Максим Дмитриевич Пудалов, генеральный директор ООО «Спутник»; Татьяна Викторовна Корчагина, директор ООО «Сибирский Институт Горного Дела», кандидат технических наук; Наталья Владимировна Гинтова, главный геолог ООО «Сибирский Институт Горного Дела», эксперт в сфере недропользования
Современный рынок предоставляет множество платформ и сервисов для упрощения работы человека. В этой статье мы расскажем, почему среди большого количества программ в области геологического изучения угольных месторождений стоит выбрать именно программный комплекс GEOS, а также по какой причине борьба между программными продуктами — это на самом деле борьба методов разведки и подсчета запасов.
По данным Государственного баланса запасов полезных ископаемых Российской Федерации, запасы угля в России сосредоточены в 22 угольных бассейнах, включающих 141 месторождение.
Особенностями большинства бассейнов являются сложные геологические и горно-геологические условия, которые возникли в результате формирования пластовых залежей. Зачастую участок или месторождение состоит из нескольких пластов, отличающихся друг от друга строением, выдержанностью, мощностью и качественными характеристиками. Кроме того, пласты обладают определенной степенью изменчивости вышеуказанных характеристик.
Для пластовой залежи типично чередование пластов угля и вмещающей породы. Мощности могут колебаться от нескольких сантиметров до нескольких метров. Качественные характеристики изменяются как по площади пласта, так и по его падению. По этим причинам запасы угольных месторождений отличаются разнообразием технологических свойств и имеют различные направления использования.
В России лишь четверть угольных месторождений может разрабатываться простым и недорогим способом.
Почему зарубежное ПО не подходит для выполнения задач российской геологии?
• В России большое количество угольных месторождений характеризуется нахождением полезного компонента на значительных глубинах. Статистические методы определения структуры пласта не дают результата с высокой степенью достоверности. Это обусловлено как разведочной сетью, так и строением, гипсометрией пласта, а также наличием элементов дизъюнктивной и пликативной тектоники. На сложных участках месторождений сгущение разведочной сети не повышает достоверность моделирования, не говоря уже о статистических методах. Однако зарубежное ПО генерирует 3D-модели месторождения на статистических методах, поэтому сложные участки приходится отстраивать в ручном режиме. В результате невозможно внедрить ПО в реальный рабочий процесс ГРР и проектирования.
Зарубежные программы позволяют учитывать специфику основной части запасов месторождений 1-й, 2-й групп сложности геологического строения. Они ориентированы преимущественно на рудные месторождения и месторождения углеводородного сырья. Однако такое ПО не решает проблем, которые возникают при создании геологической модели месторождений третьей группы сложности, запасы по которой разведываются преимущественно по категории изученности С2; тела полезных ископаемых которой имеют сложное строение с интенсивно нарушенным залеганием, характеризующимся очень изменчивой мощностью либо значительно невыдержанным качеством полезного ископаемого. Весь успешный опыт внедрения подобных программ в реальный процесс связан с доработками, которые проводят внутри компаний, использующих данный программный продукт, и часто обуславливается работой отдельных энтузиастов.
• Проблема отчетности.
Специфические условия залегания и эксплуатации угольных месторождений побудили специалистов СССР разработать методику подсчета и учета запасов, которая релевантна геологическим условиям угольных месторождений России. Эта методика содержит способы анализа данных, формы представления информации через чертежи и расчёты. Это в свою очередь привело к созданию ряда нормативных документов и требований для защиты запасов в ФБУ «ГКЗ» РФ.
Примеры апробации запасов угольных месторождений в программах, основанных на статистических методах моделирования, на сегодняшний день неизвестны, поскольку это не вопрос формата работы с данными, а методологическая проблема. В подобных программах необходимо вручную построить модель на основе разрезов и структурных карт, а потом специальными плагинами экспортировать получившийся результат обратно в разрезы и структурные карты. В результате таких операций данные не будут в полной мере соответствовать, и вся процедура становится бессмысленной.
• Химические и физические особенности пластовой залежи справедливы для анализа физических и химических параметров. Статистические методы в данном случае работают, однако этот вопрос неотделим от положения пласта в пространстве (о нем мы рассказывали выше).
Изначально в основу разработки GEOS мы заложили: методологию подсчета запасов, применяемую именно на российских месторождениях, а также принцип упрощения работы геологов. Нашей задачей было не абстрактное «внедрение ПО», а конкретные показатели по сокращению трудозатрат. Через упрощение работы геологов мы пришли к автоматической генерации трехмерных моделей на основе каркаса, который получается в ходе работ. Это позволяет использовать GEOS на месторождениях не только первой и второй группы сложности, но и третьей, внедрять его в рабочий процесс предприятия, а также формировать документацию в соответствии с требованиями нормативных документов.
С 2012 года программный комплекс прошел большой путь и на данный момент состоит из двух частей: GEOS Pro и GEOS 3D.
GEOS Pro представляет собой веб-сервис и плагин для AutoCAD и состоит из следующих модулей:
1) G:Web, предназначенного для ввода данных по результатам геологоразведочных работ (бурение, каротажные диаграммы, результаты лабораторных анализов). По сути, это единая база данных, содержащая информацию о месторождении и участках (рис. 1);
2) G:2D, разработанного для автоматизированного построения графической документации через AutoCAD и подсчета запасов. Он позволяет генерировать (рис. 2, 3, 4):
— геологический разрез за две секунды,
— структурные колонки по всему пласту за десять секунд,
— структурную карту за секунду.
Кроме того, в качестве дополнения к G:2D существует модуль G:Raster, предназначенный для восстановления дела скважины по растровым изображениям.
GEOS 3D
GEOS 3D — это модуль, разработанный для автогенерации трехмерной модели участка на основе базы данных, занесенных геологами в GEOS Pro в ходе естественного выполнения их работы. Это позволяет в любой момент иметь доступ ко всему массиву информации, собранному с ранее изученного участка работ. Модуль был разработан совместно с компанией ООО «Сибирский институт горного дела» АО ХК «СДС-Уголь» и апробирован на реальном месторождении.
В основу разработки плагина заложена MIM технология (Mining Information Modeling) — информационное моделирование месторождений ТПИ. Все графики и чертежи строятся на основании данных, полученных при анализе, с обязательной возможностью редактирования специалистом-геологом (рис. 5).
Как GEOS облегчает работу геолога?
• Дело скважины генерируется автоматически. После внесения данных программа генерирует дело скважины, которое состоит из 12 таблиц и автоматически редактируется по мере добавления информации. Это позволяет в любой момент иметь доступ ко всему массиву информации, собранному с определенного места.
• Построение графиков и карт. Модуль G:2D способен облегчить построение любых графических документов, таких как погоризонтные планы, геологические разрезы и т. п. Все графики строятся на основании данных, полученных при анализе.
• Возможность быстрого сравнения данных. Имеющуюся информацию по всем скважинам можно сравнить по любому параметру. Это значительно облегчает анализ данных и принятие решений по дальнейшей разработке.
• Подсчет запасов пластовых угольных месторождений максимально приближен к традиционному подсчету запасов. Сходимость между подсчетом запасов в GEOS и традиционным способом при тестировании составила 99 %. При наличии высокой степени разведанности запасов программный продукт максимально точно определяет их количество.
• Предотвращение ошибок. Все данные, вносимые в программу, автоматически проверяются на наличие ошибок и опечаток. В случае внесения подозрительных данных предлагается их редактирование. Такой подход позволяет существенно снизить влияние человеческого фактора.
• Подготовка геологической документации (геологических материалов, отчетов и т.д.). Модуль может быть успешно использован для построения 3D-модели на основании геологических данных с возможностью дальнейшего проектирования с вовлечением 3D-модели.
Все вышеперечисленные модули в совокупности экономят трудозатраты при ГРР на 11,54 % (табл. 1), а при проектировании — на 44,4 % (табл. 2).
Использование GEOS минимизирует влияние человеческого фактора и уменьшает количество ошибок в подсчете. Методы, которые заложены в программе, с высокой точностью делают расчеты, а специальные функции позволяют разместить их на необходимом чертеже.
Комплекс позволяет оптимизировать процесс построения графических моделей объектов, а также автоматизировать математические подсчеты. Программное обеспечение разработано с учетом российской методики подсчета запасов, а также требований нормативных документов и инструкций.
Вывод: в настоящее время проводится построение 3D-модели с помощью программного продукта с перспективой заверки в ФБУ «ГКЗ».