Объектно-ориентированная технология создания сейсмогеологических моделей в отраженных и рассеянных волнах

Рассмотрим проблему повышения информативности сейсморазведки в контексте комплексного, совместно с другими геолого-геофизическими методами, использования архивных и вновь получаемых данных для новых знаний о строении локальных геологических объектов. Объектно-ориентированный подход к обработке сейсморазведочных данных был описан О.К. Кондратьевым (1998). Представленные в настоящей статье результаты базируются на опыте использования объектно-ориентированной технологии построения моделей геологических сред (Гольдин и др., 2004; Поздняков, 2005; Поздняков, Кабанов, 2005).

Основные элементы объектно-ориентированной технологии (ООТ) схематично изображены на рис. 1. Таких элементов четыре: 1 – система обработки и интерпретации, включая подсистему объектно-ориентированных фокусирующих преобразований сейсмограмм; 2 – система специализированных реляционных баз данных; 3 – система создания и поддержки электронных архивов; 4 – объектно-ориентированная географическая информационная система (ОО-ГИС), включая информационно-поисковую подсистему управления выделенными потоками данных. В качестве базовой ООГИС может применяться система «СОТО» (Бондарь и др., 2002). В системе обработки и интерпретации (1 элемент) ключевую роль играют процедуры, разработанные на основе алгоритмов фокусирующих (F-) преобразований сейсморазведочных данных. Объектно-ориентрованные F-процедуры построения изображений геологической среды в отраженных и рассеянных волнах являются надежным инструментарием геофизика при формировании и анализе сейсмических атрибутов (Поздняков, Кабанов, 2005). Остановимся более

Система обработки и интерпретации

Объектно-ориентированная подсистема

Рис. 1. Основные элементы объектно-ориентированной технологии подробно на трех остальных элементах, составляющих единую объектно-ориентированную технологию.

Известно, что геолого-геофизическое информационное пространство по своей сути изначально разнородно по структуре и объему данных. При этом наибольший объем и прирост информации традиционно дает сейсморазведка. Для эффективного применения компьютерных технологий обработки геолого-геофизических данных необходимо иметь максимально структурированные по определенным логическим принципам информационные блоки (информационные подмножества). Это может многократно повысить скорость доступа к информационному пространству. При использовании разнородных данных в информационном пространстве могут возникать «проблемы совместимости». При работе с таким информационным пространством следует учитывать ряд необходимых требований: наличие типовых и, по возможности, недорогих аппаратных средств; минимизация трудозатрат на администрирование и техническую поддержку; полноценное и логичное описание объектов; удобный и простой интерфейс.

Сейсморазведочную информацию можно условно разделить на две составные части – содержательную и описательную (Худяков и др., 2002). Содержательная часть, большая по объему, включает зарегистрированные сейсморазведочной аппаратурой данные, схемы отстрела профилей, поэтапные и итоговые результаты обработки и интерпретации и т.п. данные. Описательная часть включает в себя: данные о планово-высотном положении (координатах) пикетов сейсмических профилей; характеристики и описание методики проведения полевых работ и условий регистрации; геофизические отчеты и рапорты оператора. К описательной части также относится информация о выделенных в результате обработки и интерпретации волновых образах нефтегазоперспективных объектов. На основе такого подхода сейсморазведочную – 420 – информацию можно разделить на два типа: данные, которые можно зафиксировать в жесткой структурированной («табличной») форме; данные, имеющие неделимую структуру, которые удобно хранить как архивные объекты в электронном архиве.

Разрабатываемая технология создания сейсмогеологических моделей базируется на использовании трех основных информационных потоков. Первый поток данных представляет собой собственно материалы полевых работ, сгруппированные в виде совокупности позиционных сейсмограмм. Эти данные имеют большие объемы и хранятся в неструктурированном виде. Второй информационный поток представляет собой результаты постобработки. Основной единицей информации этого потока выступает временной разрез вдоль сейсмического профиля. Временной разрез является неструктурированной неделимой информационной матрицей, которая содержит, в том числе, и волновые образы локальных геологических объектов. Третий поток данных порождается на этапе интерпретации. Здесь аккумулируется информация о выделенных сейсмогеологических моделях, а также многопараметрическое описание локальных объектов, полученное другими геолого-геофизическими методами исследования.

Многовидовая структура данных требует применения оптимизационного подхода к проектированию архитектуры единого информационного пространства. Структурированные, поддающиеся формализации данные о геологических объектах удобно хранить в специализированных реляционных базах данных, например базе данных «сейсморазведка» (Поздняков и др., 2003). Систему баз данных целесообразно организовывать по принципам файл-серверной архитектуры, когда информация представляется набором файлов с определенной фиксированной структурой. При этом связь между атрибутивной и пространственной информацией устанавливается с помощью уникального идентификатора объекта и жестко привязана к реляционной базе данных. Данные, не поддающиеся структурированию, а также информацию, представленную в виде растровых копий, целесообразно регистрировать как архивные объекты и хранить на внешних магнитных носителях в специальном электронном архиве. Описание архивных объектов фиксируется в индексной базе данных архива, которая в свою очередь жестко связана с основной реляционной базой данных. Сводное описание всех составных частей единого информационного пространства реализовано в виде базы метаданных. Следует отметить, что практически все популярные системы обработки и интерпретации геолого-геофизической информации имеют закрытую архитектуру. Логичным объединяющим инструментарием для интегрирования сложно организованных объектов с любой другой пространственно распределенной фактографической информацией и внешними базами данных может и должна служить ООГИС. Объектно-ориентированный принцип построения моделей информационного пространства наиболее полно реализует описание и наследование свойств выделенных классов объектов (Худяков и др., 2002). Более подробно организация ООГИС и технологии построения многомерных моделей локальных объектов описаны ниже.

Основными принципами формирования ООГИС-проектов являются: абстрагирование, инкапсуляция, модульность, иерархичность, типизация, параллелизм и сохраняемость данных. Каждый из этих принципов сам по себе не нов, но впервые они применены в совокупности к результатам фокусирующих преобразований сейсмических волновых полей. Объектноориентированные принципы организации данных в ООГИС делают акцент не столько на общих свойствах объектов, сколько на их положении в некоторой сложной иерархической схе- – 421 –

Рис. 2. Пример создания фрагмента модели (OLE-объект)

ме (классификации), на взаимоотношениях и взаимосвязях объектов. При этом ООГИС позволяет оптимизировать работу пользователей с различным уровнем доступа к информационным ресурсам как по структуре данных, так и по выполняемым операциям в рамках единой модели геологической среды.

Следует особо отметить, что создание интегрированных проектов можно реализовать как на уровне построения интерфейсов c использованием технологий OLE, COM (рис. 2), так и в результате разработки новых оригинальных инструментальных средств ООГИС.

Формализованное описание структуры классов объектов сейсмогеологической модели в общем виде показано на рис. 3. В качестве примера на рис. 4 приведена структура класса объектов «локальный рассеивающий объект» («ЛРО»). В геоинформационной модели может одновременно существовать множество других классов объектов различной сложности, в том числе «сейсмический профиль», «скважина», «флюиды», «керн» и т.п. В рамках заданного проекта класс объектов «ЛРО» имеет сложную структуру и представляет собой набор атрибутов субсейсмического масштаба, связей и операций, установленных (выделенных) в результате применения фокусирующих преобразований волновых полей. В практике создания геологогеофизических моделей нефтегазовых месторождений класс объектов «ЛРО» описывает но -вые геологические объекты с уникальными свойствами. С помощью скользящих интерференционных F-систем можно «рассматривать» модель геологической среды под разными углами – 422 –

Рис. 3. Структура классов объектов сейсмогеологической модели

Рис. 4. Структура класса «Локальный рассеивающий объект»

фокусирования. Это позволяет, например, получать изображения среды в различных диапазонах спектра либо с любыми другими атрибутами сейсмической записи. При этом изображение локального рассеивающего объекта будет устойчиво идентифицироваться на полученных селективных (по апертуре сейсмического сноса или углу наклона) разрезах. Локальные волновые образы субсейсмического масштаба в комбинации с данными других классов объектов позволяют интерпретатору составить более полное представление о строении геологической среды, что в конечном итоге повышает качество принятия решения при нефтегазопоисковых исследованиях.

При наличии больших объемов информации и поточной схеме обработки сейсморазведочных данных зачастую возникает необходимость многократного обращения к ранее полученным данным в их дополнительной обработке и интерпретации в комплексе с информацией, полученной другими геолого-геофизическими методами. Одним из подходов к решению этой задачи в рамках отдельного предприятия или целого региона может быть формирование и ис-

Рис. 5. Структурная схема подсистемы архивации пользование специализированных баз данных. Эти базы могут быть либо автономными, либо интегрированными в структуру регионального банка данных и/или банка данных крупного научно-исследовательского центра (Поздняков, Битнер, 2009). На рис. 5 представлена структурная схема подсистемы архивации данных сейсморазведки. В рамках архивации подсистемы были разработаны и внедрены в ЗАО «Красноярскгеофизика» специализированные базы данных, в том числе база данных сейсморазведки (Поздняков и др., 2003). В настоящее время созданы и поддерживаются более 20 специализированных электронных баз данных (Поздняков, Битнер, 2009).

В рамках объектно-ориентированной технологии была также разработана концепция построения информационно-поисковой подсистемы для реализации автоматизированных рабочих мест, организованных по принципу «клиент-сервер». Подсистема начинает функционировать с момента актуализации запроса пользователя. Базы данных составляют основу информационно-поисковой подсистемы и выступают в качестве накопителя и источника информации для последующей обработки. Необходимая в данный момент информация предо- – 424 –

Рис. 6. Обобщенная схема обработки и интерпретации сейсмических данных на основе объектноориентированной технологии ставляется пользователю по ключевым запросам. Электронный архив фактически является хранилищем носителей информации содержательной части сейсморазведочных данных, которую из-за больших объемов целесообразно хранить на внешних носителях. В качестве носителей могут использоваться StorEdge, DVD, картриджи, ленточные и дисковые носители и т. п. оборудование. Подсистема для работы с содержательной частью сейсморазведочных данных и иной многомерной информацией о геологических объектах представляет собой справочноинформационную систему архива, где хранятся ссылки на носители данных архива и описание архивных объектов. Подсистема для работы с описательной частью является инструментом формирования и первичной обработки описательной и геопространственной составляющей сейсморазведочных данных. Визуализация полученной по запросам пользователя информации может быть осуществлена как в рамках систем обработки и интерпретации, так и средствами ООГИС. Подсистема архивации, информационно-поисковая подсистема и специализированные базы данных были интегрированы в единое информационное пространство с ООГИС «СОТО». Сетевая версия программного обеспечения «СОТО» основана на архитектуре «клиент-сервер» с использованием спецификаций DCOM и семейства протоколов Internet (TCP/IP) (Худяков и др., 2002).

Программные средства либо автономно, либо в виде организованных подсистем могут быть адаптированы к любой другой объектно-ориентированной ГИС, например ArcGis. Разработанные подсистема архивации, специализированные базы данных, информационно-поисковая подсистема хранения и поддержки баз геолого-геофизической информации позволяют создать единое информационное пространство и гибкую объектно-ориентированную технологию получения многомерных моделей локальных объектов в геологической среде (сейсмогеологи-ческие модели). Обобщенная схема обработки и интерпретации сейсмических данных представлена на рис. 6. В рамках созданного подхода к решению различных задач дистанционного картирования локальных объектов геологической среды целесообразно дальнейшее развитие математических методов, технологий обработки и интерпретации данных сейсморазведки в едином информационном пространстве ООГИС.

Пример выявления локальных объектов класса ЛРО (зоны повышенной трещиноватости горных пород) на основе атрибутивного анализа данных архивного ООГИС–проекта приведен на рис. 7. На выделенном фрагменте 3D-изображения (фрагмент сейсмогеологической модели) показана суперпозиция полей отраженных и рассеянных волн, а также расположение скважин. Аномальные зоны повышенной трещиноватости показаны на рис. 7 красным цветом. Наибольшая энергия рассеянных волн расположена вблизи скважин 1,4,7,9. Очевидно, выделенные локальные зоны связаны не только с крупными разломами, но и с более мелкой оперяющей их системой трещин. Установлено, что сейсмический атрибут «локальный рассеивающий объект» имеет устойчивую корреляционную связь с повышенной трещиноватостью карбонатного коллектора (Поздняков, 2005; Поздняков, Кабанов, 2005), что позволяет прогнозировать местоположение локальных зон с улучшенными фильтрационно-емкостными свойствами.

В заключение следует отметить, что для формирования и поддержки единого информационного пространства геологических объектов были разработаны оригинальные архитектурные (структурные) решения для специализированных баз данных и алгоритмов работы с ними. Кроме того, разработана подсистема архивации, алгоритмы и программы гипертекстовых свя- – 426 –

Рис. 7. Сейсмогеологическая модель зон повышенной трещиноватости: класс ЛРО (атрибут – «Локальный рассеивающий объект»)

зей между классами и параметрами геологических объектов, алгоритмы управления доступом к архивным данным и многопараметрического поиска объектов по запросам пользователей. Для автоматизации процесса доступа к разнородным данным ООГИС в единой системе координат разработаны алгоритмы и программы специализированных ГИС-утилит для работы с внешними геоинформационными данными ГИС MapInfo, ArcGis, САПР AutoCad (Худяков и др., 2002; 2004).

Выводы

В работе обоснованы и представлены структурная схема подсистемы архивации и обобщенная схема обработки и интерпретации профильных и площадных сейсмических данных в рамках объектно-ориентированной ГИС.

В настоящее время практическое применение разработанных технологических решений может осуществляться при проведении нефтегазопоисковых работ на различных площадях Восточной Сибири и сопредельных территориях.