Обработка данных геологической разведки, подсчет запасов, применение ГИС K-MINE при обработке, систематизации и анализе данных геологической разведки и изысканий

Основным источником информации о месторождениях или проявлениях полезных ископаемых являются данные, полученные при бурении скважин. При обработке информации используется база данных геологических скважин. Работа с базой данных подразделяется на несколько этапов:

• проектирование модели базы данных;
• создание справочников (статичных полей с фиксированной информацией);
• заполнение справочников;
• заполнение базы данных;
• проверка содержащихся данных на наличие механических ошибок;
• применение методов статистического анализа;
• исправление обнаруженных ошибок.

Создание моделей баз данных геологических скважин в ГИС K-MINE выполняется на этапе внедрения системы на конкретном объекте и настраивается под особенности каждого месторождения. Это позволяет учесть все особенности работы с базой и настроить большое количество полей для работы с результатами специализированных исследований. При этом сохраняется «смежность» информации - привязка результатов разных исследований к конкретному интервалу скважины.

Для формирования структур базы данных используются интегрированные в систему средства. С их помощью можно выполнить создание новой базы данных или подключить существующую, выполнить разработку структур таблиц, назначить ключевые поля и выполнить связывание и объединение таблиц (назначение реляционных связей) (рис.1).

Вся информация, описывающая геологические скважины, может быть условно разделена на следующие группы:

• главная таблица, содержащая информацию о номере скважины, ее типе, координатах устья;
• таблицы данных геологического опробования, содержащие информацию о пробах, интервалах, породах, содержаниях компонентов по пробам и т.д. (таблицы рядового и группового опробования, таблицы композитных интервалов);
• таблица инклинометрии, для описания пространственного положения скважины;
• набор справочников.

Рис. 1 - Разработка структуры базы данных геологических скважин

Справочники являются полями со статическими данными. Они предназначены для хранения данных, не изменяющихся в процессе работы с базой данных: стратиграфическая и литологическая колонки, применяемые методы исследований, местонахождение скважины (при делении района работ на отдельные участки) и т.п. Применение справочников позволяет достичь «стандартизации» в оформлении базы данных при ее эксплуатации несколькими пользователями. Заполнение справочников производится перед началом ввода данных, однако поддерживается возможность редактирования их в уже заполненной базе данных.

Ввод данных в базу является основным этапом работы. На этом этапе ввода производится их первичная проверка, выбор данных из справочников и т.д. (рис. 2) Для своей работы ГИС K-MINE использует реляционные базы данных, поддерживающие многопользовательскую архитектуру, поэтому всю работу по вводу данных можно разделить между несколькими операторами. Для контроля правильности ответственных данных (например, координат устьев скважин), их ввод в базу данных выполняется в «две руки». При этом, для каждой скважины создаются две одинаковые таблицы данных опробования и инклинометрии, которые потом сравниваются между собой.

Рис. 2 - Ввод данных в базу

При вводе данных выполняется контроль ошибок. Ошибки могут иметь различное происхождение и природу. Это могут быть элементарные (грубые) ошибки координат, которые легко обнаруживаются при сопоставлении табличных данных с графикой. Значительно сложнее обнаруживаются ошибки, которые незначительны, например, неверное содержание компонентов в полезном ископаемом. Чаще всего, первичные ошибки возникают из-за некачественной перепечатки многотомных геологических отчетов, неаккуратного заполнения геологических журналов, паспортов скважин. Кроме этого достаточно часто возникают ошибки ввода операторов.

После ввода данных в базу вся информация должна быть тщательно проверена, а база заверена. Проверка базы данных на наличие механических ошибок осуществляется несколькими методами:

• «ручная» проверка внесённых данных при вводе в «две руки»;
• проверка данных путём применения вычисляемых полей;
• фильтрация данных на предмет попадания в диапазон допустимых значений;
• применение аппарата математической статистики;

Ручная проверка предполагает сопоставление двух таблиц в одну сводную, с проверкой значений в автоматическом режиме, то есть вычитаются одна из другой. В этом случае неточности (то есть отличие от нуля) достаточно легко выявляются программой и отбраковываются.

Наиболее быстрым методом является проверка путём применения вычисляемых полей. Суть метода состоит в создании пользовательских полей базы данных, в которых производятся вычисление разностей (сумм) для полей, которые предполагают полную сходимость данных, например, последовательность интервалов опробования, разрывы или перекрытия интервалов, недопустимые значения для азимутов или наклонов скважин и т.д. При этом, при создании условий для вычислений можно использовать математические, логические и статистические функции.

Использование фильтров позволяет выявлять значения данных, которые выходят за рамки допустимых диапазонов значений. В системе реализован сложный механизм фильтрации табличных данных с использованием сложных (вложенных) логических условий и логических функций. Этот способ применяется также для отбраковки «ураганных» проб.

Применение аппарата математической статистики позволяет изучить выборку данных на наличие аномально высоких (низких) значений, что делает возможным исправление грубых ошибок.

Применение методов компьютерной обработки данных предоставляет возможность разностороннего изучения исследуемых явлений большим количеством аналитических методов. Одним из наиболее широко применяемых методов при обработке геологической информации является математическая статистика. Аппарат математической статистики K-MINE позволяет провести изучение основных закономерностей в распределении содержащихся данных (рис.3).

Все данные, из созданной базы следует загрузить в трёхмерную среду и выполнить визуальный контроль. Может оказаться, что какие-то данные окажутся «не на своем месте», хотя и в пределах исследуемого района. Кроме того, часто имеет смысл вывести на печать все планы и разрезы, наложить их на старые и сравнить. Может оказаться, что скважины имеют неверный азимут падения, или поправка на магнитный азимут не введена, или номера скважин и их расположение перепутаны, и пр.

Существует множество методов проверки данных. Например, для координат устьев скважин можно пересчитать значения превышений, спроецировав устья на цифровую модель дневной поверхности. В случае, когда абсолютная разница будет больше превышения между контурами топографической основы, координаты скважин необходимо проверить.

Прежде чем приступать к обработке данных по месторождению и моделированию, необходимо учесть все возможные теоретические ошибки в базе. Для месторождений разных генетических типов возможно большое количество как механических, так и теоретических ошибок в данных.

Рис. 3 - Статистический анализ данных опробования

При использовании ГИС K-MINE для обработки данных геологических работ, рекомендуется обращать внимание на следующие моменты:

• всегда полезно сделать статистический анализ всех цифровых полей и обратить внимание на минимальные и максимальные значения;
• значения проб не должны превышать 100% или максимально возможного (теоретического) содержание химических элементов в исследуемых минералах;
• в случае полиэлементных данных анализов, сумма всех значений содержаний не должна превышать 100% или максимально возможного в исследуемых минералах;
• значения содержаний не отрицательны;
• координаты устьев скважин должны быть в пределах координат изучаемого района;
• данные инклинометрии не должны содержать противоречивых данных (например, положительных данных падения при бурении с поверхности).

Детальная визуальная проверка данных также осуществляется при интерпретации минерализации, когда оператор видит расположение рудных интервалов и «подозрительные» интервалы и пробы.

Изучение методических аспектов бурения скважин, методики и качества опробования, необходимо рассматривать еще до начала моделирования месторождения и интерпретации геологических данных. Ошибки при оценке месторождения формируются из систематических ошибок при опробовании и неточности привязки данных в пространстве. Поэтому, поверка базы данных является обязательной. Использование заверенных данных позволяет повысить точность создаваемых моделей.