Новые возможности ИКС ГМГС - сбор, диагностика и обработка данных опытно-фильтрационных опробований

Компания "Геолинк" - разработчик Информационной Компьютерной Системы Государственного Мониторинга Геологической Среды (далее - ИКС ГМГС), в настоящее время существенно расширяет ее аналитические возможности, ориентируясь главным образом, на задачи практической гидрогеологии. Одним из последних достижений компании является разработка и внедрение блока сбора данных, диагностики и обработки данных опытно-фильтрационных опробований (ОФО). Этот блок функционально связан с подсистемой Подземные Воды ИКС ГМГС. Сбор данных и диагностика ОФО осуществляется с помощью оригинального программного продукта AquiTest, разработанного компанией "Геолинк" для карманных компьютеров на платформе Palm™. Все собранные данные поступают и хранятся в ИКС ГМГС, а для обработки данных ОФО, с целью получения фильтрационных параметров водоносных систем, гидрогеологи могут привлекать имеющиеся у них средства. Компания "Геолинк" распространяет и рекомендует использовать для обработки программный комплекс VBTeis, являющийся многофункциональной системой обработки опытно-фильтрационных опробований (откачек, экспресс-наливов в скважины и наливов в шурфы). Программный комплекс VBTeis разработан Р.С. Штенгеловым, Московский Университет. Ниже описываются функциональные возможности программы AquiTest и программного комплекса VBTeis.

Программа AquiTest для карманных компьютеров на платформе Palm™ предназначена для сбора и диагностики данных ОФО и рассчитана на применение гидрогеологами в полевых условиях. Предоставляемый пользователю аппарат анализа собираемых данных, позволяет оценивать качество опробования непосредственно в процессе его проведения. Анализ собираемых данных, построение диагностических графиков позволяет управлять режимом опробования прямо на месте для получения максимально достоверных и информативных характеристик изучаемых водоносных систем. Программа позволяет обрабатывать данные, как одиночных опробований, так и кустовых опытов. Наряду с обработкой откачек, как наиболее распространенного вида ОФО, AquiTest предоставляет возможность обработки данных экспресс-наливов в скважины.

Собранные данные ОФО передаются на настольный компьютер, где средствами ИКС ГМГС помещаются в базу данных.

В блоке ввода паспортных данных опробования пользователь определяет тип опробования, задаёт местоположение опытных скважин, их количество и общую информацию, характеризующую каждое опробование. Затем детально описываются характеристики каждой скважины, и осуществляется ввод данных.

AquiTest поддерживает любой способ регистрации изменений (понижений/повышений) уровня подземных вод:

• ввод непосредственно изменений, когда момент начала опробования характеризуется нулевым значением изменения положения уровня подземных вод;
• ввод любых метрических относительных единиц, когда значение для момента начала опробования будет вычитаться из всех последующих замеров для получения собственно изменений положения уровня.

Механизм регистрации времени, предоставляет аналогичные возможности:

• ввод времени, отсчитываемого с момента начала опробования, когда сам момент начала опробования считается нулевым (00:00:00);
• ввод времени, отсчитываемого с любого момента (ЧЧ.ММ.СС), когда время начала опробования будет вычитаться из всех последующих замеров для получения собственно времени развития опробования.

Для центральной скважины предусмотрено несколько размерностей дебита.

В распоряжении пользователя имеются следующие диагностические (аналитические) возможности:

• временное прослеживание для любого числа скважин. Временная координата может быть представлена в логарифмическом, степенном и прямом масштабе;
• площадное прослеживание на любой момент времени;
• комбинированное прослеживание для произвольного числа скважин для любого заданного промежутка времени.

Программа AquiTest представляет собой компактное приложение, которое работает на Palm^™-совместимых компьютерах с операционной системой Palm OS версии 3.1 и выше - Palm серий III, V, VII, Palm m100, Handspring Visor, TRGPro.

Программный комплекс VBTeis является многофункциональной системой обработки опытно-фильтрационных опробований (откачек, экспресс-наливов в скважины и наливов в шурфы). Структура пакета содержит блоки работы с исходными данными, диагностики и обработки различными методами и формирования автономных отчетных протоколов в табличном и графическом виде.

Файлы исходных данных могут генерироваться непосредственно из ИКС ГМГС версии 6.0 и старше, либо путем "ручного" набора с использованием процедур импорта/экспорта через буфер обмена Windows. Структура файлов различна для разных режимов опыта и применяемых расчетных методик. Она содержит необходимое общее описание опыта, индивидуальные характеристики для каждой точки наблюдения и сводную хронологическую таблицу (журнал) опыта. При работе с таблицей предоставляется возможность: а) абсолютного и относительного представления времени; б) перекрестной (по времени и по скважинам) корректуры структуры таблицы; в) быстрого и надежного создания стандартно форматированной даты замера; г) оперативного контроля вводимых данных в "дежурных" координатах S-t и S-lg t.

Диагностика исходных данных дает возможность детального анализа совокупности исходных данных в типовых координатах временного, площадного и комбинированного прослеживания для выработки стратегической основы обработки опыта.

При переходе к обработке необходим выбор расчетной схемы в плане и в разрезе, после чего предоставляется доступ к возможному набору методов обработки. Результаты обработки фиксируются в особом накопительном файле, а также в виде протокола для ИКС ГМГС.

При печати на принтер создается таблица результатов обработки, сопровождаемая стандартными графиками прослеживания в любых комбинациях. Возможно также использование приложений, поддерживающих формат .dat (диаграммы Word, Grapher и т.д.).

В пакете VBTeis применяется широкий спектр методически разнообразных приемов обработки опытных опробований.

1. Основной объем интерпретационных приемов базируется на использовании многочисленных аналитических решений из теории скважин: для комбинированного, временного и площадного прослеживания снижения и восстановления уровней; для изолированных в разрезе и взаимодействующих пластов; для неограниченных в плане, полуограниченных (у несовершенных рек), полосообразных и замкнутых областей.

Особо следует подчеркнуть, что компьютерные возможности расчетов позволяют широко использовать для обработки методы эталонных кривых, которые при всей своей эффективности почти не применяются в практике из-за сложности расчетов специальных функций.

Перемещение аппроксимирующих прямых или кривых сопровождается текущей оценкой параметров; манипулирование перемещением возможно путем прямого перетаскивания или с применением навигационных клавишей; доступны также процедуры использования метода наименьших квадратов и автоматического оптимального совмещения эталонных кривых для выбранного участка графика.

2. Важное преимущество пакета VBTeis состоит в полноценном использовании численно-аналитических решений (ЧАР), позволяющих эффективно обрабатывать откачки в сложнопостроенных пластовых и слоистых толщах, в том числе и со свободной поверхностью в покровных отложениях. Обработка с помощью ЧАР производится подбором параметров проницаемости и емкости с визуальным контролем соответствия опытных и расчетных кривых временного прослеживания. Успех такой обработки зависит от наличия достаточных и рационально организованных ярусных наблюдений в разрезе опробуемой водоносной толщи; особого внимания также требует тактика подбора параметров, для обоснования которой целесообразен предварительный анализ направленности и масштабов чувствительности кривых прослеживания к изменениям параметров фильтрационного разреза.

3. Специфической особенностью пакета VBTeis является предоставление возможности "прямого подбора" параметров для многих типовых расчетных схем. Идею этого метода, являющегося оригинальной авторской разработкой, проще всего продемонстрировать на примере однородного изолированного неограниченного пласта. Известная фундаментальная зависимость Тейса может быть формально представлена в виде уравнения прямой в координатах S - W(r²/4at):

где - угловой коэффициент прямой. Поскольку свободный член в таком представлении равен нулю, то задача сводится к непосредственному подбору некоторого значения пьезопроводности, при котором опытные точки оптимально образуют прямую, приходящую в начало координат, после чего по величине углового коэффициента рассчитывается проводимость.

Полезна билогарифмическая анаморфоза координат прослеживания:

Видно, что в таких координатах также сохраняется линейная зависимость, но с единичным угловым коэффициентом, что обеспечивает дополнительный однозначный диагностический признак.

Для трехпараметрических схем (например, при проявлении процессов перетекания) прямой подбор становится сложнее и требует предварительного исследования направленности поведения графиков прослеживания при изменении подбираемых параметров. Следует подчеркнуть, что опыт обработки откачек с применением прямого подбора параметров пока чрезвычайно ограничен, и авторы были бы чрезвычайно признательны за любые оценки этой идеи.

4. Наконец, в составе пакета VBTeis имеются разделы обработки экспресс-опробований совершенных и несовершенных скважин и наливов в шурфы по всем опубликованным методикам.