Геометрическое моделирование и автоматизация решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Цаболова, Маргарита Муратовна

  • Цаболова, Маргарита Муратовна
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2013, [Владикавказ]
  • Специальность ВАК РФ05.13.12
  • Количество страниц 133
Цаболова, Маргарита Муратовна. Геометрическое моделирование и автоматизация решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых: дис. кандидат технических наук: 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (по отраслям). [Владикавказ]. 2013. 133 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Цаболова, Маргарита Муратовна

ВВЕДЕНИЕ.

1 Анализ средств решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых.

1.1 Классификация скважин по назначению.

1.2 Использование скважин при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых.

1.3 Обзор и анализ исследований в области геометрии недр.

1.4 Теоретические положения геометрического моделирования скважин.

1.5 Обзор современных программных средств решения горно-геологических задач.

1.6 Выводы по главе.

2 Разработка метода геометрического моделирования геологоразведочных скважин для решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых.

2.1 Определение параметров залегания залежей в недрах земли.

2.2 Определение точек пересечения скважины с контурами залежи полезных ископаемых.

2.3 Решение некоторых структурно-тектонических задач по столбу керна.

2.4 Определение границ и параметров выхода залежи на земную поверхность

2.5 Сравнение используемых в геологии методов разведки и оконтуривания залежей с предложенным.

2.6 Выводы по главе.

3 Математическое описание решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых.

3.1 Математическое описание метода определения точек пересечения скважины с контурами залежи полезных ископаемых.

3.2 Математическое описание метода решения структурно-тектонических задач по столбу керна.

3.3 Математическое описание метода определения границ и параметров выхода залежи на земную поверхность.

3.4 Выводы по главе.

4 Алгоритмы и программная реализация решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых.

4.1 Алгоритм определения точек пересечения скважины с контурами залежи полезных ископаемых.

4.2 Алгоритм решения структурно-тектонических задач по столбу керна.

4.3 Алгоритм определения границ и параметров выхода залежи на земную поверхность.

4.4 Архитектура автоматизированной системы.

4.5 Выводы по главе.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», 05.13.12 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геометрическое моделирование и автоматизация решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых»

Актуальность работы. Эффективная отработка месторождений полезных ископаемых зависит от полноты и качества проведения поисково-разведочных работ, от объективной и достоверной информации о форме и размерах залежи полезного ископаемого.

При проведении поисково-разведочных работ в настоящее время широко используются различно-ориентированные в пространстве скважины. С помощью скважин добывается основная доля необходимой информации о форме, размерах, тектонической структуре залежи полезного ископаемого. Кроме того, жидкие и газообразные полезные ископаемые добываются исключительно с помощью скважин. Качественное и рациональное использование скважин в различных аспектах разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, несомненно, является актуальной задачей, решение которой может быть усиленно геометрическим моделированием и более широким использованием САПР для решения различных горногеологических научных и инженерных задач.

Недоступность геологических образований и процессов для непосредственного наблюдения обусловила распространение в практике геологических исследований выборочного метода изучения с помощью естественных и искусственных обнажений, в пределах которых отбираются образцы и пробы для различных исследований и анализов и главным образом используется математический аппарат теории вероятностей и математической статистики. Вместе с тем, геометрическое моделирование скважин является одним из наиболее перспективных направлений развития геометрии недр, так как позволяет решать задачи разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых как приемами прикладной геометрии, так и посредством отнесения их в систему автоматизации проектирования.

С помощью автоматизированного решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых по данным имеющейся эксплуатационной разведки можно получить информацию по параметрам залегания залежи до завершения поисково-разведочных работ, т.е. сокращаются сроки получения необходимой информации. Кроме того, это не требует больших материальных и временных затрат, а следовательно, позволит сократить затраты на натурные исследования.

В этой связи исследования, направленные на разработку программ автоматизированного решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых являются весьма актуальными.

Целью диссертационной работы является разработка метода геометрического моделирования и алгоритмов решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, с использованием геологоразведочных скважин.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

• исследование и анализ геометрического моделирования разведочных скважин и приемов аппроксимации поверхностей залежей полезных ископаемых закономерными геометрическими формами;

• разработка геометрических алгоритмов решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых при помощи геометрического моделирования, основанного на приемах аппроксимации закономерными геометрическими образами (геометрическими алгоритмами принято считать последовательность геометрических операций для решения задачи, выраженных в символах);

• исследование возможности использования полученных геометрических алгоритмов для автоматизированного решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых;

• разработка математического описания представленных графических алгоритмов решения поставленных задач;

• разработка алгоритмов автоматизированного решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, основанных на выполненном математическом описании, и разработка программного обеспечения.

Объект исследования: Оконтуривание залежей полезных ископаемых различной формы с использованием геологоразведочных скважин различного назначения.

Предмет исследования: геометрическое моделирование и алгоритмизация решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, в решении которых участвуют геологоразведочные скважины.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий в себя анализ и обобщение ранее выполненных исследований, теоретические исследования, включающие в себя геометрическое и математическое моделирование разведочных скважин, графоаналитическое решение различных позиционных и метрических задач с помощью геометрически моделированных скважин.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработан метод геометрического моделирования геологоразведочных скважин для решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, позволяющий получить информацию по параметрам залегания залежей до завершения поисково-разведочных работ.

2. Разработаны геометрические алгоритмы определения точек пересечения скважины с залежью полезного ископаемого и определения параметров залегания залежи полезного ископаемого по столбу керна.

3. Разработано математическое описание геометрических алгоритмов решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых.

4. Разработаны алгоритмы автоматизированного решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, основанные на предложенном методе геометрического моделирования.

Практическая значимость работы. Разработаны и предложены программы для решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, использование которых позволяет до завершения поисково-разведочных работ получить информацию по параметрам залегания залежи и сокращает материальные затраты на натурные исследования и сроки получения необходимой информации, а следовательно, позволяет повысить качество и технико-экономический уровень результатов геологоразведки.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректными графоаналитическими исследованиями, а также результатами использования разработанного программного обеспечения организациями геологической отрасли.

Реализация результатов работы. Полученные результаты исследований используются геологической организацией ОАО «Севосгеологоразведка», а также в учебном процессе в СКГМИ (ГТУ) при подготовке инженеров горно-геологического профиля.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 11 печатных работах, в т.ч. 3 работы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ для публикации основных научных результатов.

Похожие диссертационные работы по специальности «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», 05.13.12 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Цаболова, Маргарита Муратовна

4.5 Выводы по главе

1. Разработаны основные модули и алгоритмы автоматизированного решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, основанные на математическом описании разработанных графических алгоритмов.

2. Применение разработанных алгоритмов автоматизированного решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезньк ископаемых сокращает затраты на натурные исследования и позволяет повысить качество и технико-экономический уровень результатов проектирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате выполненного геометрического моделирования скважин и контактирующих с ними залежей полезных ископаемых, базирующегося на приемах аппроксимации их элементарными геометрическими образами, разработаны геометрические алгоритмы решения задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых.

2. Разработано математическое описание представленных геометрических алгоритмов решения поставленных задач.

3. Разработаны и реализованы алгоритмы и программы решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых, основанные на предложенном математическом описании.

4. Разработанные методы и алгоритмы автоматизированного решения основных задач разведки и оконтуривания залежей полезных ископаемых позволяют сократить объемы бурения вследствие разуплотнения сетки разведочных скважин.

5. Проведенные исследования показали, что возможное сокращение буровых работ вследствие разуплотнения сетки разведочных скважин позволяет снизить объемы бурения при разведке в среднем на 13,3%.

6. Разработанные методы и алгоритмы внедрены для практического применения геологической организацией ОАО «Севосгеологоразведка», а так же используются в учебном процессе в СКГМИ при подготовке инженеров горно-геологического профиля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Цаболова, Маргарита Муратовна, 2013 год

1. Авдонин В. В. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. М.: Фонд «Мир», 2007. 540с.

2. Аппроксимация поверхностей случайной формы к закономерным : монография / Т.С. Гуриев, И.С. Хазеева, Г.Т. Гуриев. Владикавказ:Терек, 2000. 212с.

3. Арзиани К.К. Актуальные задачи управления процессами геологического изучения недр. В кн.: Разработка и создание АСУ-Геология, вып. 1(4) ВИЭМС.1977. С. 3-9.

4. Арзиани К.К., Максимцов М.М., Чистяков Ю.В. Разработка автоматизированных систем управления в геологии. М.: Недра, 1975. 207 с.'

5. Атякин А.К. Опробование полезных ископаемых при бурении скважин. М. : Недра, 1968. 264 с.

6. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин. М. : Недра, 2003. 632с.

7. Бастриков С.Н. и др. Автоматизация проектирования строительства наклонно-направленных скважин. М.: ВНИИОЭНГ, 1991. 31 с.

8. Бахвалов Н. С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. М.: Наука, 1987. 599 с.

9. Бейсебаев А. М., Туякбаев Н. Т., Федоров Б. В. Бурение скважин и горноразведочные работы. М.: Недра, 1990г. 303 с.

10. Битто Р. Новая система управления траекторией ствола скважин // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1986. № 5. с.32-35.

11. Бугаец А.Н., Дуденко Л. Н. Математические методы при прогнозировании месторождений полезных ископаемых. Л.: Недра, 1976. 270 с.

12. Бражников В. А., Фурнэ А. А. Система сбора информации для исследования процесса бурения на ЭЦВМ // Изв. вузов Серия: Нефть и газ. 1973. № 3. с.89-92

13. Васильев П.В. Развитие горно-геологических информационных систем. // Информационный бюллетень. ГИС ассоциация. 1999. № 2 (19). С. 32-33.

14. Вержбицкий В. М. Численные методы: Мат. анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Высш. шк., 2002. 840с.

15. Вилесов Г.В. и др. Методика геометризации месторождений. М. : Недра, 1973. 173 с.

16. Воздвиженский Б. И., Голубинцев О. Н., Новожилов А. А. Разведочное бурение. М.: Недра, 1979.

17. Воронин Ю. А., Еганов Э, А. Методологические вопросы применения математических методов в геологии. Новосибирск. М.: Наука, 1974. 85 с.

18. Гавич И. К. Теория и практика применения моделирования гидрогеологии. М.: Недра, 1980. 358с.

19. Гуськов О.И., Кушнарев П.И., Таранов С.М. Математические методы в геологии. М. : Недра, 1991. 205с.

20. Математическая статистика в разведочном бурении. М. : Недра, 1990. 218с.

21. Герасимов А. В. Компьютерная технология геолого-маркшейдерского обеспечения и проектирования буровзрывных работ на карьере. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. №5.

22. Глушков Б. М. Человек и вычислительная техника. К.: Наукова думка, 1971. 294с.

23. Горбачев Ю. И., Никулин Б. А., Яковлев С. И. Изучение кернов в процессе бурения скважин // Состояние и перспективы геолого-геофизических и технологических исследований, проводимых в процессе бурения скважин. 1987. С.33-34.

24. Гордон В. О., Семенцов-Огиевский М. А. Курс начертательной геометрии. М. : Наука, 2008. 366с.

25. Грачев Ю. В., Варламов В. П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968. 178 с.

26. Гудман С., Хидетниеми С. Введение в разработку и анализ алгоритмов. М.: Мир, 1981. 366с.

27. Губарь Ю.В. Введение в математическое моделирование. Интернет Университет информационных технологий INTUIT : http://www.intuit.ru (дата обращения 29.03.2013)

28. Демихов В. И. Средства измерения параметров бурения скважин: Справочное пособие. М.: Недра, 1990.

29. Диков А. В., Степанова. С. В. Математическое моделирование и численные методы. Пенза, 2000. 143 с.

30. Добрынин В. Н., Черемисина Е. Н. Математические методы и средства вычислительной техники в геолого-прогнозных исследованиях. М.: Недра 1988. 111 с

31. Дунаев В. А., Серый С. С., Герасимов А. В. Автоматизация геолого-маркшейдерских работ на карьерах железорудной промышленности.Материалы 7-го международного симпозиума. Белгород. ВИ ОГЕМ, 2003.

32. Иванов А.О, Ильютко Д.П., Носовский Г.В., Тужтилин A.A. Практикум по компьютерной графике. МГУ, 2010г. 390с.

33. Ежов И. В. Бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин ИнФолио. 2009.294с.

34. Зейлик B.C., Веселов В.В., Спивак Л.Ф. К вопросу классификации автоматизированных систем в геологии: Тез. докл. Всесоюзной конференции "Теория классификации и анализ данных". Новосибирск, 1981 (ч. I), с.48-50.

35. Зиненко В. П. Направленное бурение. М.: Недра, 1990. 152с.

36. Игревский В. И. Основные принципы построения автоматизированныхсистем управления АСУ-Геология. // Советская геология. 1973. № 1. С. 3-14.113

37. Ильинский В. M. Лимбергер Ю. А. Геофизические исследования глубоких скважин. М.: Недра, 1977. 170 с.

38. Ильиных А.П. Теория алгоритмов. Екатеринбург, 2006. 149 с.

39. Исаченко В. X. Инклинометрия скважин. М.: Недра, 1987. 216 с.

40. Каждан А.Б., Гуськов О.И. Математические методы в геологии. М. : Недра, 1990. 251с.

41. Калинин А. Г., Кульчицкий В. В. Естественное и искусственное искривление скважин. М. : Институт компьютерных исследований. 2006. 640с.

42. Капутин Ю.Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика. СПб: Недра, 2002. 424 с.

43. Козловский Е. А., Комаров М. А., Питерский В. М. Кибернетические системы в разведочном бурении. М.: Недра, 1985. 215с.

44. Колмогоров А. Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, 1987. 304с.

45. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике.

46. Костомаров Д. П. Корухова Л. С., Манжелей С. Г. Программирование и численные методы. М.: МГУ, 2001. 224 с.

47. Крейтер В. М., Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых М.: Недра, 1969. 384 с.

48. Кристофидес Н.Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978. 429с

49. Кунву Ли. Основы САПР, CAD, CFM, САЕ. Издательство: Питер,2004. 289с.

50. Кушнарев И. П., Кушнарев П. И., Мельников К. М. Методы структурной геологии и геологического картирования. М.: Недра, 1984. 375с.

51. Лагерь А. И. Горная графика. Красноярск. : КрасТУ, 1981. 112с.

52. Лаптев В. В., Езерский Ю. Г. и др. Опыт геологического контроля в процессе бурения // Тр. БашНИПИнефть. ВНИИНПГ. Уфа, 1979. Вып. 9. С.125-133.

53. Левин M. Г., Лустгартен Ю.Л., Панин И.Г. Основы моделирования и численные методы. Кострома : КГТУ, 2002. 80с.

54. Ломоносов Г. Г., Арсентьев А. И., Гуднова И. А. и др. Горно-инженерная графика. М.: Недра, 1976. 263с.

55. Ломоносов Г. Г. Горная квалиметрия. М.: Московский государственный горный университет, 2007. 194 с.

56. Ломтадзе В.В. Программное и информационное обеспечение геофизических исследований. М.: Недра, 1993. 267 с.

57. Лукичев C.B., Наговицын О. В. Автоматизированная система MineFrame 3.0. / Горная промышленность. 2005. №6. С.32-35.

58. Лукьянов Э. Е., Саулей В. И., Толстолыткин И. П. Изучение геологического разреза скважин в процессе бурения // РНТС ВНИИОЭИГ. Сер.: Бурение. 1974. № 1.

59. Лукьянов Э. Е. Исследование скважин в процессе бурения. М.: Недра, 1979. 248с.

60. Марголин А. М. Оценка запасов минерального сырья. Математические методы. М.: Недра, 1974. 261с.

61. Мельничук И. П. Бурение направленных и многоствольных скважин. М.: Недра, 1991. 220с.

62. Методика и техника газового каротажа / А. М. Левит, Б. Ф. Цыганов, Л. А. Галкин и др. М.: Недра, 1971.

63. Милютин А. Г. Разведка и геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых. М., МГОУ, 2004г. 74 с.

64. Назаренко М. В., Хоменко С. А. Автоматизированная система управления горными работами современного предприятия на базе геоинформационной системы K-MINE // Маркшейдерский вестник. 2009. №5.

65. Овчинников В.А. Программирование для Mapinfo на примерах. Москва. 2011.-181 с.

66. Оре О. Теория графов. М.: Наука, 1980. 336 с.

67. Парасюк И. И., Сергиенко И. В. О задачах и методах планирования вычислений в пакетах прикладных программ. УС и М, 1983, № 4. с.57-65.

68. Пастихин Д.В., Сенаторов Н.П. Моделирование открытых горных работ с помощью пакета программ Gemcom Surpac. М: МГГУ, 2008. 108 с.

69. Покрепин Б. В. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М.: ИнФолио, 2011г. 496с.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.