:

- прием команд и кодов управления от информационно-управляю- * щего комплекса (КИУ), их обработку и передачу в скважинную'аппаратуру;

- управление источниками геофизической информации (скважин-ными приборами, устройством определения глубины);

- прием геофизической информации от скважинных приборов я наземного оборудования лаборатории;

- предварительная обработка полученной информации и передача ее по параллельному интерфейсу в КИУ.

В состав ССИ входят: устройство связи с объектом (УСО), выполненное на базе микропроцессорной системы управления (МПСУ), пульт контроля каротажа (ПКК-4) и блок управления скважинными приборами (БУСП-2).

Информационно-управляющий комплекс (КИУ) функционально входит "в состав информационно-измерительного комплекса каротажной лаборатории. В процессе разработки проблемы (технология и технические средства) под руководством автора и его личном.участии разработано и реализовано несколько версий информационно-управляющего комплекса. Все они построены по одним и тем же принципам и отличаются лишь составом используемых технических средств. Ниже дается краткая характеристика версии КИУ, реализованной в рамках лаборатории ЛКС-10УУ1-04.

На базе разработанных КИУ во ВНИГИК под руководством и при непосредственном участии автора были разработаны, изготовлены и внедрены в производство:

- два типа программно-управляемых каротажных лаборатории для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин: ЛКС-10УУ1-01 И ЛКС-10УУ1-04;

- программно-управляемая каротажная лаборатория для исследований угольных скважин;

- программно-управляемая лаборатория для исследования гидрогеологических скважин.

Технические средства лабораторий размещены в специальном геофизическом кузове СГК-4310, установленном на шасси автомобиля повышенной проходимости КАМАЗ-4310.

Разработка данных лабораторий и постановка их на произволе-

тво создали хорошую основу для завершения разработки компьютеризованной технологии на базе серийно выпускаемой скважинноой аппаратуры и возможности внедрения компьютеризованной технологии ГИС в производство.

В пятой главе изложены результаты разработки программного обеспечения компьютеризованной технологии ГИС.

Программное обеспечение (ПО) является основой компьютеризованного каротажного комплекса. Недостаточное внимание к разработке и развитию ПО комплексов тормозило внедрение компьютеризованной технологии ГИС, а эффективность разработанных и внедренных каротажных комплексов (они указаны в главе 1) из-за неразвитого ПО снижалось до уровня цифровых систем регистрации данных каротажа. В данной работе программной части технологии уделено существенно большее внимание, чем раньше.

Как и в автоматизированных системах интерпретации, программное обеспечение компьютеризованных каротажных комплексов разделяется на системное (СПО), тестовое (ТПО) и прикладное.

Основными задачами системного ПО являются обеспечение сбора информации (ПО системы сбора) и управления процессом измерения и регистрации данных каротажа (ПО информационно-управляющего ' комплекса) . Характеристика системного ПО во всех случаях жестко связана с используемыми техническими средствами комплекса и решаемыми задачами. В нашем случае главным отличием СПО компьютеризованной каротажной лаборатории от СПО вычислительного центра является необходимость решения задач в реальном масштабе времени. Поэтому его разработка практически не имела исходной базы.

Прикладное ПО компьютеризованных каротажных лабораторий - решает следующие задачи:

- обработка первичной информации (вычисление' геофизических величин, их преобразование "физическое уплотнение", градуировка и др.) в процессе" каротажа;

- интерпретация данных ГИС при решении геолого-технологических задач в реальном времени каротажа (РВСП).

ПО для первой задачи, как и для системного ПО, не имело существенно-доступной исходной базы. Поэтому оно разрабатывалось заново.

Что же касается ПО второй задачи, то для его разработки исходная база имела, например: программные системы АСОИГИС, Подсчет СМ, ГИНТЕЛ и др. Однако механическое использование этой базы

/ - 23 -

практически было невозможно.

В тех случаях, когда программы достаточно эффективны для решения поставленной задачи и их временная характеристика укладывается в один из вышеуказанных режимов реального времени каротажа, то достаточно ее адаптировать в рамках системного ПО КОШ-ГИС. В других случаях необходимо разрабатывать новый алгоритм или его усовершенствовать.

Вышеизложенные принципы положены в основу разработки и формирования ПО КОМП-ГИС.

Программное обеспечение системы сбора информации размещается во внешнем запоминающем устройстве и загружается в память при включении питания. Его основные функции: прием директив от КИУ, установка начальных значений измеряемых параметров (глубины, времени и т.д.), проведение измерений, формирование информационных сообщений, передача информационных сообщений в КИУ.

Каждая из функций реализована в виде отдельного модуля. Основу программного обеспечения ССИ составляет управляющая программа - монитор, которая организует все действия, связанные с опросом скважинных приборов, с режимами квантования, буферизацией данных и приемом (передачей) информации от информационно-управляющего комплекса.

Для взаимодействия системы сбора информации с информационно-управляющим комплексом был разработан унифицированный протокол обмена в виде информационных сообщений.

Программное обеспечение информационно-управляющего комплекса включает четыре подсистемы: прикладное ПО, системное ПО, тестовое ПО и форматы цифровой регистрации.

На начальном этапе развития компьютеризации ГИС программное обеспечение информационно-управляющего комплекса (ПО УВК) было разработано на микро-ЭВМ типа "Электроника МС 1201" и реализовано компьютеризованных каротажных лабораториях ЛКС-10УУ1-01 и ЛКС-10УУ1-04 (см. главу б). В дальнейшем в связи с появившейся возможностью использовать в области ГИС зарубежные вычислительные средства ПО УВК было переработано для персональных микро-ЭВМ IBM/PC и реализовано в лаборатории "КАРАТ-2" ( Ю.В.Белосток, Е.М.Митюшин).

ПО вычислительно-управляющего комплекса на базе микро-ЭВМ "Электроника МС 1201"

Реализованный в рамках настоящей работы информационно-управ-

лающий комплекс предназначен для проведения геофизических исследований в нефтяных и газовых скважинах обязательными комплексами промыслоЕо-геофизических методов. Основные выполняемые им функции заключаются в следующем:

- выбор вида исследования и настройка на работу с ним;

- калибровка измерительных каналов;

- регистрация на магнитной ленте результатов измерений (параметры, глубина, время);

- предварительная обработка данных в процессе регистрации (перевод в физические величины, приведение точек записи зондов к одной глубине);

- визуализация в реальном масштабе времени на цветном графическом дисплее с элементами графического редактирования;

- технический контроль качества получаемых материалов (в соответствии с "Технической инструкцией";

- расчет относительных (абсолютных ) погрешностей контрольного повторения (перекрытия ), стандарт-сигнала, записи в колонне;

- расчет отклонения числа зарегистрированных квантов информации от номинального, пропущенных меток, превышения скорости подъема прибора;

- редактирование глубин по магнитным меткам и зарегистрированных данных по амплитуде;

- определение профилей (диаметров) скважины по показаниям четырехрычажного профилемера, построение объемограммы , и кривой прихватоопасности, определение объема затрубного пространства;

- построение инклинограммы;

- формирование акта о выполнении геофизических работ;

- документирование.(вывод на бумажный носитель ) зарегистрированной или отредактированной информации и сформированных документов и планшетов.

В соответствии с вышеизложенным, реализованы четыре основных режима работы:

"Регистрация"- производится настройка на конкретные методы ГИС, калибровка и регистрация данных каротажных измерений.

"Обработка"- выполняется контроль качества и редактирование исходной информации.

"Отчет"- формируются отчетные документы (акт о выполнении работ, инклинограмма). х

"Документирование"- на дисплей и плоттер выводятся необходимые документы и распечатки зарегистрированной информации.

Диалог оператора с системой реализован путем предъявления набора возможных операций, сведенных в "меню". Текущий вариант "меню" отмечается цветным окном (маркером ). Управление передвижением маркера производится с помощью клавиш .<влево>,<Вправо, <Вверх> ,<Вниз>; выбор нужного варианта - нажатие клавши <Ввод> (<Enter>).

При задании значений параметров для работы системы используются три способа:

- выбор из предлагаемого ряда фиксированных значений (например, при задании масштаба по глубине);

- ввод значений в ответ на запрос системы (например, показания счетчика глубины);

- ввод массива информации в виде таблицы, которую можно корректировать (используется при задании большого количества данных, к табличным данным относятся и формируемые документы).

В качестве операционной системы выбрана ОС РАФОС-2. Все программы составлены на языках Макроассемблер и Паскаль. Для работы с внешними устройствами используются системные драйверы. Однако, для оптимизации ввода-вывода данных и работы с нестандартными графическими устройствами были разработаны библиотеки программ для обслуживания: накопителя на магнитной ленте, цветного графического дисплея, плоттера.

ПО информационно-измерительного комплекса на базе персональных ЭВМ типа IBM PC

При проектировании информационно-измерительного комплекса на основе IBM/PC совместимого компьютера (система ГРИС) были использованы результаты исследований, изложенные во второй главе дис-, сертации, и сохранены основные принципы построения программно-алгоритмического обеспечения информационно-управляющего комплекса 'КИУ (порядок выполнения операций, перечень решаемых задач). Учитывая возможности, предоставляемые персональным компьютером, программное 'обеспечение информационно-измерительного комплекса получило дальнейшее развитие. Особое внимание было уделено совер-' шенствованию диалога оператора. В основу его были положены следующие принципы:

- распараллеливание задач между информационно-управляющим комплексом и системой сбора информации;

- возможность регистрации различных сигналов: аналоговых (в том числе при регистрации ВАК), импульсных и цифровых;

- привязка результатов каротажа к меткам глубины;

- запись геофизической информации на жесткий диск с одновременной визуализацией этой информации;

- хранение информации в виде базы данных;

-, стыковка формата записи с автоматизированной информационно-обрабатывающей системой "ГИНТЕЛ".■

Программное обеспечение разработано на Турбо Паскале и Турбо Ассемблере в среде операционной системы MS DOS и имеет высокую скорость исполнения. Система универсальна, легко модифицируется под конкретные условия, может быть расширена новым комплексом задач. Основные функциональные возможности-системы ГРИС следующие:

- регистрация информации на жесткий диск с предварительной обработкой (перевод в физические величины, учет межзондовых расстояний) ;

- визуализация информации в реальном масштабе времени;

- защита информации от сбоев и помех по питанию;

- технический контроль качества геофизических материалов;

- просмотр зарегистрированной информации и вывод ее на плоттер;

- редактирование глубины по магнитным меткам;

- фильтрация данных и удаление амплитудных сбоев;

- обработка данных профилеметрии ( определение объема зат-рубного пространства, схематическое изображение профиля и объема скважины).

Алгоритмы и программы оперативной интерпретации данных ГИС в реальном времени

Разработаны следующие алгоритмы и программы:

- определение объемов скважины и затрубного пространства в интервале, изменяющемся от забоя до заданной глубины;

- построение литолого-геофизического разреза скважины.

Алгоритм первой задачи очевиден и поэтому в работе не описывается. Определение литологии пород в разрезе (индекса литотипа I) производится по методу условных вероятностей. Метод основан на том, что каждой породе (литотипу) в конкретных геолого-технологических условиях каротажа соответствуют определенные диапазоны (области) изменения каждого геофизического параметра (ГП), за пределами которых условные вероятности определения Pij равны нулю

(здесь 3 - номер ГП), а внутри области и на ее границах - единице. Нижние А:н и верхние А^в границы этих областей устанавливаются аналитическим путем или статистическим анализом геофизических и петрофизических данных в районе . Например, границы интервального времени для коллектора рассчитывают с помощью уравнения среднего времени Дt для граничных значений его пористости КП1 и КП2» границы удельного (кажущегося) сопротивления глин и других плотных пород оцениваются статистическим путем и т.д. Полученные описанным способом граничные значения АоН и А^в сводятся в лито-логическую матрицу.

Для установления литотипа (с помощью литологической матрицы) определяются условные вероятности Ри для каждого литотипа литологической матрицы и выбирается тот , для которого среднее значение всех Р^ максимальное.

Другим более важным отличием этой программы является то, что загрузка задания на ее работу может производиться интерпретатором на базе - на скважине оператор только включает программу.

В шестой главе приведены результаты опробования и внедрения различных модификаций компьютеризованной технологии ГИС и технических средств ее реализации в разных, нефтегазоносных районах.

Программно-управляемая каротажная лаборатория ЛКС-10УУ1-01 явилась одной из первых отечественных компьютеризованных систем, обеспечивающих автоматизацию процессов регистрации, визуализации и предварительной обработки данных ГИС нефтяных и газовых скважин непосредственно на буровой.

В 1986г. был изготовлен опытный образец лаборатории ЛКС-10УУ1-01, который прошел приемочные испытания. Результаты испытаний положительные, лаборатория рекомендована к серийному производству. Были изготовлены 12 лабораторий на Мытищинском приборостроительном заводе, которые используются в различных ЭГИС.

Внедрение в практику ГИС лаборатории ЛКС-10УУ1-01 позволило опробовать в,производственных условиях первую очередь компьютеризованной технологии ГИС со старым аналоговым парком скважинных приборов. Полученные1 результаты в целом подтвердили ожидаемые перспективы компьютеризации ГИС. Вместе с тем был выявлен ряд существенных недостатков, основными из них являются:

- аналоговая форма передачи данных ГИС по кабелю не всегда обеспечивает необходимую точность получаемых результатов ГИС;

- применение старого - парка скважинных приборов потребовало

установки в лаборатории отдельных наземных пультов для каждого вида каротажа, что усложнило лабораторию и затруднило внедрение комплексной и комбинированной аппаратуры;

- недостаточная мощность бортовых ЭВМ лаборатории затрудняет обработку данных ГИС в реальном масштабе времени;

- недостаточная библиотека прикладного программного, обеспечения, не позволяла полностью реализовать возможности лаборатории.

Приемочные испытания ЛКС-10УУ1-04 и опытно-производственное применение вышеуказанных технических средств выявили следующие дополнительные преимущества второй очереди компьютеризованной технологии ГИС по сравнению с первой на базе лаборатории ЛКС-10УУ1-01:

- увеличено количество геофизических параметров, одновременно регистрируемых на каротажном планшете в аналоговой форме;

- обеспечено проведение каротажа с применением комплексных цифровых скважинных приборов типа ЗК-1 и др.;

- расширена библиотека прикладных программ, что позволило увеличить круг решаемых задач;

- улучшены условия и увеличены возможности диалога оператора при проведении каротажа, благодаря применению цветного графического дисплея и дальнейшему развитию программного обеспечения лаборатории;

- повышена надежность работы лаборатории, за счет новой системы электропитания и размещения ее технических средств в пы-ле-влагозащщценном блоке (кузове).. '

Внедрение компьютеризованных каротажных лабораторий ЛКС-10УУ1-01 и ЛКС-10УУ1-04 значительно повысило уровень геофизических исследований в Оренбуржье и Тюменской области.

Вместе с этим опытно-экспериментальные работы и опыт производственного применения показал, что дальнейшее развитие компьютеризации ГИС в нашей стране требует существенного расширения и улучшения программного обеспечения и обеспечения комплексирования ГИС на базе цифровых скважинных приборов.

Осуществление вышеуказанных задач развития технологии *ГИС тесно связано с увеличением вычислительной мощности компьютеризованных каротажных лабораторий. Этот вопрос в значительной степени снят разработкой следующей компьютеризованной лаборатории "КАРАТ" (Ю.В.Белосток, Е.М.Митюшин и др.) на базе персональной ЭВМ

- 29 - .

IBM/PC. В лаборатории "КАРАТ-2" использованы основные технологические элементы лаборатории ЛКС-10УУ1-04 и ее программное обеспечение, которое адаптировало для IBM/PC и расширено.

' Компьютеризованная каротажная лаборатория "КАРАТ-2" изготавливается СКТБ СПТ по заказам геологических и геофизических предприятий и успешно эксплуатируется в различных нефтегазоносных районах.

Ее внедрение сделало еще шаг в направлении компьютеризации геофизических исследований скважин, а именно, в значительной мере охвачена компьютеризацией вторая часть технологии ГИС - оперативная интерпретация данных ГИС на скважине.

Опробование и промышленное внедрение вышеуказанных компьютеризованных технологий ГИС подтвердило их высокую эффективность при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений.

Этим самым подтверждены актуальность и правильность научных исследований и технических разработок автора, изложенных в диссертационной работе.

Область использования разработанных аппаратурно-программных средств и лаборатории ЛКС-10УУ1-04 не ограничивается вышеизложенным. Комплекс КИУ явился основой для изготовления и применения следующих систем:

1)-Станции для гидрогеологических исследований скважин - ПГО "Архангельскгеология".

2) Станции для гидродинамических и термометрических исследований скважин - ВНИМНефть г. Москва.

3) Угольная каротажная станция на базе СК-4, г. Воркута, ОМЭГИС (ВНИИГИС).

4) Опытный образец геофизической подсистемы комплекса "Разрез" для СГ-9 (г. Полтава) и пяти образцов для Тюменской области.

Вместе с тем, не смотря на вышеуказанные достигнутые успехи в области компьютеризации ГИС, необходимо отметить, что отставание в этой области от зарубежного передового уровня сохраняется. Отставание наблюдается в следующих позициях:

- не реализован полный комплекс ГИС, применяемый за рубежом;

- не обеспечен нужный уровень комплексирования ГИС;

- вычислительная мощность разработанных и выпускаемых каротажных лабораторий не полностью удовлетворяет современным требованиям компьютеризированной технологии ГИС.

В связи с вышеизложенным, можно рекомендовать следующие ос-

новные направления дальнейшего развития компьютеризованной технологии ГИС:

- разработка высокоинформативной комплексной цифровой сква-жиннсй аппаратуры;

- увеличение вычислительной мощности компьютеризованных каротажных лабораторий до уровня передовых зарубежных геофизических фирм;

- дальнейшее развитие программного обеспечения технологии ГИС, при этом необходимо учесть и обеспечить целесообразное распределение операций и процедур преобразования и обработки информации по всем элементам технических средств компьютеризованной технологии ГИС, независимо от того, где они находятся, в скважинном приборе или в наземной части;

- разработать классификацию (ряд) каротажных лабораторий, обеспечивающую компьютеризованную технологию в необходимых условиях (суша, море, на одной автомашине и т.д.) и на разные полезные ископаемые (нефть, газ, уголь, руда, вода и др.).

В заключении перечислены основные результаты, полученные в итоге выполненных исследований.

Слисок основных опубликованных работ по теме диссертации.

1. Устройство для ввода информации. -A.C. N 661541, БИ N 17, 1979, (совместно с Ю.И.Борисовым, А.И.Зинченко).

2. Программное обеспечение автоматизированного рабочего места геофизика на базе микро-ЭВМ. - В сб.: Программное обеспечение АСУ, ЦПС, Калинин,1983, с. 211 - 214 (совместно с Ю.И.Борисовым, В. П. Телух)..

3. Система регистрации, визуализации и управления программно-управляемой каротажной станции. - В сб.: Графические диалоговые системы, РДЭНГП, Киев, 1983, с. 6 - 8 (совместно с Ю.И.Борисовым, В.И.Сачанюком).

4. Перспектива применения цифровых волоконно-оптических линий связи в информационно-измерительных системах для геофизических исследований скважин. -В сб.: НИИ "Дельта", Москва, 1984, с. 14 - 16 (совместно с П.А.Бродским, Т.С.Султанзаде, Ю.И.Борисовым, В.Г.Диченко, К.П.Покровским).

5. Применение интерактивной машинной трафики при геофизических исследованиях. -В сб.: Математическое моделирование в геофизике. ВЦ СОАН СССР, Новосибирск, 1986, с. 10 - 11 (совместно с Ю.В.Белостоком, С.П.Колдышкиным).

6. Устройство для межмашинного обмена. -A.C., N 1312589, БИ N 19 1987, (совместно с Н.А.Журавлевым> Е.Ю.Бухановой).

7. Устройство для контроля окончания переходного процесса в асинхронном логическом блоке. -A.C., N 1345197, БИ N 38, 1987, (совместно с Ю.С.Литвиновым). ,

8. Коммутатор дополнительной памяти для микро-ЭВМ. -В сб.: Состояние и пути повышения эффективности геофизических работ в скважинах, НПО "Союзпромгеофизика", .Калинин, 1987, с. 36 - 38. (совместно с С.М.Ионовым, Н.А.Журавлевым).

9. Графическая обработка данных ГИС на ЭВМ. - В сб.: Состояние и пути.повышения эффективности геофизических работ в скважинах, НПО "Союзпромгеофизика", Калинин, 1987, с. 62-63, (совместно с Ю.В.Белостоком, С.П.Колдышкиным).

10. Контроль качества геофизических данных на буровой . -В сб.: Разведочная геофизика., вып. 8, ВИЭМС, Москва, 1988, с. 1-5. (совместно с Е.А.Авербух, Ю.В.Белостоком, Н.Н.Сохрановым).

11. Опыт применения микро-ЭВМ для обработки данных ГИС. -В сб.: Разведочная геофизика.,вып. 8, ВИЭМС, Москва, с. 13-17, (совместно с Е.А.Авербух, Ю.В.Белостоком, Н.Н.Сохрановым).

12. Структура и состав программного обеспечения программно-управляемой каротажной станции. -В сб.: Разведочная геофизика, вып. 11, ВИЭМС, Москва, 1988, с. 15-21. (совместно с Ю.В.Белостоком, С.М.Ионовым, С.П.Климовым, Г.А.Кушниром, Н.Н.Сохрановым).

13. Цифровые программно-управляемые каротажные лаборатории. -В кн.: Обработка и интерпретация данных промысловых геофизичес-

. ких исследований на ЭВМ. Недра, Москва, 1989, с. 228-235 (совместно с Н.Н.Сохрановым).

14. Автоматизация рабочего места оператора геофизика на базе интерактивного графического устройства. -В сб.: Новые компьютеризованные аппаратурно-методические комплексы и аппаратура для исследования нефтегазоразведочных скважин. НПО "Союзпромгеофизика", Калинин, 1990, с.10-12 (совместно с Ю.В.Белостоком, Н.В.Беляковым, И.В.Григорьевской, Н.Ю.Комлевым, Г.А.Кушниром).

.15. 0 разработке алгоритмического обеспечения программно-управляемой каротажной лаборатории. -В сб.: Новые компьютеризованные аппаратурно-методические комплексы и аппаратура для исследования нефтегазоразведочных скважин. НПО "Союзпромгеофизика", Калинин, 1990, с. 17-20. (совместно с Е.А.Авербух, Н.Н.Сохрановым).

16.Информационный измерительный и обрабатывающий комплекс

5ля исследования нефтегазоразведочных скважин. - В сб. рефератов: Международной геофизической конференции и Выставке по разведочной геофизике. М., 1992, с. 218 - 219 (совместно с П.А.Бродским,

Т.Хаматдиновым, В.С.Афанасьевым, Л.В.Белоконем, П.И.Власенко, \ Я.Коган, П.И.Козловым,'Г.Г.-Яценко).

17. Уплотнение геофизической информации в процессе электрического каротажа. -В сб.: Геология нефти и газа., вып. 1, Недра, Москва, 1993, с. 30-34 (совместно с Н.Н.Сохрановым).

18. О повышении эффективности создаваемых компьютеризованных комплексов ГИС. -В сб.: Геология нефти и газа. Вып. 10, Недра, Лосква, 1993, с. 24-26 (совместно с П.А.Бродским, Р.Т.Хаматдино-зым, Н.Н.Сохрановым).

19. Техника и технология геофизических исследований скважин. -В сб.: Методика и техника геофизических исслеедований нефтяных и ^азовых скважин. ВНИИГеофизика, Москва, 1990, с. 16-24 (совместно : Н.Н.Сохрановым, А.Г.Барминским, Л.И.Померанцем).

20. Технологические основы регистрации данных электрического каротажа компьютеризованным комплексом "Скважина-3". - В сб.: Со-зершенствование технико-методических средств геолого-технологических исследований скважжин.НПП "ГЕРС", Тверь, 1994, (совместно

: M.М.Дамаскиным, H.H.Сохрановым).

21. Архитектура информационно-измерительного комплекса программно-управляемой каротажной лаборатории.- -В сб. : Компьютеризованные и микропроцессорные системы для геофизических и геоло-ю-технологических исследований скважин. НПП "ГЕРС", Тверь, 1994,

136-145, (совместно с Ю.Е.Гавриловым).

22. Резистивиметр для измерения УЭС промывочной жидкости. -В

Компьютеризованные и микропроцессорные системы для геофизических и геолого-технологических исследований скважин. НПП ТЕРС", Тверь, 1994, с. 146-150, (совместно с М.Н.Сохрановым,

А.Ширяевым).

23. Предварительная обработка и регистрация электрокаротаж-шх данных в компьютеризованных системах ГИС. -В сб.: Компьютеризованные и микропроцессорные системы для геофизических и геоло-"о-технологических исследований скважин. НПП "ГЕРС", Тверь, 1994,

150-154, (совместно с В.С.Афанасьевым).

24. Программно-управляемый каротажный комплекс судна глубоководного бурения. -В сб. :Методика и техника геофизических и геотого-технологических исследований скважин. НПП "ГЕРС", Тверь, 1994, с. 78-81, (совместно с В.Н.Дьяковым).