Представлення та перетворення інформації в цифровій техніці

Застосування обчислювальної техніки в геофізичних дослідженнях свердловин

Кафедра геофізичних досліджень свердловин

Федак І.О. Застосування обчислювальної техніки в геофізичних дослідженнях свердловин: Конспект лекцій. – Івано-Франківськ: Факел, 2008. - 126 с.

Конспект лекцій розроблений у відповідності з робочою програмою дисципліни та навчальним планом підготовки фахівців за спеціальністю “Геофізика”. Може бути використаний студентами денної та заочної форм навчання.

Конспект лекцій присвячений питанням застосування обчислювальної техніки і цифрових технологій для забезпечення запису даних ГДС, автоматизації процесу каротажу, передачі геофізичної інформації, автоматизації процесу її обробки та інтерпретації, зберігання та архівування великих масивів геофізичних даних, проведення наукових досліджень, пов’язаних з пошуком та розвідкою покладів нафти і газу.

Забороняється тиражування та розповсюдження

		стор.
	Вступ
	Електронно-обчислювальні машини (ЕОМ)
1.1	Представлення та перетворення інформації у цифровій техніці
1.1.1	Системи числення
1.1.2	Перевід чисел із однієї системи числення в іншу
1.2	Робота електронно-обчислювальних машин
1.2.1	Розвиток обчислювальної техніки
1.2.2	Архітектура та принципи роботи ЕОМ
1.2.3	Мікропроцесор
1.3	Загальний огляд операційних систем
1.3.1	MS DOS
1.3.2	Norton Commander
1.3.3	Windows
1.3.4	Linux
	Реєстрація, передача та зберігання геофізичних даних
2.1	Представлення геофізичних даних в цифровій формі
2.1.1	Квантування геофізичних вимірювань
2.1.2	Теорема Котельникова
2.1.3	Стискання цифрових даних акустичного каротажу при передачі по каротажному кабелі
2.1.4	Визначення фактичної глибини під час реєстрації геофізичної інформації
2.2	Програми цифрової реєстрації геофізичних даних
2.2.1	Програмно-апаратурний комплекс “Фозот-3”
2.2.2	Програмно-апаратурний комплекс “Мега”
2.3	Цифрові технології передачі даних
2.3.1	Принципи функціонування модему
2.3.2	Види модуляції
2.3.3	Стандарти і протоколи
2.3.4	Принципова будова модема
2.4	Банки промислово-геофізичної і суміжної геолого-геофізичної інформації; зберігання та архівування геофізичних даних
2.4.1	Концепція державного зберігання промислово-геофізичної і суміжної геолого-геофізичної інформації
2.4.2	Засоби запису та зберігання геофізичних даних
2.4.3	Архівування геофізичних даних
	Обробка та інтерпретація геофізичної інформації засобами ЕОМ
3.1	Обробка геофізичної інформації засобами ЕОМ
3.1.1	Геофізичні редактори
3.1.2	Попередня обробка цифрових даних ГДС на ЕОМ
3.1.3	Прив’язка даних каротажу за глибиною
3.2	Інтерпретація геофізичної інформації засобами ЕОМ
3.2.1	Загальна характеристика програм інтерпретації геофізичної інформації
3.2.2	Особливості і задачі інтерпретації на ЕОМ
3.3	Комп’ютерний підхід до вирішення задач ГДС
3.3.1	Постановка задачі
3.3.2	Розробка математичної моделі
3.3.3	Розробка дискретної моделі
3.3.4	Алгоритмізація
3.3.5	Програмування
3.3.6	Відлагодження і тестування
3.3.7	Проведення розрахунків та обробка результатів на ЕОМ
	ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Дисципліна “Застосування обчислювальної техніки в ГДС”, вивчається студентами протягом 7-го семестру. Предмет дає студентам загальне уявлення про можливості застосування обчислювальної техніки в ГДС, знання по застосуванню такої техніки на виробництві та потенційні можливості використання цифрової техніки і технологій для виробничих та наукових потреб геофізики.

– забезпечення цифрового запису даних ГДС з використанням сучасних технологій;

– передачі геофізичної інформації на базу для попередньої обробки та інтерпретації;

– автоматизації процесу обробки та інтерпретації геофізичної інформації;

– зберігання та архівування величезних масивів геофізичних даних;

– використання можливостей комп’ютерної техніки в наукових цілях.

Забезпечення цифрового запису даних ГДС з використанням сучасних технологій.

Це зокрема, використання старих аналогових приладів, які ще широко застосовуються на виробництві, з кодуванням інформації на поверхні із використанням анологово-цифрового перетворювача та програм цифрової реєстрації даних ГДС. Робота сучасних приладів з вмонтованими мікропроцесорними системами, які або передають цифрову інформацію по кабелю на цифрову станцію, або проводять запис безпосередньо в пам’ять мікропроцесорної системи (так звані автономні геофізичні прилади, які можуть спускатись у свердловину на бурових трубах і вести запис безпосередньо під час буріння). Автономні прилади як правило застосовуються у горизонтальних свердловинах або у свердловинах з великим кутом нахилу, в яких проводиться добурювання невеликого інтервалу з метою розкриття продуктивного горизонту. Запис цифрової інформації на спеціальну плату пам’яті у приладі, чи передача цифрової інформації по кабелю на поверхню дозволяють уникнути спотворення інформації, яке існує при аналоговій передачі геофізичного сигналу на поверхню. Безперечною є необхідність цифрового запису геофізичної інформації взагалі. Оскільки подальші операції відображення каротажних кривих, їх попередня обробка та інтерпретація тісно пов’язані з сучасними цифровими технологіями.

Важливою перевагою застосування цифрової техніки є автоматизація самого процесу каротажа. Інтерфейс програм цифрової реєстрації геофізичних даних допомагає оператору уникнути прикрих помилок невірного заживлення свердловинних приладів, клопіткого процесу ручного виставлення масштабів. Візуалізація на дисплеї каротажних кривих в процесі реєстрації спрощує контроль оператора за процесом реєстрації. Сучасні каротажні станції також полегшують контроль за дотриманням постійної швидкості руху свердловинного приладу та натягом каротажного кабеля, що забезпечує високу якість геофізичного матеріалу та дозволяє уникнути аварійних ситуацій, які в кращому випадку приведуть до збільшення часу каротажу, а в гіршому випадку до значних матеріальних витрат підприємства, яке виконує геофізичні дослідження.

Передача геофізичної інформації на базу для попередньої обробки та інтерпретації.

Сьогодні успішність геофізичного підприємства дуже залежить від швидкості його роботи. Першою ланкою в цьому процесі є швидкість передачі геофізичної інформації на базу для попередньої обробки та інтерпретації і видачі замовнику заключення. І тут не обходиться без цифрових технологій. Найшвидше, звичайно, інформацію можна передати по комп’ютерній мережі або за допомогою модемного зв’язку (по телефонним лініям, радіомодему) чи по супутниковому зв’язку.

Наявність комп’ютерних мереж на вітчизняних свердловинах є на даний час неможлива (з економічних міркувань і з міркувань слабого розвитку вітчизняних комп’ютерних технологій в галузі нафтогазовидобутку). Передача інформації по каналах супутникового зв’язку є надто дорогою. Хоча в скрутні моменти, коли матеріал є терміновим цей спосіб все ж використовується. Широко застосовуваним є метод модемного зв’язку з використанням звичайних телефонних мереж. У зв’язку з низькою якістю вітчизняних телефонних мереж, наявністю старих аналогових телефонних станцій, модемний зв’язок використати з повною ефективністю не вдається.

Більшість матеріалів передається на базу на магнітних носіях. З часом будуть використовуватись і надійніші носії – компакт-диски, оскільки надійність носія в цьому випадку відіграє вирішальну роль.. Технологія компакт-дисків CD-RW (з можливістю багаторазового запису) уже широко застосовується в інших галузях.

Автоматизація процесу обробки та інтерпретації геофізичної інформації.

Зважаючи на те, що нафтові підприємства сьогодні працюють в ринкових умовах з жорсткою конкуренцією, для виконання геофізичних робіт очевидною стає необхідність:

– швидко обробляти зареєстрований матеріал і проводити всебічний його аналіз;

– з високим степенем точності і повноти інтерпретувати дані ГДС;

– видавати замовнику змістовну геофізичну інформацію в презентабельному вигляді.

І тут на допомогу знову приходять комп’ютерні технології. Треба зауважити, що деякі процедури взагалі неможливі без застосування ЕОМ. Це пов’язано з великими масивами даних, які обробити вручну дуже важко, із застосуванням складного математичного апарату для аналізу та інтерпретації геофізичних даних, та ін..

Розроблено вже багато програм-редакторів, які дозволяють швидко та якісно проводити попередню обробку каротажних кривих. Така обробка, в порівнянні з ручною, є точніша і повніша. Ще одним позитивним моментом, який впливає на якість цієї операції є виключення суб’єктивного фактора інтерпретатора, який обробляє матеріал. Але успішність використання програм-редакторів багато в чому залежить від уміння інтерпретатора кваліфіковано використовувати їх. Те ж саме можна сказати і про програми комплексної чи попластової інтерпретації.

Відмінністю є те, що такі програмні комплекси є набагато складнішими від програм-редакторів і вимагають від інтерпретатора не тільки хорошого володіння програмою, але й володіння знаннями по спеціальності. Недоліками таких програмних комплексів є їх недосконалість. Постійно йде удосконалення старих комплексів, розробка нових, сучасних. Але існування різних методик інтерпретації, які до того ж мають свої особливості на різних родовищах, існування неформалізованих процедур, які базуються на кваліфікації і досвіді інтерпретатора, та інших тонкостей не дозволяють створити досконалу програму інтерпретації данихГДС.

Зберігання та архівування масивів геофізичних даних.

Ще однією нішею, яку завоювали цифрові технології, є зберігання величезних масивів даних. І не просто зберігання, а зберігання в зручній для користувача формі і забезпечення швидкого доступу до будь-якої інформації, можливість маніпулювання масивами даних для відповідного сортування з метою проведення всебічного і глобального аналізу, що дозволяє приймати правильні управлінські рішення.

Використання можливостей комп’ютерної техніки в наукових цілях.

Оскільки обмеженість запасів вуглеводнів вимагає застосування оптимальних режимів їх видобутку, геофізична інформація якраз і є тим єдиним джерелом, використовуючи яке проводиться планування розробки родовищ. Загальний результат залежить від повноти і точності геофізичних даних. Наукові дослідження в галузі геофізики дозволяють зараз експлуатувати родовища з максимальною віддачею. А в майбутньому актуальність наукових розробок стане ще більшою. І всі вищезгадані задачі та проблеми неможливо ефективно вирішувати без застосування обчислювальної техніки. А якщо зважити на те, що за допомогою сучасних ЕОМ можна проводити моделювання різних процесів у свердловинах, що є значно дешевше за фізичне моделювання, а в деяких випадках є єдиним можливим способом, то можна сподіватись на розробку новітніх, високоефективних методів дослідження свердловин.

Стрімкий розвиток обчислювальної техніки та технологій в майбутньому повинен привести до розробки принципово нових видів геофізичної апаратури – компактнішої, універсальнішої, точнішої, побудованої на нових принципах і з новими можливостями.

Тому цей курс, крім знань і навиків по застосуванню існуючої цифрової техніки та програмного забезпечення, дає ще й базові знання по сучасним цифровим технологіям, що дозволить студенту в процесі навчання проявити свої творчі здібності, а в майбутньому стати інженером, який зможе використовувати свої знання на практиці та буде спрямовувати свої зусилля на розвиток передових технологій.