Создание программно-аппаратных средств и математического обеспечения для цифровой регистрации, компьютерной обработки и статистического анализа каротажных диаграмм

3.2. Анализ результатов обработки информации с помощью комплекса программ ввода и предварительной обработки 85.

3.3. Разработка алгоритмов второй версии 89 3.3.1 .Ввод и контроль данных информационной таблицы записи 89.

3.3.2.Алгоритм раскодирования глубины с самокоррекцией интервалов кодов глубины 93.

3.3.3. Алгоритм автоматического анализа качества стандарт — сигналов 95.

3.3.4. Восстановление сигнала по нескольким его реализациям с одновременным переходом к равномерному шагу по глубине 100.

3.3.5. Алгоритм и программа последовательной обработки информации с использованием диалога 105 3.3.6. Алгоритм вспомогательных задач предварительной обработки 111.

3.3.6.1. Запись дополнительного разделяющего признака между участками каротажной информации 112.

3.3.6.2. Запись уровней стандарт-сигналов в справочный набор данных с машинного носителя 112.

3.3.6.3. Передача уровней стандарт-сигналов из одного участка информации в другой 113.

3.3.7. Отображение информации в цифровом и графическом виде на различных этапах предварительной обработки 113.

3.3.7.1. Вывод на печать информации из справочного набора данных 114.

3.3.7.2. Печать содержимого каталога и архива ГИС в цифровом виде 114.

3.3.7.3. Печать информации каталога архива в табличной форме 115.

3.3.7.4. Графическое отображение каротажных кривых 116 3.4. Основные результаты и выводы 119.

Глава 4. Комплекс программ ввода и предварительной обработки данных ГИС «POISK-2» 122.

4.1.

Введение

122.

4.2. Общее описание структуры комплекса 122.

4.3. Входные данные комплекса 128.

4.4. Выходные данные комплекса 129.

4.5. Эксплуатационные характеристики комплексов 129.

4.6. Функционирование комплекса 131.

4.6.1. Основные этапы обработки 131.

4.6.2. Дополнительные возможности комплекса 137.

4.7. Анализ временных затрат на ввод и предварительную обработку геофизической информации 138.

4.8. Оценка качества информации в процессе предварительной обработки данных ГИС 139.

4.9. Основные результаты и выводы 140 Глава 5. Разработка математического и программного обеспечения для анализа каротажных диаграмм 143.

5.1.

Введение

143.

5.2. Выделение скрытых периодичностей 144.

5.3. Случай известных частот 146.

5.4. Случай известных интервалов частот 147.

5.5. Состав группы модулей для выделения скрытых периодичностей 148.

5.6. Оценки с использованием окон данных 149.

5.7. Спектральный анализ в рамках модели авторегрессиискользящего усреднения (АРСУ) 152.

5.8. Метод Юла-У окера 153.

5.9. Метод наименьших квадратов 155.

5.10. Состав группы модулей для анализа в рамках модели АРСУ 157.

5.11. Анализ одномерного распределения 158.

5.12. Проекционные оценки 159.

5.13. Состав группы модулей для анализа одномерного распределения 160.

5.14. Выбор методов спектрального анализа и построение программ пользователя 160.

5.15. Пример программы пользователя 161.

5.16. Получение статистических оценок спектральной плотности, взаимной спектральной плотности и пространственной спектральной плотности каротажных сигналов 163.

5.17. Основные результаты и выводы 177 Заключение 179 Литература 187 Приложение 200 Таблица критериев и оценки качества каротажной информации 201 Акты об использовании результатов диссертационной работы 209.

Объектом исследования являются комплекс программ ввода и предварительной обработки Р01БК-2, алгоритмы программы ввода и контроля данных информационной таблицы записи, анализа стандарт-сигналов, восстановления сигналов по его реализациям в различных масштабах, автоматическая коррекция границ интервалов кодов глубины, редактирование каротажных диаграмм (КД) в диалоговом режиме, программный модуль для оценки качества введенной информации, значения амплитуд, частот и фаз скрытых периодичностей, разностное уравнение авторегрессии — скользящего усреднения (АРСУ), оценки спектральной плотности и корреляционной функции, проекционные оценки плотности распределения, глубина залегания потенциально продуктивных нефтяных пластов.

Предметом исследования являются: аппаратура цифровой записи параметров каротажа (АЦЗПК), цифровые магнитные регистраторы (ЦМР) и регистраторы каротажных диаграмм (РКД) автоматических каротажных станций, устройство ввода служебной информации, устройство для селекции импульсов глубины скважины от импульсов помех, интерфейсный блок согласования ЦМР с ЭВМ, программно-аппаратный комплекс (ПАК) для геофизических исследований скважин (ГИС) на основе микропроцессорных вычислительных средств (МПВС) и электростатическое печатающее устройство (ЭСПУ).

Актуальность темы

Массовые ГИС возможны только при использовании интеллектуальных ПАКов, осуществляющих преобразование аналоговых каротажных сигналов в цифровой код, записи его на машинные носители информации, фильтрацию, распознавание и редактирование полученных данных, обработку и регистрацию КД, привязанных к откорректированным с помощью МПВС значениям глубины скважины, и экспертных систем для последующей верификации и интерпретации отредактированных каротажных данных.

Решение проблемы автоматизации ГИС требует создания и совершенствования парка приборов, включающего цифровые регистраторы, компьютеризированные системы для производства работ отдельными скважинными приборами или комплексом скважинных приборов, цифровые каротажные станции, а также системы для ГИС программно-управляемыми приборами.

При этом особое место уделяется разработке новых принципов автоматизации процессов сбора, оперативной предварительной обработки и интерпретации результатов ГИС, широко использующих современные программные комплексы для классификации и распознавания КД и геологических объектов.

КД представляет собой кривую, отражающую изменение какого-либо одного параметра по глубине скважины. Зная значение этого параметра в различных породах и при различных мощностях пластов, можно на основе КД выполнить литологическое расчленение, т. е. определить тип и мощность изучаемых пластов, а также их возможную продуктивность. Тем не менее, по форме КД его возможно проводить только в идеальном случае, в реальных же условиях приходится применять более сложные методы, поскольку формируемые в тракте преобразования сигналов КД являются «зашумленными», и требуется идентификации шумов с последующим их «вырезанием» .

Однако, нерешенными задачами остаются разработка оценок точности регистрации КД, сформированных датчиками скважинного прибора и переданных по каналу связи на регистратор каротажной станции, оценок ее достоверности, построение математической модели процесса регистрации, позволяющей количественно указывать, как влияют на точность записи различные помехи в канале связи, а также параметры регистратора и условия его работы.

К настоящему времени написано большое число работ, предлагающих самые разные процедуры статистического анализа сигналов вообще. Однако, оказывается, что единого и достаточно простого подхода как при выделении регулярных периодичностей, так и при статистическом анализе спектра и распределения стационарного процесса, каковым в большинстве случаев идентифицируются КД, нет. Уж очень много что зависит от априорной информации, от выбираемой функции потерь и от применяемой вычислительной техники.

Поэтому для автоматизации ГИС необходимы комплексные программные средства, по структуре, характеристикам и предназначению, являющиеся инструментарием для обработки и интерпретации КД и состоящие из головной программы (загрузчика) и набора программ-" инструментов". Головная программа управляет процессом обработки, выполняя, по выбору пользователя, работу тем или иным «инструментом». Сервисные программы обеспечивают взаимодействие с файловой системой хранения данных, выполняют справочно-информа-ционные и редакционные функции, а также оформление и представление результатов обработки.

Цель работы — проведение комплексныъх исследований, направленных на решение проблемы по совершенствованию и научному обоснованию методологических и технических решений, способствующих созданию высокоэффективных программно-аппаратных средств и математического обеспечения для цифровой регистрации, компьютерной обработки и статистического анализа КД.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

— выбор и обоснование путем теоретических и экспериментальных исследований структуры и функциональных схем АЦЗПК и устройств ввода-вывода геофизической информации в МПВС, компьтеризированного ПАК для ГИС, принципов построения программного, лингвистического и информационного обеспечения ПАК, обеспечивающих цифровую запись каротажных сигналов и их оперативную предварительную обработку;

— разработка теоретически обоснованных алгоритмов ввода и контроля данных информационной таблицы записи, раскодирования глубины скважины с самокорреляцией интервалов кодов глубины, автоматического анализа качества стандарт-сигналов, восстановления сигнала по нескольким его реализациям с одновременным переходом к равномерному шагу по глубине, последовательной обработки информации с использованием диалога, запись и передача уровней стандарт-сигналов из одного участка информации в другой, печати содержимого каталога и архива ГИС в цифровом виде;

— создание комплекса программ и процедур ввода в МПВС и предварительной обработки каротажной информации, обеспечивающего реализацию алгоритмов обработки информации, включающей следующие этапы: создание базы данных и набора данных, ввода информации, разделение информации на участки, первичную обработку участка, редактирование каротажных сигналов на участке записи, предварительную обработку последовательности участков и графический вывод информации;

— разработка научно обоснованной методики для статического анализа КД, включающей выделение в их составе регулярных периодичностей, анализ спектральной плотности и ковариационной функции, а также одномерных функций распределения и плотностей распределения стационарной случайной составляющей КД, позволяющей дать оценку точности их регистрации, идентифицировать и вырезать детерминированные и случайные помехи, и на основе реальной каротажной диаграммы производить литологическое расчленение разреза скважины.

Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные исследования.

Теоретические исследования базируются на использовании методов статистического анализа временных рядов в приложении к геофизическим сигналам. При создании АЦЗПК И ЦМР использовались теоретические основы ра-диоэлёктроники, теория точной магнитной записи и теоретические основы вычислительной техники. Создание электростатических регистраторов базировались теории электростатики и электродинамики.

При создании программных комплексов использовались теория вероятностей и математической статистики, теоретические основы информатики и программирования, а также методы распознавания образов. При анализе КД они представлялись моделями АРСУ и скользящего усреднения, для определения регулярных периодичностей использован метод циклического спуска, для вычисления оценок спектральной плотности и корреляционной функции применялись метод уравнений Юла-Уокера и метод наименьших квадратов. Аппроксимации неизвестной плотности распределения осуществлялась с помощью метода проекционных оценок.

Для проверки теоретических положений были спроектированы и изготовлены устройства для записи цифровой и графической информации. Экспериментальные исследования АЦЗПК проводились с помощью методов ГИС, теории измерения электрических и механических величин. Интерпретация каротажной информации осуществляется на основе использования методов геолого-геофизических исследований литологической структуры разрезов скважин и теории корреляционного анализа.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена результатами системного анализа АЦЗПК, ЦМР, РКД, и компьютеризированных ПАКов, а также многолетним опытом их производственной эксплуатации.

Математические модели и алгоритмы, предложенные в работе, основаны на фундаментальных положениях функционального анализа, теории вероятностей и случайных функций и теории статистического анализа временных рядов.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена использованием аттестованных средств измерений точности регистрации КД, большим объемом экспериментального материала, проведением вычислительного эксперимента, статистическими методами обработки данных и хорошей воспроизводимостью результатов.

На защиту выносятся результаты исследования АЦЗПК и ПАКов, обеспечивающих высокую точность цифровой записи каротажных сигналов, создание алгоритмов и комплексов программ для их оперативной предварительной обработки и статистического анализа КД, способствующих повышению ини формативности и достоверности геофизической информации, а также надежности документирования и наглядности представление результатов ГИС, в том числе:

— структурные и функциональные схемы блоков и устройств АЦЗПК, производящей усиление низкочастотных сигналов, их оцифровку и запись на ЦМР в соответствии с координатой глубиныРКД, обеспечивающих документирование графической и буквенно-цифровой информации, ЭСПУ, работающем на принципе развертывающего сканирования поля изображения электростатическим лучем, и компьютеризированных ПАКов, функционирующих на основе универсальной системы программного обеспечения, информационной модели, построенной в виде базы знаний, и интерактивном взаимодействии с оператором каротажной станции;

— разработка комплекса программ ввода и предварительной обработки Р013К-2- создание алгоритма расшифровки значений глубины, записанных в виде шестнадцатиуровневого кода, и закодированы^ номеров разрядов ЦМРиспользование гистограммы кодов глубины для программной коррекции границ их интерваловпроведение оценки качества стандарт-сигнала путем анализа его уровней по всем каналам для данного метода каротажа и по величине реальных коэффициентов усилениярешение задачи восстановления единого сигнала путем приведения реализаций сигнала к тому масштабу, по которому производилась калибровка сигналапринятие принципа организации информации, при котором распакованная по кадрам информация с одного листа ЦМР записывается в один последовательный файлмножество, состоящее из отдельных участков записи;

— разработка программ ввода информации со специализированного устройства в ЭВМсоздание программ и процедур, обеспечивающих решение основных задач первичной обработки информацииразработка программ редактирования КД в диалоговом режиме, внедрение программ и процедур отображения информации в цифровом и символьном виде на АЦПУ на различных этапах обработкисоздание комплекса программ графического вывода геофизической информации;

— алгоритм и пакет программ выделения скрытых периодичностей, определение значения их амплитуд, частот и фазприменение метода циклического спуска в случае известных частот и вычисление значений периодограммы для некоторого окна данных в случае известных интервалов при определении частотвыбор в качестве математической модели представления КД модель стационарного случайного процесса, удовлетворяющего разностному уравнению АРСУалгоритм определения весовой последовательности проекционных оценок для аппроксимации неизвестной плотности распределения.

Научная новизна полученных результатов определяется впервые проведенными комплексными исследованиями, направленными на получение научно-обоснованных технических решений, способствующих созданиюавтоматизированных ПАКов двух поколений оригинальной структурной конфигурации, позволивших отказаться от использования шлейфового осциллографа и фотобумаги, как основного средства визуализации КД и перейти к получению каротажных сигналов на машинных носителях, повысить надежность ГИС за счет увеличения количества и плотности записываемой информации, обрабатывать информацию по всей глубине скважины с помощью МПВС, а не на отдельных ее участках, как это делалось при ручной обработке, резко сократить время, повысить качество предварительной обработки данных каротажа, в ходе которых: — разработан основополагающий для ПАКа первого поколения принцип многоканальной цифровой магнитной записи больших массивов каротажных сигналов, предложена покадровая структура и система кодирования полезной, служебной и сопроводительной информациисоздан комплект блоков и устройств на основе отечественных элементной и конструктивной баз, позволяющий осуществлять масштабирование каротажных сигналов, преобразование их в цифровую форму, запоминание этих сигналов на магнитном носителе с последующим вводом в ЭВМ, вывод отредактированных КД и документирование их в виде твердых копий на бумажном носителе;

— создан компьютеризированный ПАК второго поколения, обладающий системой программного обеспечения, легко модифицируемой под конкретные требования и имеющей возможность расширения новым комплексом задач и процедур обработкипредложен отличный от традиционного принцип информационного обеспечения, при котором ключевым понятием в базе данных ПАКа введен «фрагмент диалога"-текстовый файл, определяющий форму представления информации на экране, описывает структуру участвующих в диалоге данных, является шаблоном выходного документа;

— внедрена вторая версия комплекса программ ввода и предварительной обработки Р018К-2, повысившая степень автоматизации и технологичности процесса оперативной обработки ГИСразработан алгоритм программной коррекции границ интервалов кодов глубины, использующий гистограмму кодов, соответствующие которым цифры рассматриваются как случайные величины, имеющие нормальное распределениесоздан алгоритм автоматической атте-стаци качества стандарт-сигналов и выбор наилучшего из них;

— разработан алгоритм восстановления единого сигнала путем приведения реализаций сигнала к тому масштабу, по которому производилась калибровка сигнала, для точек, ближайших по глубине к расчетным значениям глубины, полученным при переходе к равномерному шагуобеспечено редактирование каротажных сигналов на участке в диалоговом режимеразработаны алгоритмы программ, для разрешения нестандартных ситуаций, когда исходные данные не полностью удовлетворяют требованиямразработан алгоритм программы печати содержимого каталога и архива ГИС в цифровом виде;

— создан комплекс программ ввода в ЭВМ и предварительной обработки каротажной информации, состоящий из шести групп, согласно выполняемым функциям реализует алгоритм обработки информации, включающий следующие этапы: создание базы данных и набора данных, ввода информации, разделение информации на участки, первичная обработка участка, редактирование последовательности участков и графический вывод информации;

— предложена методика статистического анализа КД, рассматриваемых как сумму неслучайных незатухающих периодичностей и сравнительно хорошо перемешанного во времени стационарного случайного процесса, включающая выделение регулярных периодичностей, анализ спектральной плотности, ковариационной функции и одномерных функций распределения и плотностей распределения стационарной составляющей помехразработанная методика реализована с помощью пакета программ «СПЕКТР», включающего программы определения частот для случаев известных частот и известных интервалов, программ для анализа спектра КД с помощью АРСУ и плотности распределения на основе применения проекционных оценок.

Практическая ценность. Созданные ПАКи двух поколений позволили решить проблему автоматизации ГИС в ОАО «Удмуртгеология» за счет обеспечения цифровой записи параметров каротажа, позволяющей вести их оперативную обработку с помощью МПВС по всей глубине скважины, и обеспечить информативность и наглядность документирования КД.

Многолетнее использование серийно изготавливаемых ПАКов в полевых условиях Удмуртии и севера Тюменской области показали его высокую надежность записи каротажных сигналов и их обработки.

Технический и экономический эффект от внедрения ПАКов первого поколения заключается в резком сокращении трудоемкости технологического процесса ГИС и расхода материалов, что привело к сокращению численности работников, занятых ГИС в расчете на одну скважину. За счет сокращения трудоемкости, времени обработки информации и принятия заключения по одной скважине достигается дополнительный эффект и в сфере промысловой эксплуатации скважин как прибыль от прироста добычи нефти и ускорения ввода скважин в эксплуатацию.

Результаты диссертации были использованы при создании, отработке и отработке и промышленной эксплуатации ПАКов двух поколений, входящих в состав автоматических каротажных станций.

Работа выполнялась в соответствии с планами госбюджетных НИР, проводимых ИжГТУ и Удмуртским производственным геологическим объединением: № ГР 32−8-78/25 «Разработка аппаратуры цифровой записи параметров каротажа для серийных каротажных станций. Разработка конструкторской документации и изготовление опытной партии" — № ГР 32−81−78/24 «Опытно-методические работы ло освоению и внедрению новых методов ГИС и цифровой записи каротажа" — № ПРГ-14/84−86 «Опытно-методические работы по внедрению новых методов ГИС и цифровой записи каротажа" — № ГР 32−83−18/35 «Опытно-методические работы по обеспечению эффективности применения цифровой записи параметров каротажа на серийных станциях АКСЛ-7" — № ГР 32−85−45/42 «Опытно-методические работы по внедрению системы цифровой записи и дистанционной передачи параметров каротажа" — № ГР 32−86−19/ 43 «Совершенствование методов и средств записи, документирования, передачи и обработки каротажных данных с помощью ЭВМ" — № ГР 32−87−43/37 «Опытно-методические работы по совершенствованию системы цифровой регистрации параметров каротажа».

Реализация работы в производственных условиях. Полученные в работе результаты использованы при проведении ГИС в ОАО «Удмуртгеоло-гия». За большой вклад в разаботку, создание, опытно-методическую отработку и внедрение в производство ПАКов двух поколений, обеспечивших автоматизацию ГИС, автор работы удостоен почетного звания «Заслуженный нефтяник Удмуртской Республики» (2000).

Результаты диссертации могут быть использованы в практике работы геологоразведочных предприятий, занимающихся г разведкой и оценкой запасов полезных ископаемых, геофизическими исследованиями территорий.

Общий экономический эффект от внедрения диссертационной работы и вклада ее автора в создание автоматизированных ПАКов, рассчитанных в ценах 1984 года, составляет 730 тыс. рублей.

Апробация работы. Отдельные законченные этапы работы докладывались и обсуждались на II Республиканской научной конференции молодых ученых, посвященной 60-летию автономии УАССР «Молодые ученые Удмуртиинародному хозяйству» (Ижевск, 1981), III Республиканской научной конференции молодых ученых «Молодые ученые Удмуртиинародному хозяйству», (Устинов, 1984) — Республиканской научно-практической конференции «Молодежь Удмуртии — ускорению научно-технического прогресса» (Устинов, 1985) — Зональной конференции «Методы прогнозирования надежности проектируемых РЭА и ЭВА» Всесоюзной научно-технической конференции «Конструктивно-технологическое обеспечение качества микрои радиоэлектронной аппаратуры при проектировании и в производстве» (Ижевск, 1988).

Разработка, создание и внедрение ПАКов первого поколения удостоены премии НТО Удмуртии (1983) и серебряной медали ВДНХ СССР (1988).

Публикации. Результаты работы отражены в 18 научных публикациях: в 9 статьях в печати, 2 тезисах научно-технической конференции, 7 научно-технических отчетах по бюджетным НИР.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 5 глав и заключение, изложенные на 199 с. машинописного текста. В работу включены 71 рис., 7 табл., список литературы из 105 наименований и приложения, в котором представлены 1 таблица и акты об использовании результатов работы.

Основные выводы и результаты работы.

1. Создан и внедрен автоматизированный ПАК для ГИС первого поколения, включающий в свой состав АЦЗПК, устройство ввода служебной информации, устройство для селекции импульсов глубины скважины от импульсов помех, регистраторы КД и интерфейсный блок согласования ЦМР с ЭВМ.

2. АЦЗПК предназначена для усиления слаботочных сигналов, снимаемых с панели преобразования автоматической каротажной станции, преобразования в цифровую форму и запоминания этих сигналов на магнитном носителе в соответствии с координатой глубины. Ее основными достоинствами являются высокая надежность, виброи ударопрочность, защищенность от воздействия пыли и влаги.

3. Многолетнее использование серийно изготавливаемого ЦМР в полевых условиях Удмуртии и севера Тюменской области показали его высокую надежность записи каротажных сигналов. Требуемая динамическая точность работы.

ЦМР достигнута за счет корректного выбора кинематической схемы MTJI, а его прецизионность обеспечена за счет применения эффективных математических методов оптимального синтеза механических фильтров.

4. Для осуществления надежной работы ЦМР в экстремальных полевых условиях разработаны основополагающие принципы многоканальной цифровой магнитной записи параметров каротажа в оригинальном формате: кодовые посылки формируют без промежутков массивы информации отдельными блоками, соответствующими различным методам каротажа в определенном интервале глубин скважины.

5. Следует особо подчеркнуть, что техническая новизна и практическая полезность всех блоков ПАКа первого поколения защищены многочисленными свидетельствами на изобретения.

6. Технический и экономический эффект от внедрения ПАКа первого поколения заключается в резком сокращении трудоемкости технологического процесса ГИС и расхода материалов, что привело к сокращению численности работников, занятых ГИС в расчете на одну скважину, и за счет повышения производительности труда и увеличения объема ГИС к дополнительному условному сокращению трудовых ресурсов и материалов.

7. Созданный ПАК первого поколения позволил повысить надежность ГИС за счет увеличения количества и плотности записываемой информации, съем которой в скважине технически обеспечен через каждые 2 см, что особенно важно для разведки нефтяных месторождений в Удмуртии, где рентабельными считаются нефтенасыщенные пласты с нижним пределом по толщине до 20 см.

8. Созданный ПАК второго поколения построен на базе персональных компьютеров IBM PC AT типа «Notebook», конструкция которых позволяет использовать их в полевых автоматических каротажных станциях.

9. Проанализированы особенности построения и разработана структура, компьютеризированного ПАКа, разработаны алгоритмы ввода информации, расчета и коррекции глубины и скорости геофизического прибора, а также программы выдачи из компьютера управляющей информации и ввода аналоговой информации в комплекс через интерфейсный блок согласования.

10. Создана универсальная система программного обеспечения, легко модифицируемая под конкретные требования и имеющая возможность расширения новым комплексом задач и процедур обработкипостроена информационная модель системы в виде базы знаний, содержащей сведения о понятиях, отношениях и ограничениях предметной областипредставлена сопроводительная информация в виде заголовков с возможностью их модификации, ввода и просмотра и измерительная информация в виде базы данных, позволяющей обрабатывать данные по скважинам, методам и измерениям.

11. Предложен отличный от традиционного принцип информационного обеспечения, при котором ключевым понятием в базе данных ПАКа введен «фрагмент диалога» — текстовый файл, который определяет форму представления данных на экране в процессе диалога, описывает структуру участвующих в диалоге данных, является шаблоном выходного документа, в результате чего пользователь имеет возможность, используя язык описания фрагментов диалога, создать требуемые структуры данных в базе, удобную форму диалога и выходного документа без изменения программного обеспечения.

12. Информационная модель ПАКа построена в виде базы знаний, содержащей сведения о понятиях, отношениях и ограничениях предметной области. В системе имеются сведения о методах каротажа, параметрах скважинных приборов! Универсальная система диалога позволяет вводить и контро-лировать данные используя имеющиеся априорные сведения.

13. Данные в процессе измерений отображаются на экране монитора в удобном для восприятия виде, имеется возможность просмотра развернутого во времени графика сигнала в любом канале отдельно, либо уровней сигналов во всех каналах одновременно. Вывод на экран осуществляется в реальном масштабе времени. Возможен выбор любых масштабов глубины, амплитуды, смещения по амплитуде. На экране отображается текущее состояние системы: глубина, скорость, магнитная метка, направление движения, номер измерения.

14. Разработано устройство, на базе которого создано ЭСПУ. Способ регистрации аналоговой информации, определяющий работу ЭСПУ, основан на развертывающем сканировании поля изображения электростатическим лучем, последовательном сравнении амплитуд сигналов изображения с амплитудой сигнала развертывающего сканирования и модуляции заряда электростатического луча. При этом аналоговые сигналы с амплитудами, изменяющимися в широких пределах, можно записывать с высокой точностью.

15. ПАК второго поколения внедрен и успешно эксплуатируется на ряде геологоразведочных предприятий Удмуртии, Татарстана и Тюменской области.

16. В целях повышения степени автоматизации и технологичности процесса проведения оперативной предварительной обработки ГИС, а также сокращения временных затрат на нее разработана вторая версия комплекса программ ввода и предварительной обработки Р018К-2.

17. Создан алгоритм программы ввода и контроля данных информационной таблицы записи, которая содержит сведения о скважине и методах каротажа, номерах каналов ЦМРо теоретической величине коэффициента усиления, величине смещения зонда относительно точки съема глубины скважиныо количестве каналов регистрации, о номерах каналов, о канале калибровкикалибровочные данные: нижний и верхний уровни калибровочного сигнала в физических единицах. Информационная таблица перенесена на машинные носители, введена и записана в справочный файл для использования на различных этапах предварительной обработки.

18. Для каждого участка информации решена задача расшифровки значений глубины, записанных в седьмом канале ЦМР с помощью специального шестнадцатиуровневого кода, с учетом того, что каждое значение глубины представляется пятиразрядным десятичным числом, четыре разряда целых и один дробный, а каждой цифре соответствует уровень сигнала и интервал кодов.

ЦМР. В целях увеличения надежности. записи закодированы также и номера разрядов ЦМР.

19. Для предотвращения ошибок, возникающих из-за неправильной настройки аппаратуры, либо из-за накопления динамических погрешностей в результате большой длительности измерений, приводящих на скважине к смещению границ интервалов кодов ЦМР на неизвестную величину, которая приводящей к сбоям при раскодировании значений глубины, предложена автоматическая коррекция границ интервалов кодов глубины на каждом участке записи программным путем.

20. Для проведения программной коррекции границ интервалов кодов глубины использована гистограмма кодов глубины на каждом участке глубин, значения кода каждой цифры рассматриваются как случайные величины, имеющие нормальное распределение, при этом априорно принято, что распределения кодов цифр независимы и достаточно разделены.

21. Для определения качества стандарт-сигналов предложен алгоритм их автоматического анализа, позволяющий производить аттестацию стандарт-сигнала и выбор лучшего из них автоматически. Оценка качества стандарт-сигнала производится путем анализа его уровней по всем каналам для данного метода каротажа, а также по величине реальных коэффициентов усиления. Все стандарт-сигналы разбиваются на группы, каждой группе ставится в соответствие признак качества.

22. Решена задача восстановления сигналов по его реализациям в различных Масштабах и перехода к равномерному шагу по глубине. Восстановление значения единого сигнала производится не для всех точек регистрации, а только для точек, ближайших по глубине к расчетным значениям глубины, полученным при переходе к равномерному шагу. Такое совмещение этапов решения двух задач редактирования дает выигрыш во времени вычислений. Задача восстановления единого сигнала решается путем проведения реализаций сигнала к тому масштабу, по которому производилась калибровка сигнала. Номер калибровочного канала считается априорно заданным.

23. При разработке программ первичной обработки принят следующий принцип организации информации, при котором распакованная по кадрам информация с одного листа ЦМР записывается в один последовательный файл-множество, состоящее из отдельных участков записи. Разбиение на участки внутри файла приводится с помощью специального кадра-признака.

24. В отличие от комплекса программ Р018К-1, комплекс програм РОШК-2 обеспечивает уменьшение затрат времени на обработку, так как использует концепцию последовательной обработки нескольких участков информации на один проход. Учитывая тот факт, что идентификация отдельных участков и методов не может проводиться автоматически, комплекс программ Р018К-2 обеспечи-вает редактирование каротажных сигналов на участке в диалоговом режиме, используя форму диалога «запрос-ответ».

25. Для решения вспомогательных задач предварительной обработки информации созданы алгоритмы программ, связанных с созданием файлов, например, создание каталога архива или справочного файла и реализующих вычислительные алгоритмы в целях контроля настройки аппаратуры-это вычисление и печать гистограммы распределения кодов глубины, кадровый анализ информации.

26. Для разрешения нестандартных ситуаций, когда исходные данные не полностью удовлетворяют требованиям, разработаны алгоритмы программ: запись дополнительного разделяющего признака между участками каротажной информации, запись уровней стандарт-сигналов в справочный набор данных с машинных носителей, передача уровней стандарт-сигналов из одного участка информации в другой.

27. Разработаны алгоритмы программ для печати в цифровом виде. Кроме того, для осуществления в процессе предварительной обработки необходимости отображения из справочного файла, из архива и каталога архива конечного результата редактирования — каротажных диаграмм в графическом виде разработаны алгоритмы следующих программ: печать содержимого каталога и архива ГИС в цифровом виде, печать информации каталога архива в табличной форме, графическое отображение каротажных кривых.

28. Комплекс программ Р018К-2 представляет собой совокупность программ, подпрограмм и процедур, написанных на языках различного уровня. Программы и процедуры комплекса условно можно разделить на 6 групп, согласно выполняемым.функциям.

29. К первой группе относятся программы и процедуры ввода, обеспечивающие ввод информации со специализированного устройства в ЭВМ и контрольную печать начального участка информации в цифровом виде. Вторую группу составляют программы и процедуры, обеспечивающие решение основных задач первичной обработки информации и редактирования каротажных кривых. В третьей группе сосредоточены программы и процедуры, позволяющие решать задачи первичной обработки информации и редактирования каротажных кривых в диалоговом режиме. Четвертую группу определяют программы и процедуры, обеспечивающие отображение информации в цифровом и символьном виде на АЦПУ на различных этапах обработки. Программа графического отображения каротажной информации относится к пятой группе, содержащей управляющую программу для вывода каротажных кривых на рулонный графопостроитель и комплекс программ графического вывода геофизической информации. Шестую группу составляют программы и процедуры, выполняющие ряд обслуживающих и вспомогательных функций.

30.' В результате проведения статистического анализа случайных сбоев в структуре кадра информации с помощью разработанных алгоритма и прграмм-ного модуля для оценки качества введенной информации установлено, что процент таких искажений очень мал и составляет в среднем 0.01%. За основной критерий оценки качества информации выбран относительный процент кадровых сбоев и общая длина непрерывного участка бракованной информации.

31. При анализе КД они рассматриваются как суперпозиция совокупности гармонических сигналов и случайного шума. Разработанный пакет программ включает алгоритм выделения гармонических составляющих, который предоставляет пользователю самостоятельно выбирать их число.

32. При определении частот пакет программ предусматривает случай известных частот и случай известных интервалов. При анализе КД в первом случае исходными являются значения амплитуд и фаз, число циклов уточнения оценок, а также возможные интервалы частот. Для выбора интервалов вычисляются значения периодограммы для некоторого окна данных, находятся аргументы разумного числа максимумов периодограммы, подбираются границы интервалов частот, одновременно определяется число периодичностей.

33. В качестве одной из возможных математических моделей представления КД в созданном пакете программ «СПЕКТР» выбрана модель стационарного случайного процесса, удовлетворяющего разностному уравнению АРСУ. Для данной модели решены две задачи: оценка параметров среднего, дисперсии КД и порядков авторегрессии и скользящего усреднения и по этим параметрам вычисление оценок спектральной плотности и корреляционной функции.

34. Предложен метод проекционных оценок, при котором неизвестная плотность распределения аппроксимируется некоторым отрезком ее ряда Фурье по подходящей системе функций. Тогда каждый коэффициент Фурье представляет собой линейный функционал от плотности и его можно оценить по наблюдениям. Осуществлен выбор параметров проекционных оценок по имеющейся выборке.

35. В пакет «СПЕКТР» включены пять модулей, оценивающие одномерное распределение КД, каждый из которых, соответственно, определяет выборочную функцию распределения КД, вычисляет гистограмму, реализует алгоритм адаптивной проекционной оценки плотности рапределения с весовой последовательностью, строит гауссовскую функцию распределения, формирует графики указанных функций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведение комплексныъх исследований, направленных на решение проблемы по совершенствованию и научному обоснованию методологических и технических решений, способствующих созданию высокоэффективных программно-аппаратных средств и математического обеспечения для цифровой регистрации, компьютерной обработки и статистического анализа КД, создано два поколения автоматизированных ПАКов оригинальной структурной конфигурации, позволивших отказаться от использования шлейфового осциллографа и фотобумаги, как основного средства визуализации КД и перейти к получению каротажных сигналов на машинных носителях, повысить надежность ГИС за счет увеличения количества и плотности записываемой информации, обрабатывать информацию по всей глубине скважины с помощью МПВС, а не на отдельных ее участках, как это делалось при ручной обработке, резко сократить время, повысить качество предварительной обработки данных каротажа.