Современные тенденции развития программных средств поддержки интерпретации каротажа и керна

Современные тенденции развития программных средств поддержки интерпретации каротажа и керна и направления развития системы ПАНГЕЯ

Еникеев Б.Н., Охрименко А.Б., Резванов Р.А. ЗАО ПАНГЕЯ 

Аннотация

Рассматриваются некоторые современные тенденции развития систем поддержки интерпретации каротажа и решения предлагаемые при этом в Пангее. Излагаются особенности строения системы и опыт ее использования. 

Введение

Под интерпретацией (в достаточно широкой постановке) уместно подразумевать процесс и результат гармонизации полученных данных и профессиональных знаний по определенным (обоснованным в рамках профессионального сообщества) правилам, с целью достижения понимания изучаемых объектов и процессов и получения числовых оценок параметров отвечающих им моделей. 

Данный доклад посвящен особенностям текущего состояния реализации программного обеспечения для поддержки процессов интерпретации и особенностям участия разработчиков, исследователей и интерпретаторов в процессе совершенствования процедур интерпретации с ориентацией на содержательные аспекты.. 

Рис1. Отличие интерпретации от обработки в многоальтернативности и настраиваемости.

Описание метода. 

Приведенное определение интерпретации заведомо включает в себя как ее многоальтернативность, так и наличие средств настройки параметров и работы с профессиональными знаниями. 

И хотя в рамках развиваемой в ПАНГЕЕ-ГИС идеологии обработки данных ГИС и керна решается широкий круг вопросов ниже мы остановимся в первую очередь на концептуальных. 

Основным отличием ряда cовременных алгоритмических и программных решений, разрабатываемых в последние годы, является их ориентация на глубокую, многоальтернативную интерпретацию, основанную на применении последних достижений в области петрофизического моделирования (как в России, так и на Западе), применении межрегиональных сопоставлений и учета литологических и палеогеографических реконструкций (там, где они имеются). 

Такой подход идеологически близок к развиваемому в Пангее и руководимому М.М.Элланским направлению в петрофизическом моделировании и количественной интерпретации данных керна, каротажа и опробования, в рамках которого разработана конструктивная система петрофизических взаимосвязей, подтвердившая свою эффективность для широкого класса объектов, и отличается (в первую очередь) масштабами адаптации результатов, полученных вне России, и наличием специально приспособленного к использованию многоальтернативного подхода программного обеспечения. 

Сама по себе идеология петрофизического обоснования включает в себя обширный круг вопросов. Ниже проиллюстрирован ряд базовых концептуальных тезисов, на которых основана излагаемая в докладе идеология. 

Последовательная реализация изложенных положений и анализ существующего состояния и тенденций развития систем поддержки интерпретации каротажа и общих тенденций развития систем поддержки человеческой интеллектуальной деятельности приводит нас к излагаемым ниже положениям.

Полнофункциональные средства обработки и поддержки интерпретации данных каротажа и керна должны удовлетворять некоторым требованиям:

1. наличие обширного набора петрофизических моделей (в них должны быть теперь включены наиболее распространенные и обоснованные версии петрофизических моделей) и средств помощи к ним;

2. присутствие эффективных методов решения систем петрофизических моделей (применяются оптимизационные алгоритмы с возможностями настройки их на уровень ошибок применительно к разным литотипам);

3. наличие современных алгоритмов статистической обработки (включая кластерный анализ и нелинейную регрессию);

4. наличие средств полуавтоматичеcкой настройки моделей на конкретные условия (общие и частные методы настройки всех или части коэффициентов моделей);

5. присутствие средств моделирования разреза и тестирования моделей и алгоритмов (при разном уровне их зашумленности);

6. дружелюбный пользовательский интерфейс c интерактивной визуализацией (цветная интерактивная графика с динамической связью планшетов, плотов и матричных плотов);

7. получение и учет ошибок измерений и последующей обработки в ходе процесса интерпретации;

8. удобство средств пополнения и включения новых петрофизических моделей (интерпретатор cкриптов и поддержка библиотек cкриптов);

9. наличие методов поддержки петрофизического обоснования по данным лабораторных анализов керна путем последовательного анализа и рассмотрения совокупности альтернативных петрофизических моделей; 

10. простой интерфейс с программами типа MS Offiсe (связь с Excel, Word, Paint);

11. эффективная поддержка простейших интернет форматов (как HTML и XML так и GIF и JPEG) и средств создания и пополнения гипертекстовых отчетов и петрофизических справочников;

12. присутствие средств поддержки выявления, обобщения и накопления знаний и групповой работы (включая и средства полнотекстового поиска);

13. многоскважинная обработка.

Результаты рассмотрения cтепени выполнения этих требований в современных системах легко могут быть сведены в матрицу, что из этических соображений правильнее предоставить как самостоятельное упражнение для всех заинтересованных читателей. 

Почти все эти моменты в той или иной мере могут быть учтены, но в ходе технологизации может ускользнуть главное – принципиальный для многоальтернативного подхода вопрос cинтеза критериев для выбора альтернатив (эмпирических данных для этого всегда недостаточно). Большая часть петрофизических взаимосвязей естественно укладывается в единую морфологическую схему, адекватную некоторой герменевтической схеме (можно рассматривать ее как оптимизационную) интерпретации. Смысл петрофизического обоснования при этом состоит в адекватном задаче сочетании эмпирических и теоретических представлений. Перечислим эти критерии

Теоретическая морфология:

1) выбор и задание внешних Y (измерения) и внутренних X (отражающих состав и строение пород) переменных;

2) поиск в корпусе петрофизических знаний или построение их теоретических взаимосвязей;

3) анализ по внеэмпирическим критериям (фильтрам на граничные условия и асимптоты);

4) обобщение (на иные переменные и свойства); 

5) кросс-анализ и выдвижение гипотез;

6) выбор наиболее адекватных соотношений с использованием методических полигонов.

Эмпирическая морфология:

1) разведочный анализ и исключение ошибок в данных;

2) эскизный визуальный анализ взаимосвязей и выбор наиболее тесных и устойчивых;

3) выбор критериев оценивания;

4) регрессионный и кластерный анализ (включая многомерные смесей и FCM);

5) факторный и нелинейный регрессионный анализ;

6) применение нейросетевых технологий;

7) работа по 'историческим полигонам';

8) формирование cводных таблиц по разным объектам с разными условиями седиментации и эпигенеза;

9) сопоставление оценок и коэффициентов по разным объектам;

10) типологизация зависимостей с использованием предшествующего опыта работ;

11) определение условий применимости и рекомендаций в виде справочников;

12) тестирование рекомендаций на новом объекте;

Все эти процедуры наряду с традиционными вкладываются в достаточно глубоко разрабатываемую в последние годы идеологию работы с эпистемическими и онтологическими знаниями. Полная их реализация представляет серьезные трудности, но разработчики ПАНГЕИ реализуют многие этапы. Более полно принципиальная схема новой версии ПАНГЕИ-ГИС приведена на блок-схеме. 

      

К числу ее дополнительных особенностей можно отнести профессионально развитые средства статистической обработки, повсеместно применяемые алгоритмы нелинейного оценивания, интерпретаторы скриптов с поддержкой их петрофизического обоснования. Особый интерес представляет многоскважинная интерпретация с использованием инструментария ПАНГЕИ. Как пример приводится исследование поведения пластов АС10-АС12 в зоне клиноформного строения. Методы БК и ГК для классификации выбраны исходя из задачи прослеживания изменения мощности песчанистых и глинистых частей указанных пластов. Программу Классификация применима, как полуавтоматический вариант межскважинной корреляции, когда интерпретатор получает с одной стороны, возможность выделять требуемое количество объектов, а с другой, получает определенное представление о соответствии этих объектов друг другу по исследуемому профилю скважин. В рамках развиваемой идеологии Классификация является удобным инструментом в руках интерпретатора геолого-геофизической информации, а окончательное решение о соответствии классов и объектов друг другу принимает он сам.