Петин А.Н., Васильев П.В. Геоинформатика в рациональном недропользовании

Подождите немного. Документ загружается.

113

решеток нельзя отождествлять с интерполяцией. С геологической точки

зрения, 2D имитация состояния базовых элементов, таких, как пачки гор-

ных пород и фациальные последовательности, можно рассматривать как

некий количественный подход к классической проблеме проведения геоло-

гических разрезов в промежуточной области между разведанными пересе-

чениями и участками опробования, например, обнажения или буровые

скважины.

На практике проведение геологических разрезов требует восстанов-

ления имеющихся данных на основании понимания соответствующих

стратиграфических связей с целью получения правдоподобного описа-

ния геологического строения месторождения. Аналогичные требования

должны предъявляться к ведению геостатистических расчѐтов, поэтому

компьютерная методика должна быть способна восстанавливать струк-

туру пространственной изменчивости по данным наблюдений и генери-

ровать геологически правдоподобные гетерогенные структуры. В про-

тивном случае полученные реализации, хотя и являются равновероят-

ными, могут оказаться практически недостоверными. Таким образом,

задача кондиционного моделирования состоит в том, чтобы сгенериро-

вать пространственные распределения, согласованные с надежно изме-

ренными данными и выявить действительную картину пространствен-

ной изменчивости.

Как ручное проведение разрезов, так и кондиционное моделирование

могут в той или иной степени верно отражать гетерогенность геологиче-

ской среды и являться, очевидно, источником моделирования потока и пе-

реноса вещества. Хотя ручной подход порой осуществим для 2-D случая,

тем не менее, для решения объѐмных 3-D задач определенно требуются ав-

томатизированные или компьютерные методы вычислений. Всѐ же в авто-

матизированных методах должна присутствовать некоторая доля геологи-

ческой «интуиции», которую геолог субъективно вручную привносит в

проведенный разрез. Когда подход на основе кондиций оказывается ус-

пешным для нахождения геологически правдоподобного результата, то

сразу появляются два очевидных преимущества перед ручным построени-

ем: (1) применимость к 3-D задачам и (2) возможность создавать множест-

во альтернатив для оценки неопределенности.

При разведке нефтеных месторождений кондиционное 3-D модели-

рование может служить в качестве строительных блоков моделирования

коллекторов и ловушек нефти, с возможностью оценки неопределенности

подсчета запасов и эффективности схемы их извлечения.

Соответсвующим образом в гидрогеологии кондиционное моделиро-

вание оказывается весьма полезным для построения реалистичных моде-

лей водоносных горизонтов для оценки влияния гетерогенности на течение

подземных вод и перенос загрязняющих веществ. При решении задачи

прогнозирования обогатимости данные малообъѐмного геолого-

технологического опробования по отдельным участкам месторождения

114

могут быть с высокой степенью надежности распространены на остальную

область минерализации.

Определенный ключ к решению проблем практического применения

индикаторной (категориальной) геостатистики можно получить на основе

установления связи модельных параметров с базовыми наблюдаемыми ат-

рибутами, которые в случае индикаторных переменных – следующие:

 объѐмные пропорции или содержания;

 средние размеры или длины (например, средняя мощность в вер-

тикальном направлении);

 тенденции к смежности (как одна из категорий пород имеет тен-

денцию локализоваться в пространстве относительно другой);

 направление анизотропии;

 пространственные вариации вышеприведенных параметров.

Понимание влияния модельных параметров на улучшение кондици-

онного моделирования обусловлено тем, являются ли данные избыточны-

ми или редкими. Главное упрощение процедуры блочного моделирования

состоит при этом в использовании транзитивных вероятностей вместо ин-

дикаторных кросс-вариограмм как меры пространственной изменчивости.

Геостатистический подход к блочному моделированию на основе

кондиционной имитации состояний ячеек массива пород включает три

главных шага:

 расчѐт транзитивных вероятностей по данным геологического оп-

робования в разведочных пересечениях;

 моделирование пространственной изменчивости на основе Мар-

ковских цепей;

 имитация состояния блоков, моделирование строения массива.

Подход на основе транзитивных вероятностей и Марковских цепей

был разработан для того, чтобы способствовать включению геологической

интерпретации и улучшению учѐта пространственных кросс-корреляций

(тенденций смежности) при построении геостатистических моделей. Даль-

нейшие детали теории, примеры и сравнения с другими геостатистически-

ми методами можно найти в специальной литературе [13].

3.11. Создание комплексных геологических моделей

3.11.1. Операции с множествами

После создания различных типов моделей отдельных геологических

объектов возникает задача их объединения в комплексную цифровую мо-

дель месторождения ЦММ и поддержания этой модели в актуальном со-

стоянии. При последующей детализации геометрии залежи на отдельных

небольших участках или после обнажения фрагментов рудных тел в ре-

зультате ведения горных работ ЦММ не моделируется полностью заново, а

обновляется только в тех зонах, где были получены новые уточнѐнные

данные. Схематически основные операции с множествами геологических

115

объектов и различных типов точечных, линейных, полигональных, сеточ-

ных, каркасных и блочных моделей представлены на рис. 3.22.

Рис. 3.23. Основные операции с множествами

при работе с пространственными моделями рудных тел

Последовательное применение логических операций с множествами

к двум пространственным геологическим моделям (А и B) позволяет объе-

динять неограниченное число пространственных объектов в комплексную

динамическую модель месторождения.

Требования к моделям

Если две модели, которые следует объединить, не имеют равных па-

раметрических описаний, то необходимо изменить параметры одной из

моделей. Можно использовать подходящую модель в качестве прототипа.

Любые поля атрибутов, таких, как литологические типы пород или

содержание, обрабатываются согласно следующим правилам:

 если поля уникальны для каждой входной модели, то все эти поля

записываются в выходную модель. Поля, в которых во входных моделях

нет значений, считаются неопределенными;

 если в двух входных моделях есть одинаковые поля, то значения в

полях второй модели B заносятся в поля первой модели А. Таким образом

выполняется обновление модели А.

A  B

A  B

B  A

A  B

Объединение

Разность

Пересечение

Основные операции с множествами

A xor B

Исключение

Разность

116

То есть для изменяющихся во времени геолого-маркшейдерских мо-

делей в операциях объединения и пересечения более поздними по дате

данными принято считать данные множества B. В результате этих опера-

ций модель A обновляется лишь в тех областях, где она пространственно

совпадает с моделью B. Когда в базе данных моделей имеются специаль-

ные атрибутивные поля для даты или времени, то обновление модели A

можно выполнять по дате внесения последних изменений в модель B.

Для объединения двух моделей типа GRID они должны иметь одина-

ковые параметрические описания (то есть общую точку привязки, одина-

ковый размер и число родительских ячеек). Блоки или ячейки должны

быть также отсортированы по возрастанию значения индексов IJK.

При добавлении моделей лучше всего использовать первую модель в

качестве прототипа для реструктурирования второй модели. При слиянии

моделей результирующая модель обычно содержит больше блоков, чем их

число во входных моделях. Если новая модель становится слишком боль-

шой для хранения на диске компьютера, то можно объединить блоки. Для

этого может быть применена процедура переблокировки, при которой, од-

нако, происходит усреднение показателей в более крупных блоках и часть

информации теряется.

Последовательность объединения нескольких блочных моделей пу-

тѐм использования операций с множествами в итоговую комплексную

блочную модель месторождения показана на рис. 3.23.

Рис. 3.24. Построение комплексной блочной модели залежи

3.11.2. Оценка сложности месторождений

Проблема оценки степени сложности месторождений рассматрива-

лась многими исследователями. Так, проф. Букринский В.А. в [1] приво-

дит формулу для экспертной оценки каждой ячейки регулярной блочной

модели месторождения. Итоговый взвешенный параметр служит эвристи-

ческой оценкой и может быть использован при классификации залежей,

Пласт I Пласт II Дайка Рельеф Аллювий

Итоговая модель

117

однако результат значительно зависит от опыта экспертов. Для пластовых

месторождений, например, угольных, им отмечается возможность приме-

нения такой характеристики, как отношения числа контактов руда – поро-

да к общему числу контактов различных типов пород в разрезе.

В монографии Ломоносова Г.Г. [12] сложность месторождения увя-

зывается с природной морфологией рудных тел и выбранной системой

разработки. Однако отмечается, что для крупных залежей предложенная

формула выявления сложности месторождения полностью определяется

удельной поверхностью составляющих рудных тел.

Удельная поверхность рудной фазы – отношение площади поверхно-

сти к занимаемому объѐму. Наиболее точно и достоверно определить ве-

личину удельной поверхности рудных тел в массиве можно путѐм прове-

дения системы случайных секущих. Линейный метод стереологии случай-

ных замкнутых множеств позволяет найти удельную поверхность руды по

следующему простому соотношению [34] :