Опишите информационную модель геофизических исследований скважин.

Опишите информационные аспекты технологии геофизических исследований скважин.

В основном геофизическую информацию получают путем измерения физических свойств горных пород и характеристик физических полей, созданных в скважине.

Информацию можно разделить по областям знаний, физической природе восприятия, а так же по структурно-метрическим свойствам.

В последнем случае для технических целей информацию делят на: топологическую (геометрические образ, карты местности, плоские изображения и объемные объекты) и параметрическую (набор численных оценок значений каких-либо параметров, результатов измерения). Параметрическую информацию можно свести к четырем основным видам:

1. Событие - первичный и неделимый двоичный элемент информации: выбор из утверждения или отрицания, истины или лжи, согласия или несогласия, наличия или отсутствия какого либо явления.
2. Величина – упорядоченное в одном измерении множество событий, причем каждое из них отвечает принятию величины какого либо одного значения. Величина может быть дискетной (счетной) и непрерывной (несчетной)
3. Функция – соотношение между величиной и временем, пространством или другой величиной
4. Комплекс информации – многомерное поле событий.

Опишите информационную модель геофизических исследований скважин.

Рассмотрим стадии обращения информации с целью дальней­шего ее использования для интерпретации данных ГИС. По­скольку материальным носителем информации является сигнал, то указанные стадии можно рассматривать одновременно и как стадии преобразования сигналов, несущих информацию. Техни­ческие средства, служащие для восприятия, преобразования, передачи, обработки, хранения и представления информации, составляют информационную технику ГИС.

Восприятие состоит в том, что формируется образ объекта, проводятся его опознание и оценка. В результате восприятия получается сигнал в форме, удобной для передачи или обра­ботки. В фазу восприятия могут включаться операции подго­товки информации, ее нормализации, квантования, кодирования, модуляции сигналов, а также приемы подавления помех.

Первый в измерительной цепи преобразователь, к которому подведена измеряемая величина, называется первичным измерительным преобразователем, а его элемент, находящийся под непосредственным воздействием измеряемой величины, - чувствительным элементом. Конструктивная совокупность изме­рительных преобразователей, расположенных в непосредственной близости от объекта исследования, предназначенная для преоб­разования неэлектрических величин в электрические, назы­вается датчиком, а разновидности геофизических датчиков, характеризующиеся радиальной чувствительностью, - зондами.

Основной особенностью зондов, отличающих их от датчиков, является изменение глубинности зондов при исследовании физических полей. Глубинность зависит от размера зонда, час­тоты зондирующего поля и от времени исследования, прошедшего после создания искусственного поля. Изменение радиуса ис­следований околоскважинного пространства осуществляется: 1) путем изменения длины (размера) зонда в методах электро­метрии, радиометрии, магнитометрии и акустических исследо­ваний скважин; 2) изменением времени наблюдения после соз­дания искусственного физического поля в методах искусствен­ного теплового поля, радиометрии и др.; 3) изменением час­тоты зондирующего поля при инфракрасном зондировании, акус­тическом частотном зондировании и др. Для определения глу­бинности, как правило, используются функции веса, вклада различных областей околоскважинного пространства в измеряе­мый сигнал.

Промысловая геофизика занимается исследованием практи­чески всех физических свойств горных пород (электрических, ядерных, механических, молекулярных) и, кроме того, опре­делением геометрических параметров скважины (диаметра, траектории), исследованием процессов, протекающих в скважине при разработке месторождений (давления, скорости притока). Отсюда и разнообразие сигналов, поступающих от датчиков геофизических параметров.

Одни из самых старых и информативных геофизических ме­тодов - методы электрометрии. Диапазон изменения удельного электрического сопротивления необычайно велик, и даже в пределах одной скважины (особенно для зондовых установок с фокусировкой тока) измеряемый параметр может изменяться в десятки тысяч раз. Первичный измеряемый параметр выдается в виде напряжения переменного тока с частотой от нескольких единиц до сотен герц. У всех современных скважинных приборов зондирующим током является ток питания скважинного прибора с частотой 300 или 400 Гц при скорости перемещения скважинных приборов без прижимных устройств до 3600 м/ч, и при шаге- квантования по глубине 0,1 м частота дискретизации не пре­вышает 10 Гц.

В методе самопроизвольной поляризации (ПС) измеряют по­тенциал измерительного электрода, перемещаемого вдоль ствола скважины, относительно другого фиксированного потенциала электрода. Очевидно, что создать фиксированный потенциал можно только у неподвижного электрода (в аппаратуре исполь­зуется измерительное заземление на поверхности), поэтому должна быть обеспечена гальваническая связь между этими двумя электродами (а это несколько километров кабеля) и регистрирующим прибором. Амплитуда ПС едва достигает не­скольких десятков милливольт на фоне постоянной составляющей до полутора вольт, которая при измерении компенсируется. Спектр сигнала ПС не превышает нескольких герц, поэтому во многих случаях удается отфильтровать ПС от переменного си­нусоидального тока питания скважинного прибора.

 

При высокочастотных методах электрометрии поле форми­руется катушками индуктивности, и генераторы тока разме­щаются внутри скважинного прибора. Величина измеряемого параметра задается амплитудой переменного синусоидального напряжения с частотой 20-50 кГц в индукционном методе, от­ношением амплитуд синусоидальных напряжений с частотой 0,4- 2,5 МГц в электромагнитном методе или фазой между двумя си­нусоидальными напряжениями с частотой до 50 МГц в диэлект­рическом методе. Диапазон изменения измеряемого параметра при высокочастотных методах существенно меньше, чем для стандартной электрометрии.

Во всех методах радиометрии, независимо от модификаций и применяемых типов детекторов ионизирующих излучений, изме­ряется частота следования импульсов, распределение которых во времени подчиняется закону Пуассона. Амплитуда импульса информативна только в спектрометрической аппаратуре, которая до настоящего времени широкого распространения не получила. Скорость счета для разных приборов колеблется в пределах 10- 1000 имп./с, но все методы радиометрии в силу статистичес­кого распределения регистрируемых импульсов относятся к медленным с усреднением регистрируемого параметра за время 1-20 с, что ограничивает скорость измерения до 200 м/ч и частоту дискретизации от долей до единиц герц.

В методе ядерно-магнитного резонанса информацию несет в себе форма огибающей радиоимпульсов с амплитудой 1-30 мкВ и длительностью 30-500 мс, следующих с частотой 1-5 с.

В акустических исследованиях разрезов скважин, цементо- метрии и изучении технического состояния скважин информа­ционными параметрами являются скорость распространения упру­гой волны и ее затухание в зависимости от свойств пород. Первичные измеряемые параметры: интервальное время между двумя радиоимпульсами (70-600 мкс) и отношение амплитуд (до 30 дБ) этих импульсов. Считается целесообразным регистриро­вание полной волновой картины сигналов, поступающих от акус­тических приемников так как выделение из общей волновой кар­тины продольной и поперечной волн, волн Рэлея, Лэмба, Стоун- ли позволяет существенно повысить информативность метода.

В ряде приборов (термометры, манометры, инклинометры, профилемеры, влагомеры) первичные параметры задаются сопро­тивлением или емкостью. Измеряемыми параметрами в конечном счете являются напряжение, частота или длительность импуль­сов, которые получают после промежуточных преобразований во врекязадающих, резонансных и тому подобных целях.

В последних вариантах скважинных инклинометров, исполь­зующих в качестве элементов феррозонды, измеряемый параметр выдается в виде фаз низкочастотных напряжений.

Передача информации состоит в переносе ее на расстояние посредством сигналов различной физической природы соот­ветственно по электрическим и другим каналам связи. Прием информации на другой стороне канала имеет характер вторич­ного восприятия со свойственными ему операциями борьбы с шумами. Совокупность функциональных блоков, осуществляющих необходимые преобразования измерительной информации с целью передачи ее на расстояние, называется телеизмерительной системой. Характерные особенности телеизмерительной системы определяются количеством информации и спецификой передачи информации на расстояние по линиям связи.

Промыслово-геофизические исследования скважин с каждым годом пополняются новыми методами, имеющими свою специфику формирования сигнала. Задача телеизмерительной системы сос­тоит в том, чтобы преобразовать все эти сигналы от датчиков геофизических параметров, скомплексированных в одном сква- жинном приборе, к единому формату сигнала, обеспечивающему передачу всей информации от скважинного прибора к наземной аппаратуре, и в наземной аппаратуре привести принятые сиг­налы к виду, удобному для регистрации.

Представление информации требуется при обработке на ЭВМ программно-управляемых станций для контроля качества ре­зультатов измерений или интерпретации с участием интерпре­татора. Оно заключается в демонстрации перед интерпретатором качественных и количественных характеристик выходной инфор­мации в виде диаграмм, сопоставлений, кросс-плотов и др. Для этого используются устройства, способные воздействовать на органы чувств человека.

Информация о параметрах исследуемых скважин в цифровом виде может поступать непосредственно на ЭВМ, входящую в комплект геофизической измерительной лаборатории. Однако в некоторых случаях организовать непрерывный во времени про­цесс обработки непосредственно на скважине невозможно или нецелесообразно. Поэтому в наземный комплект лаборатории чаще включают устройства запоминания и регистрации, которые дают возможность накапливать информацию на промежуточные носители в виде, удобном для дальнейшего ввода и обработки на ЭВМ.

В процессе проведения геофизических исследований необ­ходимо выводить информацию в виде, удобном для визуального наблюдения и чтения оператором, а в некоторых случаях - для последующей обработки или представления в качестве офи­циального документа (например, протокола испытаний скважи­ны). Это можно осуществить при использовании устройств ин­дикации и печатающих устройств.

Таким образом, в СГИИС могут быть три типа устройств представления информации: устройства отображения,. регист­рации в виде, удобном для чтения, и промежуточные накопители информации.

Наиболее удобным средством отображения информации яв­ляются устройства с использованием электпонно-лучевой трубки. (дисплеи) или цифровые табло, составленные из электронных знаковых элементов.

Для регистрации (документации) информации в виде, удобном для чтения, применяют аналоговые и цифровые регистраторы, механические и немеханические печатающие устройства. В не­которых случаях, например в акустической аппаратуре АКР, ИФКД, выполняют документирование непосредственно со средств отображения информации.

Цифропечатакмцие регистраторы относятся к устройствам не­высокого быстродействия. Они предназначены главным образом для документирования измерительной информации. Результаты измерений регистрируются ими на бумаге в виде десятичных чисел. В СГГИС результаты измерений печатаются на бумажной ленте с помощью АЦПУ, которые могут подключаться к цифро­вым вольтметрам, частотомерам.

В качестве промежуточного носителя для накопления (ре­гистрации) информации удобно использовать перфоносители, на которые информация наносится в виде пробивок на бумажной ленте, и различные магнитные носители (магнитная лента, диски, проволока и т.д.). Из перечисленных носителей инфор­мации в настоящее время наиболее широко применяют магнитные ленты. Для последующего ввода данных в ЭВМ удобно исполь­зовать 12,7-миллиметровую магнитную ленту, при этом приме­няется такой способ записи и размещения информации на ленте, чтобы обеспечивалась совместимость формата записи со стан­дартными средствами вычислительной техники. Реализуемая при этом плотность записи достигает 32 девятиразрядных строк на миллиметр ленты, что позволяет накапливать на одной стан­дартной 750-метровой катушке 10⁸ двоичных знаков и более.

Обработка информации заключается в решении задач, свя­занных с преобразованием информации-. Обработка выполняется при помощи устройств или машин, осуществляющих аналоговые или цифровые преобразования поступающих величин и функций. Промежуточным этапом обработки может быть хранение в запо­минающих устройствах. Применение ЭВМ обобщает и централизует функции обработки.

Интерпретация - истолкование результатов измерений и об­работки с целью выдачи заключения о решаемой задаче. Таким образом, рассмотренная последовательность операций от восп­риятия информации до интерпретации представляет собой ин­формационную систему.

Система - это совокупность элементов (подсистем, процес­сов, машин, приборов) с определенными структурой и набором связей между элементами, объединенных общей целью и алго­ритмами функционирования.

ГИС является сложной подотраслевой производственно-научной системой, характеризующейся большой масштабностью и информационной значимостью в геологоразведочных работах, многоцелевым характером деятельности, территориальной рас­пределенностью _ж и организационной разнородностью. Наиболее важным структурообразующим элементом системы ГИС является информация. Построение системы ГИС по информационному при­знаку показано на рис. 3. В составе системы ГИС, в свою очередь, можно выделить ряд подсистем: автоматизированной обработки и интерпретации данных ГИС на ЭВМ; информационно- измерительные; телемеханики и др.

Понятие "телемеханика" объединяет в любой комбинации бо­лее частные понятия, такие как телеуправление, телесигна­лизация, телеизмерение, телерегулирование. Если команды оператора с помощью специальных устройств передаются по ка­налам связи к скважинному прибору, принято говорить о теле­управлении, если сообщения о состоянии объекта исследования, устройств и элементов скважинного прибора передаются в об­ратном направлении - о телесигнализации, телеконтроле и те­леизмерении. Устройства, выполняющие перечисленные функции, составляют аппаратурный комплекс ГИС.

В общем виде аппаратурный комплекс для геофизических ис­следований скважин состоит из скважинной аппаратуры, назем­ной измерительной, регистрирующей аппаратуры, метрологичес­ких установок и подъемника для выполнения спуско-подъемных операций. Скважинная аппаратура спускается в скважину на геофизическом кабеле, по которому осуществляется питание электрическим током скважинных устройств, передача электри­ческих сигналов от скважинного прибора к наземной регистри­рующей аппаратуре и который используется для измерения глу­бин.

Скважинные геофизические информационно-измерительные сис­темы предназначены для получения количественной информации о состоянии объекта исследования и выдачи ее потребителю.

 

Следовательно, СГИИС как средство получения информации нуж­но рассматривать в неразрывной связи с объектом исследования и потребителем (табл. 3). Такое рассмотрение позволяет пра­вильно оценить процесс получения и использования количест­венной информации, дать основание для выбора наиболее важных характеристик СГИИС и оценки влияния их изменения на по­лучение информации. Под характеристиками СГИИС подразуме­вается описание отдельных качественных свойств, определяю­щих способность СГИИС выполнять свое назначение.

 

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: