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 MSOffiсe (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.