IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Система DV-Geo представляет собой программный комплекс, предназначенный для создания и сопровождения трехмерных геологических моделей залежей углеводородов и подсчета запасов. Геологической моделью мы называем цифровое представление реальной геологической среды на том уровне абстракции, который достаточен для решения поставленной задачи. Необходимо уточнить, что во время поиска, разведки и разработки месторождений нефти и газа мы решаем не одну, а некоторую иерархическую последовательность задач, и для их решения мы используем иерархическую последовательность моделей. Эту иерархию составляют региональные модели, поисковые модели и детальные модели природных резервуаров. Основным назначением системы DV-Geo является построение детальных геологических моделей, то есть моделей, последних в названной иерархии. Обычно эти модели касаются уже разбуренных площадей с несколькими десятками разведочных и эксплуатационных скважин. Особенностью системы DV-Geo является то, что она позволяет строить модели больших и гигантских месторождений, когда число скважин исчисляется сотнями и даже тысячами. Большая часть инструментария DV-Geo касается работы со скважинами и данными ГИС. С его помощью система решает три основные задачи. Первая задача – корреляция разрезов скважин, трассирование стратиграфических горизонтов. Вторая задача – интерпретация данных ГИС, то есть прогноз литологии, пористости, проницаемости и насыщенности на траекториях скважин. Третья задача – интерполяция скважинных данных о структуре и свойствах резервуара в пространствах 2D и 3D с использованием как детерминированных, так и стохастических методов. Что касается данных сейсморазведки, то они включаются после их интерпретации в других системах – как отражающие поверхности, поверхности нарушений и кубы атрибутов в масштабе глубин. Построенные в DV-Geo модели служат для подсчета запасов. Дальше система может выполнить пересчет полученных моделей на более крупную сетку, то есть с ее помощью можно готовить данные для программ гидродинамического моделирования. Использование DV-Geo возможно и на других этапах геологического моделирования (для построения региональных моделей, для отображения результатов гидродинамического моделирования), но примеров такого использования пока не очень много.

Программный комплекс DV-Geo может быть применен для выполнения всего цикла работ, связанных с созданием и сопровождением трехмерной геологической модели. Эти работы включают:

• Анализ и верификацию загруженных данных;

• Ручную и автоматическую корреляцию разрезов скважин;

• Интерпретацию и увязку керна;

• Интерпретацию ГИС;

• Обоснование флюидных контактов;

• Статистическое исследование данных;

• Построение структурного каркаса и 2D моделирование;

• Трехмерное литологическое и петрофизическое моделирование;

• Анализ и картирование трехмерных объектов;

• Подсчет запасов;

• Подготовку отчетной документации;

• Ремасштабирование трехмерной геологической модели для передачи в программные системы гидродинамического моделирования.

Геологическая модель в системе DVGeo представляет собой огромное число исходных и производных абстракций, в совокупности позволяющих получать вполне конкретные знания о строении природного резервуара, о его свойствах, об объеме запасов, о возможностях их извлечения и т.д. В DV-Geo реализован чрезвычайно широкий набор такого рода абстрактных объектов. В их числе (ниже дан перечень лишь основных таких объектов):

• Скважины и связанная с ними геофизическая и иная информация, включающая координаты устьев скважин, инклинометрию, кривые ГИС, результаты интерпретации ГИС, данные корреляции разрезов скважин, данные керна, данные ГИС-контроля, информацию о конструкции скважин;

• Структурные и стратиграфические поверхности, поверхности нарушений. Стратиграфические сетки. Карты поверхностей, атрибутов и подсчетных параметров, полигоны, контуры, линии нарушений, изолинии;

• Литологические и параметрические модели. Это геологические кубы, представляющие распределение в пространстве литологических типов и петрофизических параметров, необходимых для подсчета запасов;

• Гидродинамические модели. Это кубы на укрупненных сетках (и сами гидродинамические сетки), предназначенные для экспорта в программные системы гидродинамического моделирования;

• Данные добычи и результаты моделирования давлений и насыщенности во времени. Кроме геолого-геофизических данных в DV-Geo могут быть использованы данные, получаемые в ходе эксплуатации месторождения. Это различные промысловые графики, сведения о работе и назначении скважин.

Основная особенность технологии построения геологических моделей в программном комплексе DV-Geo заключается в согласованности всех форм интерпретации и представления данных:

• 1D геофизических данных на скважинах;

• 2D геологических моделей (картопостроений);

• 3D геологических моделей.

Основные функциональные возможности геологического моделирования в системе DV-Geo:

• трехмерное моделирование распространения петрофизических, литофациальных и промысловых свойств пластов на основе интерпретации скважинных данных;

• расчет карт подсчетных параметров с учетом структурных и литологических особенностей залежи;

• оперативный доступ и действенное использование исходных данных, промежуточных и конечных результатов интерпретации, опирающееся на интегрированную базу данных проекта, включающую всю информацию, связанную с разведкой и разработкой месторождения. Доступ и использование данных осуществляется при помощи большого набора интерактивных прикладных процедур;

• загрузка данных из произвольной пользовательской СУБД через интерфейс ODBC, который при помощи стандартных запросов позволяет сделать интерпретационную систему DV-Geo независимой от используемых информационных моделей. Любая геологическая информация может быть загружена в проектную базу системы, позволяющую осуществлять предварительный просмотр и фильтрацию поступающей информации;

• построение оптимальной структурно-параметрической модели залежи на основе согласованного седиментационного анализа кубов геологических параметров и сейсмических атрибутов;

• выделение объемных областей месторождений с заданными параметрами;

• детальное изучение процессов осадконакопления, формирования структур, направления сноса и т.д. на основе палеотектонического анализа;

• подготовка данных для гидродинамического моделирования с обеспечением сохранения структуры трехмерной модели и однородности свойств пласта при укрупнении 3D сетки;

• использование единого интерактивного аппарата динамического визуального анализа исходных данных и результатов интерпретации;

• создание твердых копий исходной информации и результатов интерпретации в виде разрезов и карт в заданном масштабе по принятым стандартам.

Программный комплекс DV-Geo построен на модульном принципе, то есть состоит из ядра и набора дополнительных модулей (рисунок 1). К ядру системы относится база данных, инструменты визуализации и достаточно широкий набор основных средств моделирования (центральная и левая часть схемы на рисунок 1). Дополнительные модули реализуют специальную функциональность, их наличие не является обязательным. В виде дополнительных модулей разработаны инструменты стохастического и объектного моделирования, конструирования нерегулярных сеток и некоторые другие (правая часть схемы на рисунок 1). Модульное строение позволяет организовать независимую разработку различных функциональных элементов системы. Создание новых дополнительных модулей является основным направлением дальнейшего развития DV-Geo.

Рис. 1 Структура программного комплекса DV-Geo

В поставку системы DV-Geo входят следующие программные модули:

1. Базовый модуль:

В модуле реализованы основные возможности системы DV-Geo, включающие в себя средства сопровождения базы данных проекта, загрузку-выгрузку данных, обмен данными между проектами, инструменты визуализации и манипулирования объектами проекта, встроенный калькулятор, интерпретатор встроенного языка программирования, средства организации графов обработки и очередей заданий. Модуль позволяет решать главные задачи, связанные с построением и сопровождением трехмерных геологических моделей. В число этих задач входят:

• корреляция скважин;

• интерпретация ГИС и керна;

• структурное моделирование (моделирование 2D);

• 3D литологическое и параметрическое моделирование;

• седиментационный анализ;

• геостатистический анализ;

• укрупнение сеток и ремасштабирование 3D параметров;

• создание твердых копий;

• подсчет запасов.

1. ГИС-Контроль:

Модуль позволяет организовать базу данных исследований «ГИС-Контроль» с возможностью их дальнейшей интерпретации, выявления проблем эксплуатации скважин и их площадного обобщения. Предназначен для использования на рабочих местах промысловых геологов, геофизиков и разработчиков, осуществляющих контроль над разработкой нефтегазовых месторождений.

1. Средства создания нерегулярных сеток с учетом тектонических нарушений:

Модуль позволяет создавать нерегулярные сетки с учетом тектонических нарушений и выполнять на их основе построение 2D структурных каркасов и 3D геологических моделей.

1. 3D литологическое моделирование с учетом принципиальных моделей:

Данное программное решение позволяет на основе стохастического подхода создавать трехмерные геологические модели, учитывающие информацию, заданную в виде 2D карт, которая может содержать в себе различные априорные сведения о строении моделируемого объекта.

Дополнительные средства пакета DV-Geo:

1. Средства организации распределенных вычислений для увеличения производительности при выполнении задач построения 2D и 3D моделей (DV-Cluster).

2. Библиотека разработчика дополнительных модулей DV-Geo. Библиотека включает в себя средства для разработки на языке программирования C++ дополнительных вычислительных и интерфейсных модулей, встраиваемых в систему DV-Geo.

Программная реализация системы DV-Geo основана на принципах обратно ориентированного программирования. Исходной абстракцией, из которой выводятся классы всех отображаемых объектов модели, является список. Это относится к скважинам, каротажным кривым, корреляционным отметкам, поверхностям, кубам, контурным линиям и т.д. В названный список заносятся указатели на объекты, перерисовка (перерасчет) которых должна следовать за перерисовкой (перерасчетом) объекта-держателя списка. В результате все множество объектов модели пронизывается перекрестными связями. Эти связи используются в разных процессах, в том числе и в процессе динамической визуализации. Основная идея, на которой основывается динамическая визуализация, заключается в том, что все видимые объекты разделяются на движущиеся и неподвижные. При этом объект, на который воздействует пользователь, относится к числу движущихся, а все остальные – к числу неподвижных. В процессе изменения сцены динамическая перерисовка производится только в отношении движущихся объектов. Динамическая визуализация позволяет раскрывать для зрительного восприятия огромные массивы пространственных данных, что рождает новое качество интерпретации. Даже сегодня, спустя полтора десятка лет после появления систем DV, далеко не каждая система геологического моделирования может предложить пользователю что-то подобное. Значительной инновацией в DV-Geo является подход, согласно которому все окна визуализации модели (окна 3D, 2D, электронные планшеты, и вообще все окна с графикой) являются элементами двухстороннего интерфейса. То есть пользователь может не только видеть изображение объектов, но и «трогать» видимые объекты мышью, вызывать их меню, очень часто – захватывать и перемещать. При этом в окне 3D на действия мыши отзывается тот объект, который к наблюдателю ближе. Простым и эффективным является решение, касающееся принятого в DV-Geo представления геологической модели. Ведь что такое модель? С точки зрения программиста DV-Geo. Это есть взаимосвязанное и согласованное единство всего лишь трех составных частей – файлов с реализациями объектов модели в каталогах проекта, древовидного списка тех же объектов, с которым пользователь работает в программной среде, и текстового документа, позволяющего воспроизводить названный список при загрузке модели и содержащего ссылки на файлы с реализациями объектов.

В настоящее время программная система DV-Geo разрабатывается в инструментальной среде MS Visual C++. Разработка ведется непрерывно. Процесс совершенствования программы идет на трех уровнях. Первый уровень – реализуются долговременные проекты по развитию системы, воплощающие как собственные оригинальные подходы, так и основные мировые тенденции. Второй уровень – на основании предложений пользователей вносятся отдельные нововведения в работу системы и в текущую методику геологического моделирования. Третий уровень – устраняются замеченные пользователями случаи нештатной работы системы. Версии системы обновляются практически ежемесячно. Пользователи могут самостоятельно устанавливать обновленные версии DV-Geo с сервера ЦГЭ. Процесс совершенствования DV-Geo отлажен до мелочей, но это не значит, что он сохраняется неизменным. Как раз наоборот – он тоже непрерывно улучшается, благодаря чему успешно идет в течение многих лет. Одной из недавних инновацией в сфере разработки системы DV-Geo является внедрение автоматизированного тестирования новых версий при помощи программы IBM Rational Robot. Многочасовый циклический автоматизированный тест охватывает основную функциональность системы и позволяет гарантировать ее работоспособность после внесения изменений. В настоящее время система DV-Geo находится в производственной эксплуатации примерно на сотне рабочих мест, половина из которых размещается в ЦГЭ. Для данного состава пользователей технология разработки и поддержки системы близка к оптимальной. Тем не менее, на случай значительного увеличения числа пользователей заблаговременно готовится следующая инновация – переход разработчиков DVGeo на технологию RUP с использованием инструментальных программных средств компании IBM Rational Software. Цель названной инновации – дальнейшая формализация процесса разработки программной системы, приближение в сфере разработки к мировым стандартам, упрощение включения в разработку новых специалистов – программистов, тестировщиков, инженеров по сопровождению и т.д. И как результат – повышение надежности программной системы, ускорение ее реакции на запросы большого числа пользователей.

Не вызывает никакого сомнения, что успех той или иной программной системы геологического моделирования на рынке определяется ее качеством. Системы низкого качества (пусть даже дешевые) на таком ответственном и дорогостоящем производстве никому не нужны. Но верно и обратное. Объем ресурсов, направляемых на повышение качества системы, напрямую зависит от ее успеха на рынке. Для системы, только выходящей на широкий рынок, получается замкнутый круг. Разорвать этот круг могут или сверх усилия разработчиков, или четкая инвестиционная программа. Так вот, первое – это традиционный подход, второе – инновация. Перечислим решения, принимаемые в ЦГЭ с целью продвижения DV-Geo:

• Контракты, связанные с покупкой системы DV-Geo, всегда являются долговременными, то есть предусматривают поддержку системы в течение многих лет. Гарантией их исполнения является авторитет ЦГЭ и десятилетняя практика широкого использования DV-Geo внутри ЦГЭ;

• Во многих случаях контрактам предшествует период тестового опробования (до шести месяцев) системы на рабочих местах и на материалах заказчика. Тестовое опробование производится с участием специалистов ЦГЭ. Решение о покупке DV-Geo заказчик принимает после того, как убеждается в высоком качестве получаемых результатов;

• Программный комплекс DV-Geo может быть передан заказчику вместе с готовым проектом, выполненным в DV-Geo в произ- водственном подразделении ЦГЭ. Возможен и альтернативный вариант - исполненный в DV-Geo проект передается заказчику в формате другой системы, по его выбору;

• Продвижение системы DV-Geo сопровождается обучением специалистов компаний. Обучение включает ознакомление пользователей с передовыми методиками геологического моделирования и лучшими примерами из мирового опыта. Практикуется выездное обучение на рабочих местах заказчика. Стандартная продолжительность обучения для специалистов – пять рабочих дней;

• Постоянно упоминается, что в силу своей специфики (модульной структуры, открытости исходного кода, открытого строениямодели) система позволяет разрабатывать новые методики моделирования. Рабочее место с установленной системой DV-Geo пригодно не только для производственных, но и для научно-исследовательских работ. Разработчики DV-Geo рассматривают наиболее опытных пользователей как своих соавторов;

• Система DV-Geo бесплатно устанавливается в университетах для обучения студентов, аспирантов и выполнения НИР. Специалисты ЦГЭ в течение ряда лет преподают геологическое моделирование на основе DV-Geo в двух московских университетах – МФТИ и РГГРУ;

• Методические материалы и учебные пособия для пользователей DV-Geo являются бесплатными и доступны через сайт www.cge.ru. Названные материалы всегда содержат разделы, направленные на расширение кругозора и повышение квалификации пользователей – отдельные теоретические вопросы, описания наиболее интересных реальных примеров. Тем самым разработчики DV-Geo восполняют недостаток специальной литературы.

• Система DV-Geo регулярно демонстрируется на специализированных выставках и презентациях в России и зарубежом. Разработчики DV-Geo выступают с докладами на научных конференциях. Сотрудники ЦГЭ участвуют в организации научных конференций SPE, EAGE, ЕАГО в Россиии зарубежом. ЦГЭ спонсирует научные конференции в России и зарубежом.

Меры, перечисленные выше, касаются продвижения DV-Geo как самостоятельного программного продукта. Одновременно следует сказать о том, что программная система DV-Geo входит в состав модулей открытой платформы TimeZYX-Пересвет. Последняя мера нацелена на сборку полной линейки отечественных программных прдуктов от обработки сейсмических данных до гидродинамического моделирования. Инициатором разработки платформы TimeZYX-Пересвет является Национальный центр развития инновационных технологий (НЦ РИТ).

Список используемых источников

1. Кашик А.С., Билибин С.И., Гогоненков Г.Н., Кириллов С.А. Новые технологии при построении цифровых геологических моделей месторождений углеводородов // Технологии ТЭК, 2003, №3.

2. Ларин Г.В., Эффективный компьютерный инструментарий геолога и геофизика при изучении нефтегазового месторождения // Геофизика, 2010, №3, с. 3-15.

3. Гогоненков Г.Н., Ковалевский E.В. Системы геологического моделирования семейства DV // Нефтяное хозяйство, 2007, № 10, c. 52-54.

4. Перепечкин М.В., Билибин С.И. Технологии использования принципиальных моделей при проведении этапа литологического моделирования залежи углеводородов в программном комплексе DV-Geo // Геоинформатика, 2007, №1.

5. Билибин С.И., Перепечкин М.В., Юканова Е.А., Технология построения геологических моделей залежей углеводородов в программном комплексе DV-Geo при недостаточном наборе исходных данных // Геофизика, 2007, №4, с. 191-194.

6. Гогоненков Г.Н., Ковалевский Е.В. DVGeo, DV-Discovery, DV-Seisgeo - системы геологического моделирования, разработанные в России «Недропользование XXI век», № 4, 2007.

7. Гогоненков Г.Н., Ковалевский E.В. Системы геологического моделирования семейства DV «Нефтяное хозяйство», № 10, 2007.

Код для цитирования: Скопировать