Разведка и добыча нефти и газа является сложной и затратной деятельностью. Она нередко производится в сложных природных условиях, вдалеке от мест планирования и организации работ. Из-за природных условий работы в среднем длятся около полугода (с осени по весну), и зачастую это время надо использовать с максимальной эффективностью — мобилизовать технику, построить необходимые сооружения, а также произвести все необходимые сейсморазведочные работы.
Цифровой двойник сейсморазведки — это информационная система, которая позволяет сделать процесс планирования и подготовки к полевому сезону более быстрым и качественным, а также отслеживать прогресс выполнения геологоразведочных работ. Она представляет собой единую базу проектов сейсморазведки, разделенных на три этапа — планирование, мобилизация техники/персонала и полевой этап. Системой пользуются все участники процесса: кураторы и администраторы, которые планируют и отслеживают весь цикл работ, а также подрядчики, которые являются непосредственными исполнителями работ.
На этапе планирования утверждаются исследуемый контур работ, методика проведения работ, количество и численность бригад, а также планируемый объем работ. На этапе мобилизации указывается техника и персонал, необходимые для проведения работ. На этапе полевых работ исполнители работ заполняют ежедневные сводки, в которых указаны объемы проделанных работ, данные о погодных условиях, причины сниженной производительности или нерабочих дней, а также могут посмотреть аналитику по своим работам.
Главной задачей сейсморазведки является сбор геологических данных о месторождениях на местах проведения работ. Для сейсмической обработки местности строится сетка из профилей — дорог, которые прокладываются для будущего движения техники (рис. 1). При прокладке дороги для техники обычно расчищают снег и вырубают деревья, для проезда транспорта. По горизонтальным профилям с некоторым шагом стоят пункты возбуждения — места, где будет производиться взрыв, вибрация или импульс для получения информации о залежах. По вертикальным профилям аналогично стоят пункты приема, где будут собираться сейсмические данные.
На рис. 1 продемонстрировано эталонное расположение профилей, но как видно из картинки, некоторые точки попадают в водные объекты. Также они могут попадать в овраги, места сильной залесенности, болота и так далее. Из-за этого сейсмикам приходится перестраивать каждый профиль, но при этом каждая точка приема или возбуждения должна остаться в пределах некоторого радиуса, в зависимости от метода исследования, иначе сейсмические данные будут неточными. Чем ближе точка к эталонной, тем лучше результаты исследования. Также, разумеется, от любой точки профиля до следующей точки должен существовать маршрут, по которому сможет пройти техника. Недавно компания-заказчик с помощью дронов произвела высокоточные съемки местности месторождений, и вследствие этого появилась возможность автоматизации построения профилей для техники.
В данной работе представлена подсистема Цифрового двойника сейсморазведки, которая позволяет оптимизировать построение профилей на сетке, накрывающей исследуемую область работ. Она позволит снизить риски, возникающие при работе над полевыми проектами, цену и время, затрачиваемые на проект, а также минимизирует количество вырубки леса. При планировании проекта сейсмики смогут более качественно оценить необходимые ресурсы и количество бригад для проекта. Для визуализации результатов пользователю будет использоваться интерактивная карта.
2. Постановка задачи
Целью данной ВКР является создание в рамках системы “Цифровой двойник сейсморазведки” подсистемы, автоматизирующей прокладку профилей с учетом особенностей рельефа. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи.
1. Обзор алгоритмов, решающих задачу прокладки маршрутов.
2. Сбор требований к подсистеме и согласование входных данных.
3. Создание алгоритма прокладки профилей.
4. Реализация подсистемы на основе созданного алгоритма.
5. Проведение пользовательского тестирования.
В ходе работы были достигнуты следующие результаты.
1. Сделан обзор алгоритмов, решающих задачи прокладки маршрутов — пути Дубинса, алгоритм A*. Из-за большей гибкости в качестве базового алгоритма был выбран A*.
2. Был выполнен сбор требований к подсистеме: проработана задача, стоящая перед сейсмиками, согласованы входные данные алгоритма.
3. Разработан новый алгоритм на основе алгоритма A*, который позволяет учитывать следующие особенности местности - деревья, уклоны, водные объекты, а также низкую проходимость техники и промежуточные точки профиля.
4. Выполнена реализация подсистемы (язык Python, библиотеки GDAL, Numba).
5. Проведено пользовательское тестирование, которое показало удовлетворенность пользователей подсистемой.
В настоящее время для передачи заказчику подсистемы необходимо завершение работы команды, которая занимается связной задачей — автоматическим выделением входных для подсистемы географических слоев из исходных данных, полученных от дронов. Также в будущем планируется расширение подсистемы в виде обработки других полезных географических слоев.
