Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика интерпретации гравиметрических материалов при произвольной строении геологических сред

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Методика интерпретации гравиметрических материалов при произвольной строении геологических сред"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ им. С.И. СУББОТИНА

п.

Г6.

• 1 О

АНИКЕЕВ Сергей Григорьевич

УДК 550.831

МЕТОДИКА ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ СТРОЕНИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД

Специальность 04.00.22 - геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геологических не

Киев -1999

Г,

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Ивано-Франковском государственном техническом университете нефти и газа Министерства образования Украины.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор, Кузьменко Эдуард Дмитриевич, ИФГТУНГ, профессор кафедры полевой нефтегазовой геофизики

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор,

Красовский Сергей Сергеевич,

ИГФ им. С.И.Субботина HAH Украины, зав. отделом

доктор физико-математических наук, профессор, Якимчук Николай Андреевич, Ин-т прикладных проблем экологии, геофизики и геохимии , директор

Ведущая; организация: Украинский государственный геолого-

разведочный институт Комитета Украины по вопросам геологии и использования недр, г. Львов

Защита состоится 2000 года в/4L0 часов на на заседании

специализированного ученого совета Д 26.200.01 при Институте геофизики им. С. И. Субботина HAH Украины по адресу: 252680, г. Киев - 142, проспект Палладина, 32.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геофизики им. С-И.Субботина HAH Украины.

Автореферат разослан "23 " 1999 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совета, доктор физико - математических наук

Фа./л а/г/М

В. С. Гейко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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

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

Связь работы с научными программами, планами, темами.

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

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

Основные задачи исследований.

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

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

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

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

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

6. Создание компьютерной системы быстрого решения прямых обратных задач гравиметрии.

Научная новизна полученных результатов.

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

1. Методика компьютерной интерпретации гравиметрических материа; направленная на повышение достоверности и детальности моделирова: геоплотностного строения геологических сред.

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

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

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

3. Повышение достоверности моделирования сред за счет учета строе! боковых зон и геологически содержательного выбора нарамет] регуляризации ОЗГ.

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

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

6. Компьютерная система решения прямых и обратных 2Б/ЗЙ линейны линеаризованных задач гравиразведки для произвольно построенных моде; сред. Система отличается высокой скоростью и точностью решения прямы:

обратных задач, способностью работать с моделями большой размерности (до 10б) и постоянным контролем содержания файловой системы данных.

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

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

При интерпретации данных гравиметрии использовались геолого-геофизические материалы ГГП "Севергеология", УкрГГРИ (г.Львов), Полтавской газонефтяной компании (ГТГНК), АО "Саратовнефтегеофизика", ПО "Эмбанефтегеофизика" и ЦГЭ \1H11 (г. Москва).

Исходные материалы и личный вклад автора.

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

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

2. "Комплекс геоф1зичних доашджепь в межах шахтнкх пол ¡в рудника "Ново-Голинь" (19954 1996гг), научный руководитель Кузьменко Э.Д.

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

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

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

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

4. "Еколого - геоф'вичш дослщженпя в Захщному репош У крап метою простеження розвитку природного i техногенного карсту та супу npouecia" (1998-г-2000гг), научный руководитель Кузьменко Э.Д.

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

Апробация работы. Основные результаты докладывались на: -научно-технических конференциях профессорско-преподавательы состава ИФГТУНГ, 1984 - 1997гт;

-научном семинаре Института геофизики HAH Украины им. ( Субботина, 1985s;

-1-ой Республиканской школе-семинаре молодых ученых,г.Алушта, 19£ - ежегодных НТС ПО "Саратовнефтегеофизика", 1984 - 1990гг; -5-ой международной конференции "Нафта-Газ Укра\ни-98"( г.Полтава; -НТС ПГНК, г.Полтава, 1998г;

-XVI конгрессе Карпато-Балканской геологической ассоциации, г.В< 1998г.

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

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

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

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

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе приведен обзор методов моделирования сред по гравиметрическим материалам. С точки зрения сложности геологических задач, на решение которых направлены эти методы, они делятся на три группы: 1) методы локализации источников аномалий поля (экспресс- и интегральные методы); 2) методы расчленения геологического разреза на совокупность тел (методы подбора); 3) методы детализации произвольных геоплотностных моделей сред (критериальный подход). Эти группы отличаются постановкой ОЗГ и уровнем проявления свойств эквивалентности, но на практике основное отличие заключается в содержании модельных классов.

В методах локапглирш ОЗГ решается для однородных тел идеальной формы, что обеспечивает единственность решения. В методах расчленения -более сложные модели, представляющие собой определенную совокупность простых тел, для которых интеграл решения прямой задачи гравиметрии можно представить в аналитическом виде. ОЗГ формулируется как задача подбора по полю параметров данной совокупности "наилучшим образом". Проблема неоднозначности задачи скрыта в свойствах моделей: модельный класс должен быть классом единственности. Наиболее широкое распостранение приобрела целая группа методов (Булах Е.Г., Страхов В.Н., Старостенко В.И., Голиздра Г.Я., Цирульский A.B., Оганесян С М., Матусевич A.B., Якимчук H.A. и многие другие), называемых методами подбора. Они впервые позволили широко использовать гравиметрический метод в практике

геологоразведочных работ и получать гелогически содержательные решена работах Булаха Е.Г., Старостенко В.И., Красовского С.С., Козленко Е Голиздра Г.Л и других значительное развитие получила методика комплекс: интерпретации гравиметрических материалов и данных других геофизичес методов. В методах детализации классы моделей построены на множес широкой эквивалентности без конструктивных ограничений. "Носите, информации" являются функции распределения плотностей ] геоплотностных границ как функции координат. Единственность геологическая содержательность решений ОЗГ достигается построеш экстремальных классов с помощью критериев оптимальности А.И.Кобрунову. Методы критериального подхода впервые реализованы в В1 АСИГМ "Карпаты" (1983-1986). Последующее их развитие привело появлению новых компьютерных технологий.

Во втором разделе описаны оптимизированные автором алгорит критериального подхода к решению линейной и структурной ОЗГ и мето решения прямых задач в спектральном представлении. Частично с реализованы в производственной версии "Масса-2,3" АСИГМ "Карпат: полностью - в компьютерной системе, представленной в данной работе.

Результаты оптимизации алгоритмов следующие. Описание модед основано на единой аппроксимационной конструкции большой размерное/ являющейся плотной упаковкой параллелепипедов (призм) малых размер Прямые и обратные задачи представлены в виде быстрой свертки, 1 объясняет общее очень высокое быстродействие системы. Максималь обобщена структура большинства алгоритмов, что позволило их использовг при решении 20/ЗБ линейных и линеаризованных задач. Свойства дискретнс преобразования Фурье (ограничения на область определения, зеркальн частоты при круговой свертке, кратность длины массивов степени двош учтены по технологиям, разработанным автором. Устойчивость, гладкость содержательность решений обеспечены геологически детерминировант способом выбора параметров регуляризации ОЗГ. Краевые эффекты мог быть понижены за счет возможности построения ближних боковых зон.

Актуальность оптимизации алгоритмов обусловлена тем, что построен сложных геоплотностных моделей сред без применения эффективш компьютерных систем быстрого решения прямых и обратных 20/ЗО зад большой размерности практически невозможна.

В третьем разделе рассмотрено содержание критериев оптимальности их влияние на свойства решения ОЗГ методами критериального подхо; Основным критерием, обеспечивающим единственность и содержательное решений, является требование максимальной корреляции их с априори

моделью среды (AMC). Достоверность решений повышается применением проекторов и оптимальной регуляризацией.

Априорная модель среды - результат анализа и обобщения разнородной информации о строении среды. Требование максимальной корреляции выражено в виде минимума функционала, построенного на свертке функций плотности или геометрии границ моделей (априорной и решения). Кроме того AMC является начальным приближением к решению ОЗГ.

Проекторы представляют собой систему жестких ограничений на возможное отклонение решений ОЗГ от AMC. Она построена на двух видах ограничений. Первый - покоординатные ограничения на значения плотности, глубину залегания границ или мощность толщ типа неравенств. Второй -дискретный ряд безкоординатных ограничений на значения плотности. Итеративное проектирование решений ОЗГ на систему ограничений суть постеленное приближение к эквивалентному перераспределению масс с целью построения модели среды, принадлежащей экстремальному классу.

Регуляризация операторов ОЗГ обеспечивает устойчивость решений к погрешностям наблюденного поля, погрешностям задания самого оператора и к малым изменениям в исходных данных. Конструкция регуляризованного оператора должна обеспечивать и физическую детерминированность решений, то есть они не должны противоречить свойствам физической модели (А.Н.Тихонов), что является более жестким условием, чем требование устойчивости. Для обеспечения физической детерминированности автор предлагает параметр регуляризации определять по принципу невязки, но с использованием геологически содержательных критериев, например, условия максимально возможного уклонения решения от AMC. Оценка такого уклонения ни что иное как оценка погрешности априорных построений. Детерминированная регуляризация обеспечивает не только требуемую гладкость, устойчивость решений, но и зависимость их от априорных данных.

Опыт показал, что оптимальным уровнем регуляризации является такой, при котором достигается не максимальная скорость сходимости, но "слабая" сходимость итеративного решения ОЗГ. Она позволяет достигать малых невязок между наблюденным и нолем решения, конечно, при резком возрастании количества итераций. Такие решения обладают весьма важным, постепенно возрастающим свойством локализации, об актуальности которого указывал В.Н.Страхов (1989г). Решения ОЗГ максимально зависят от критериев оптимальности, тем самым практически реализована идея пассивной комплексной интерпретации гравиметрических материалов, целью которой является согласование по полю разнородной информации о геоплотностном строении разреза в виде эквивалентной модели среды (ЭМС).

В четвертом разделе изложены принципы методики интерпрета] гравиметрических материалов, разработанной автором на основе мето критериального подхода. Построение экстремального класса сводится к да этапам: 1) построения AMC, наиболее адекватной данным о строении среды формирования критериев оптимальности.

Интерпретационные возможности гравиметрии лежат в плоско согласования априорных геолого-геофизических данных и предвидо интерпретатора о строении среды в виде геоплотностной модели. В с; неоднозначности и недоопределенности априорных данных можно постро ряд различных AMC и критериев оптимальности, то есть возможно построе] последовательности ЭМС, каждая из которых будет соответстветствов формальному определению решения ОЗГ. Можно ли оценить степ достоверности одной ЭМС, не выходя за рамки "ожиданий" интерпретато; "Не лучше ли....работать с некоторой последовательностью эквивалента решений; анализ свойств целой последовательности эквивалентных, peniei может дать в принципе больше, чем анализ некоторого одного решени (В.Н.Страхов).

Причиной развития методов анализа последовательностей формальн эквивалентных решений (В.М.Берёзкин, А.В.Цирульский, В.Н.Страх являлась точка зрения, что только такие решения, которые соответству максимально простым предположениям о поведении источников поля, мо быть построены с помощью достаточно эффективных процедур. Однако, г существовании существенно экономичной и удобной в использован комьютерной системы решения прямых и обратных задач гравиметрии ; неограниченных по сложности геоплотностных моделей, я£ предпочтительнее направление, связанное с построением последовательное неформальных решений (геологически содержательных) ОЗГ. "Важ построить не только и даже не столько иной вариант решения,..., скол! обеспечить, чтобы этот новый вариант обладал наперед заданны свойствами..." (А.И.Кобрунов), то есть был бы реализацией определенн геологической гипотезы о геоплотностном строении среды. Дат направление актуально и слабо разработано.

Этапы интерпретации по методике неформальной последовательное, эквивалентных решений следующие. 1. Формирование геологических гипот 2. Формализация гипотез (построение серии AMC и проекторов). 3. Реализац гипотез (решение ОЗГ - построение серии ЭМС). 4. Интерпретация семейсгг ЭМС с целью выбора наиболее оптимальной модели среды (ОМС).

В пятом разделе на примерах имитационного моделирования рассмотрены методические приемы интерпретации гравиметрических материалов, основанной на построении неформальной последовательности ЭМС.

Имитационное моделирование имеет важное ориентирующее значение, но "все еще используется в недостаточном объеме, типовые схемы интерпретационного процесса слабо разработаны." (В.Н.Страхов, 1998г).

Технология моделирования следующая. 1. Построение имитационной модели среды (ИМС) по геолого-геофизическим данным. 2. Определение теоретического поля ИМС (имитационного поля), которое далее принимается в качестве наблюденного поля. 3. Определение объема априорной информации (условно принимаем, что именно известно о строении ИМС). 4. Постановка геологических задач и формирование гипотез. 5. Формализация геологических гипотез (варианты AMC и проекторов). 6. Реализация гипотез (построение серии ЭМС). 7. Сравнительный анализ AMC и ЭМС с целью отрицания и формирования новых, более содержательных гипотез или выбор окончательной (оптимальной) модели среды: {ЭМС} -» ОМС. 8. Оценка достоверности восстановления элементов имитационной модели в ОМС.

Имитационное моделирование проведено по следующим объектам. 1. Нефтяное месторождение Тенгиз. Показано, что по предлагаемой методике однозначно решается вопрос о наличии рифового объекта со значительной пористостью, а при достоверной информации о надсолевом строении разреза достаточно детально восстанавливается геплотностное строение объекта (как по распределению плотностей - линейная задача, так и по геометрии границ -структурная задача). 2. Региональный разрез Украинского щита. Доказана возможность изучения блокового строения земной коры и верхней мантии по гравиметрическим материалам. 3. Немировское месторождение серы. При наличии данных по густой сети скважин интерпретация пространственных и пространственно-временных аномалий позволяет решать задачи детального изучения динамики добычи серы методом подземной выплавки (глубина продуктивных пластов порядка 200м, мощность - 20м). 4. Модель структурного разреза солянокупольного типа. Показано, что но гравиметрическим материалам можно уточнять структурные построения сейсморазведки.

Результаты имитационного моделирования свидетельствуют, что по разработанной методике можно достаточно достоверно решать довольно широкий круг геологических задач, связанных с изучением геоплотностного строения сред. Степень достоверности зависит от полноты использования априорной информации, возможности включения в AMC строения ближних боковых зон, от правильного выбора параметров и режимов моделирования.

В шестом разделе описаны результаты интерпретации-гравиметриче« материалов.

Нефтегазоносные объекты Прикаспийской впадины. Принятие компле) программ АСИГМ "Карпаты" для ЕС ЭВМ (АЖКобрунов, Р.П.Денис1 С.Г.Аникеев, 1986г) в ОФАПг ЦГЭ МНП СССР сопровождалось эксперта интерпретацией высокоточных гравиметрических материалов по Тенгизси (1984-н1990гг.), Королевской (1987-1989гг.) и Ансаганской (1990+19911 площадям Прикаспийской впадины. Задачами исследований были оце! возможности выявления и картирования рифовых обьектов,. уточнение детализация их геоплотностного строения в помощь решения актуальных за; прогноза нефтегазоносности структур.. Результаты интерпретац (В.П.Степанюк, С.Г.Бабюк, С.Г.Аникеев) подтвердили высокую достоверно« выявления и изучения рифовых структур по гравиметрическим материал; более того, были информативно сопоставимы с результатами независим интерпретации данных трехмерной сейсморазведки по Тенгизу.

Нефтегазоносные объекты Днепрово-Донецкой впадины. Компьютера интерпретация гравиметрических материалов по Ишаговской структуре (ю! восточная часть Ново-Николаевской площади) проведена с целью детализац строения разреза месторождения. В результате построения и анализа сер ЭМС выбрана оптимальная модель разреза, согласованная с известны] уровнями ВНК, ГНК и зонами разуплотнений в ранне- и поздневизейск отложениях. Моделирование позволило установить границу меж продуктивными и непродуктивными визейскими образования! (Э.Д.Кузьменко, С.Г.Аникеев, 1998г).

Серные месторождения Предкарпатъя. В ИФГТУНГ (Э.Д.Кузьмеш 1986+1996гг) проводились комплексные геофизические исследования, напрс ленные на повышение эффективности доразведки месторождений Предкарш ского сероносного бассейна. Ведущим методом исследований являлась грав разведка. По результатам интерпретации высокоточной гравиметрически съемки и геолого-гравиметрических материалов (Э.Д.Кузьменко, С.Г,Аниксе прокаргированы зоны интенсивной подземной выплавки серы, ч способствовало повышению эффективности реэксплуатации месторождений.

Исследования в Карпатском регионе. Исследования структурн геоплотностного строения земной коры до глубин 10000м проведены 1 одному из региональных профилей. Геоплотностные модели (Э.Д.Кузьмеш С.Г.Аникеев, 1998г) подтверждают концепцию неоднородно-блоково строения фундамента.

Примеры моделирования геоплотностного строения различных 1 размерам геологических объектов свидетельствуют о высокой достоверное

компьютерной интерпретации гравиметрических материалов, а геоплотностные модели, построенные по разработанным автором технологиям, способствуют более достоверному прогнозированию строения геологических сред.

В седьмом разделе кратко описана структура и технология применения компьютерной системы интерпретации гравиметрических материалов, разработанной автором для реализации геологических гипотез о плотностном или структурном строении геологических сред. Система отличается высоким быстродействием. Она состоит из двух подсистем: 1) комплекс программ решения прямых и обратных задач гравиразведки в классе

распределения плотностей; 2) комплекс программ решения прямых и обратных задач 2Б/ЗВ гравиразведки в классе распределения плотностных границ.

Компоненты системы сгруппированы по функциональным признакам в процедуры интегрированной оболочки и интерактивно связаны посредством линейного меню. Файловая система данных, режимы и графы работы системы максимально защищены от случайных ошибок пользователя.

Описание файлов управляющих параметров вынесено в приложения.

ВЫВОДЫ

Расширение -интерпретационных возможностей гравиметрии зависит от развития компьютерных технологий решения прямых и обратных задач большой размерности, изучения свойств ОЗГ на имитационных моделях и исследования достоверности геоплотностных построений при интерпретации практических материалов. На решение этих актуальных вопросов и направлена работа автора. Основными результатами ее являются следующие.

1. Предложена методика интерпретации гравиметрических материалов при произвольном строении геологических сред. Методика основана на применении эффективных компьютерных технологий построения последовательности содержательных моделей среды как реализаций геологических гипотез.

2. Обоснованы методические приемы повышения достоверности интерпретации на примерах имитационного моделирования, максимально приближенных к актуальным задачам практики.

3. Построены геоплотностные модели сред по различным площадям СНГ: ряда нефтяных месторождений ДДВ и Прикаспия, месторождений самородной серы Предкарпатья, а также разреза земной коры для Карпатского региона.

4. Подтверждена геологическая эффективность методики сопоставлением построенных геоплотностных моделей с данными ГИС и сейсморазведки.

5. Разработаны экономичные методы решения прямых-задач и оптими рованы методы критериального подхода к решению обратных 2D/3D зад Алгоритмы методов реализованы в компьютерной системе построения детализации геоплотностных моделей большой размерности.

Применение методики компьютерной интерпретации гравиметриче« материалов будет способствовать повышению достоверности и детально! прогнозирования геологических сред, то есть решению широкого кр геологических задач.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикация

Научные статьи.

1. Аникеев С.Г. Преобразование Фурье функции плотности, аппрою мированной функцией прямоугольных импульсов// Разведка и разрабо: нефтяных и газовых месторождений. -Львов: Выща школа, 1987. -Вып.24 С.38-41.

2. Аникеев С.Г. Об одном методе решения прямой задачи гравимагни метрии// Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений. - Лык Выща школа, 1991. -Вып.28. -С.28-33.

3. Ашкеев С.Г. Про фЬичну детермшованють кваз1розв'язюв лшшн обернених задач гравьмагттометрн// Розвщка i розробка нафтових та газов родовйщ. -Льв5в: Вища школа, -1993. -Вип. 30. -С.9-17.

4. Бабюк С.Г., Степанюк В.П., Ашкеев С.Г. Про можливк автоматизованого прогнозу густини порщ та внутр1шно1 будови резервуа Тенпзького родовища за гравкейсм1чними даними// Розвщка i розроб нафтових та газових родовйщ. -Льв1в: Вища школа, -1993. -Вип. 30. -С.18-24.

5. Ашкеев С.Г., Бабюк С.Г. Густинна модель АнсаганськоТ плои Розвщка i розробка нафтових та газових родовшц: Зб1рник Наукових Пра 1ФДТУНГ -1вано-Франк5вськ -1994. -Вип.31. -С.50-60.

6. Кузьменко Э.Д., Аникеев С.Г. Информативность поля силы тяжесп задачах мониторинга месторождений серы (результаты моделирования Модели и алгоритмы многоуровневого управления эколого-экономически системами региона/ Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова HAH Украины Киев, -1994. -С.64-70.

7. Ашкеев С.Г., Кузьменко Е.Д., Станин О.В. Особливост! гравпац1йпо мошторингу на приклад1 вир1шення задач контролю експлуатацн cip4an: родовихц// Розвщка i розробка нафтових та газових родовйщ: Зб)рник Науков Праць 1ФДТУНГ- 1вано-Франювськ. -1995. -Вип.32. -С.39-49.

8. Кузьменко Е.Д., Анкеев С.Г., Штогрин М.В. Особливос-ri штерпретацп' грав1метричних даних методом детал1зацн при картуванш карстових утворень// Геолопя i reoxiMifl горючих копалин. № 3-4.1996. -С. 178-183.

9. Анкеев С.Г. Комп'ютерна система ршення прямих та обернених задач грав1розв1ДКИ для 2D/3D моделей складнопобудованих середовищ// Розвщка i розробка нафтових та газових родовищ: 36ipnmc Наукових Праць 1ФДТУНГ -1вано-Франювськ, -1997. -Вип.34. -С. 57-63.

10. Анкеев С.Г., Кузьменко Е.Д. Про методику комп'ютерно'1 2D/3D штерпретацп грав1метричних матер1ал1в, засновану на послщовноси екв1валентних моделей геолопчних середовищ// Розвщка та розробка нафтових та газових родовищ: 36ipHHK Наукових Праць 1ФДТУНГ -1вано-Фраишвськ, -1999.-Вип.36.-С. 45-53.

11. Оптимизация алгоритма решения обратной задачи гравиразведки в классе распределений масс/ Аникеев С.Г.; ИФИНГ. - Ивано- Франковск, 1984. -6с. - Деп. в УкрНИИНТИ 10.12.84 Т 2080 -УКр84.

12. Комплекс программ решения обратной задачи гравиразведки в классе распределения плотности в площадном варианте "Масса-3" АСИГМ "Карпаты"/ Кобрунов А.И., Аникеев С.Г., Благый И.И. / ГОСФАП СССР №50870000812, 1987. -68с.

Тезисы докладов.

13. Некоторые свойства аналитического выражения спектра гравитационного поля/ Аникеев С.Г.; Материалы III-й республиканской школы- семинара молодых ученых. г.Алушта. 25 ноября - 6 декабря. 1986 г. С. 73-74 - Деп. в ВИНИТИ, 5.11.87. Т 7768 -В87.

14. Анкеев С.Г. Про можливост! гравкацшного мониторингу// Тези науково-техшчно!' конференци професорсько-викладацького складу ушверситету нафти i газу. -1в.-Франювськ, -1995. -С.99.

15. Анкеев С.Г. Шдвищення »¡ропдност! роздшення пол1в при автоматизованж штерпретацп грав!метричних матср1ал1в// Тези науково-техшчно! конференцп професорсько-викладацького складу ушверситету нафти i газу. -1в.-Франк1вськ, -1996. -С. 121.

16. Кузьменко Э.Д., Аникеев С.Г., Керусов Э.Н., Мищенко Н.А. О прогнозной детализации сложнопостроенного разреза Игнатовского месторождения углеводородов по гравиметрическим материалам// Нафта i газ Украши. Зб1рник наукових праць (матер1али 5-oï М^жнародноУ Конференцп "Нафта-Газ Украши-98", Полтава, 15-17 вересня 1998р.) у 2-х томах-Полтава, УНТА. -1998. -Том 1. -С.384-385.

17. Geophysical data complex as the base of imaging of the mechanical-geological internal structure of the Ukrainian Carpathians/ Kuzmenko E., Starodub

G., Brych T., Anikejev S. and oth. // Abstracts of the Carpathian-Balcan Geologi Association XVI Congress. - August. 30th to September 2-nd, 1998/ Geocen University of Viienna, Austria. - P.327.

АННОТАЦИИ

Аникеев С.Г. Методика интерпретации гравиметрических материаг при произвольном строении геологических сред. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических ш по специальности 04.00.22 - геофизика. -Ивано-Франковский государственн технический университет нефти и газа, -Ивано-Франковск, 1999.

Диссертационная работа посвящена проблемам развит интерпретационного обеспечения гравиметрических методов изучен строения геологических сред, поиска и разведки полезных ископаем! Разработана методика интерпретации гравиметрических материал! направленная на достижение достоверного и детального гсоплотностнс моделирования сред. Методика предполагает применение компьютеры] технологий решения двухмерных и трехмерных обратных задач гравиметр большой размерности. Неполнота и неоднозначность априорных геоло! геофизических данных позволяют формулировать различные геологическ гипотезы о строенм сред. Разработаны методические приемы реализац гипотез в виде семейства эквивалентных геологически содержательш моделей и их геологического анализа, направленного на построен оптимальной геоплотностной модели. Представлена методика имитационно моделирования сред произвольного строения. На многочислен*!! имитационных примерах исследованы вопросы достоверности и детальное моделирования сред по разработанной методике интерпретации. Приведег практические результаты по построению двухмерных и трехмерш геоплотностных моделей геологических сред. Геологическая и экономическ эффективность методики подтверждена сопоставлением геологических сейсморазведочных данных с результатами интерпретации гравиметричесю материалов при решении широкого круга геологических задач, связанных поиском и разведкой месторождений нефти и газа (ДЦВ, Прикаспийсю впадина), с разведкой и контролем эксплуатации месторождений самороднс серы (Прикарпатье), а также с изучением блокового строения земной коры i примере Карпатского региона. Разработана компьютерная система быстро: решения прямых и обратных 2D/3D задач большой размерности (до 0.5-1 параметров). Система построена на оптимизированных алгоритм; критериального подхода к решению линейной и структурной обратных зад;

гравиметрии и методах решения прямых задач в спектральном представлении. Алгоритмы решения обратных задач устойчивы к погрешностям и к малым изменениям в исходных данных благодаря геологически содержательному способу выбора параметров регуляризации. Геогоютностные модели описываются аппроксимационной конструкцией, которая представляет собой плотную упаковку большого числа параллелепипедов (призм) малых размеров. При решении обратных задач краевые эффекты могут быть понижены за счет возможности построения ближних боковых зон. Общее быстродействие системы достигнуто за счет применения алгоритмов быстрой свертки и еффективного учета свойств дискретного преобразования Фурье. В компьютерной системе предусмотрена защита данных от случайных ошибок пользователя.

Ключевые слова: Обратная задача гравиметрии, критериальный подход, критерии оптимальности, геоплотностная модель среды, эквивалентная модель, оптимальная модель, геологическая гипотеза, имитационное моделирование, компьютерная система.

Ашкеев С.Г. Методика штерпретаци грав!мстричних матер]'ал ¡в при довшьнш будов1 геолопчних середовищ. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата геолопчних наук за спещалыпстю 04.00.22 - геоф1зика. -1вано-Франювський державний техшчний ушверситет нафти и газу, -1вано-Франк1вськ, ] 999.

Дисертацшна робота ирисвячена проблемам розвитку штерпретацшного забезпечення грав!метричних метод! в вивчення будови геолопчних середовищ, пошуку та розвщки корисних копалин. Розроблена методика хнтерпретацп грав1метричних матер1ал1В, що спрямована на досягнення в^ропдного та детального геогустинного моделювання середовищ. Методика заснована на застосуванш комп'ютерних технологий побудови посдщовностей геолопчно змютрвних екшвалентних ршгень оберненоТ задач! грав1метрн. Питания В1ропдност1 та детальноси ршлень обернених задач дослътжет на прикладах ¡мнацшного моделювання. Геолопчна ефектившеть методики обгрунтована результатами вир^шеаня ряду рЬномашгних геолопчних задач. Розроблена комп'ютерна система швидкого виршення прямих та обернених Ю/ЗП задач велико! розм1рносп (» 0.5Т06 параметров).

Ключов1 слова: Обернена задача гравшетрн, критер1альний пщхщ, критерц оптимальности, геогустинна модель середовища, екв1валентна модель, оптимальна модель, геолопчна гшотеза, гмгёацшне моделювання, комп'ютерна система.

Anikejev S. Gravity interpretation method for a composite -geological medi - Manuscript.

The thesis for a scientific degree of the Candidate of geological sciences o: speciality 04.00.22 - geophysics. - Ivano-Frankivsk state technical university c and gas, Ivano-Frankivsk, 1999.

The thesis is devoted to problems of the inteipretability developmer gravimetric methods of subsurface exploration, search and exploration for mine Gravity interpretation method has been developed aiming at achieving true detailed geodense medium modelling. The method is based on the use of comj technologies of constructing successions of geologically competent equivi solutions of gravity inversion problems. The questions of truth and detailed solut of inversion problems have been investigated by means of imitation mode examples. Geological efficiency of the gravity interpretation method is confirmc the basis of solving various geological problems. The computer system for r solution of 2D/3D gravity direct and inersion problems of very large dimensio: 0.5-106 parameters).

Key words: Gravity inversion, criterian approach, criterians of optim geodensity model of medium, equivalent model, optimum model, geol hypothesis, imitation modelling, computer system.