Использование математических методов, моделирования и ЭВМ в поисково-разведочном процессе.

Возрастающие с каждым годом объемы геологической информации в усложняющихся геологических условиях проведения поисково-разведочных работ в настоящее время уже не могут быть переработаны без ЭВМ.

При использовании ЭВМ первоочередной задачей является выбор объекта исследования и правильное выделение его в природной нефтегазогеологической мегасистеме.

Выбор объекта определяется в зависимости от места, которое он должен занимать в процессе поисково-разведочных работ, и его целевой установки. Например, если необходимо определить сравнительные перспективы мало изученной нефтегазоносной области (региональная стадия), то объектом исследования будет эта область, а «внешним» фоном объекта – нефтегазоносная провинция, в которой она расположена. Если опоисковывается местоскопление, значит оно является объектом исследования, а «внешним» фоном – зона нефтегазонакопления и окружающая территория, где расположена эта зона. Выбранный объект представляется в виде системы с входящими в нее подсистемами, внутренними и внешними прямыми и обратными связями.

Проведение и управление поисково-разведочными работами также требует системного подхода и применения математических методов и ЭВМ как для обработки огромного объема получаемой информации, так и для решения научных и производственных задач при поисках и разведке нефти и газа. Применение ЭВМ при поисково-разведочных работах развивается в трех основных направлениях:

- автоматизированный сбор и обработка информации, т.е. создание информационных систем, обеспечивающих эффективное исследование недр и управление поисково-разведочными процессами;

- решение исследовательских и практических задач по изучению геологического строения, нефтегазоносности недр и выявлению скоплений нефти и газа;

- оперативное управление поисково-разведочным процессом.

При создании информационных систем особое внимание уделяется оценке качества собираемой информации и достоверности получаемых результатов.

Составление геологических карт на ЭВМ – наиболее значительное достижение в области использования компьютеров в поисково-разведочном процессе. В 60 – 70-х годах эти задачи решались главным образом на основе трендовых геологических методов анализа (тренд-анализа) (Д. Девис, 1977).

Цель тренд-анализа – выделение трех составляющих из первичных данных: региональной составляющей (собственно тренда); локальных составляющих (геологические особенности); случайных ошибок. Наиболее распространенным методом анализа является тренд-анализ геологических поверхностей.

В последние годы появились новые математические методы анализа геологических поверхностей, которые в отличие от тренд-анализа не выделяют составляющих, а исходя из предположения, что все данные свободны от ошибок, описывают искомую геологическую структуру.

Наиболее важным являются методы двойных рядов Фурье; бикубических сплайнов поверхностей; описания поверхностей различными модификациями крайгинга.

Метод двойных рядов Фурье был разработан и описан в ряде работ Д. Робинсона с соавторами для выявления закономерностей складкообразования. Недостаток метода – необходимость использования регулярной сетки данных, получение которой из нерегулярно расположенных данных может привести к существенным ошибкам и смещениям. Сплайн поверхности используют при решении различных геологических задач, особенно для описания непрерывных структур. Однако в отличие от метода двойных рядов Фурье, который выявляет только геологические структуры и уточняет закономерности складкообразования, сплайн-поверхности, получаемые после перехода от нерегулярной сетки данных к регулярной, не могут трактоваться как пригодные к точному структурному анализу. Этот метод в дальнейшем может получить большое распространение, если будут преодолены математические трудности по созданию бикубических сплайн-поверхностей для нерегулярно расположенных данных.

Г.Матерон развил методы взвешенных скользящих средних, разработанные Криге (1966), до ряда универсальных способов, которые обычно называют крайгингом. Некоторые исследователи используют крайгинг для создания структурных карт пластов (Р.Семпсон, 1975; Р.Олеа, 1975).

Как тренд-анализ, так и три дополнительных вида поверхностного приближения предполагают непрерывное изменение по исследуемой площади, в то время как на практике во многих случаях складки осложнены нарушениями, которые пока не могут быть отражены при использовании всех перечисленных методов картирования.

Другое значительное достижение применения ЭВМ в поисково-разведочных работах на нефть и газ – цифровая обработка сейсмических данных, приведшая к значительному улучшению стратиграфических исследований, интерпретации и картированию трехмерных сейсмических данных.

При анализе данных можно выделить две основные задачи: конструирование новых признаков и описание одних признаков через другие.

К задачам описания относятся такие, в которых необходимо одни признаки рассматриваемых объектов выразить в терминах других признаков.

К задачам конструирования относятся такие, в которых из существующих признаков строят результирующие. С теоретической точки зрения, результаты конструирования дают новые термины, более компактно описывающие изучаемое явление, чем исходные.

Третье направление использования ЭВМ — управление геологоразведочными работами — относится к разряду информационного управления, т.е. базируется на результатах геологоразведочных работ и связано с решением информационно-логических и функциональных задач, учитывающих большой объем геолого-геофизической и технико-экономической информации.

Региональный этап