Построение геологических разрезов в Geo.Series 2008

Екатерина Рыбакова, Ольга Московская

Возможности модуля Geo.DrivenWell

Возможности модуля Geo.Section

Дополнительные возможности приложения Geo.Section

Geo.Series 2008 — это программный комплекс, разработанный как для 64-разрядной, так и для 32-разрядной платформы, и предназначенный для автоматизированного проектирования линейной части магистральных и промысловых нефтегазопроводов, нефтепродуктопроводов и трубопроводов для транспортировки пластовых вод.

Автоматизация проектирования во многом опирается на информативность топографической и геологической моделей, поэтому разработчики ЗАО «Компания ПОИНТ» уделили особое внимание созданию удобного и надежного функционала для работы инженеров-геодезистов и инженеров-геологов. В данной статье мы рассмотрим возможности программного комплекса Geo . Series 2008 , предназначенные для обработки данных инженерно-геологических изысканий.

Инженерная задача построения геологического разреза на продольных профилях трассы и профилях переходов через препятствия решается с помощью функциональных модулей Geo. DrivenWell и Geo. Section.

Основой приложения Geo.DrivenWellявляется база данных формата MS Access, которая предназначена для ввода информации по инженерно-геологическим изысканиям, выполняемым при проектировании промысловых и магистральных нефтегазопроводов. На основе этих данных в приложении Geo.Sectionстроится геологический разрез на профилях трассы.

Приложение Geo. DrivenWell предоставляет пользователю следующие возможности:

• вводить и хранить данные по выработкам (номер выработки, геодезические координаты, пикетажная привязка к трассе, отметка устья, литология слоев, пробы грунта и воды, данные по термокаротажу);
• редактировать данные по выработкам;
• анализировать данные лабораторных испытаний;
• расширять классификаторы грунтов и их характеристик для формирования литологии слоев выработок;
• создавать классификаторы инженерно-геологических элементов (ИГЭ);
• строить колонки скважин.

Приложение Geo. Section предназначено для построения геологических разрезов на продольных и поперечных профилях по данным инженерно-геологических изысканий:

• СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»;
• СНиП 11-104-97 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства»;
• СНиП 11-103-97 «Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства».

Оно предоставляет пользователю следующие возможности:

• размещение геологических скважин на плане и профилях трассы по их геодезическим координатам или пикетажу;
• автоматическое обновление данных из БД по всем скважинам, размещенным на плане и профилях;
• построение геологических разрезов с корректировкой границ слоев по линии рельефа и их выклиниванием;
• автоматическая штриховка геологических слоев и формирование для профилей условных обозначений (легенды);
• построение на профилях уровней грунтовых вод и прогнозных уровней обводнения грунтов;
• построение линий изотерм и графиков термокаротажа для участков с многолетнемерзлыми грунтами;
• формирование в формате MS Excel ведомостей геологических выработок и геолого-литологического описания скважин.

В результате выполняется построение геологических разрезов на продольном профиле трассы и на профилях переходов через препятствия в требуемых горизонтальных, вертикальных и геологических масштабах, а также формирование необходимых выходных документов.

Полученные продольные профили с нанесенной на них геологической и гидрогеологической информацией могут использоваться:

• при проектировании и строительстве магистральных нефтегазопроводов (по СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы»);
• при проектировании промысловых нефтегазопроводов (по СП 34-116-97 «Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов»);
• при проектировании нефтепродуктопроводов (по СНиП 2.05.13-90 «Нефтепродуктоводы, прокладываемые на территории городов и других населенных пунктов»);
• при проектировании высоко- и низконапорных трубопроводов для транспортировки пластовых вод (по ВНТП 3-85 (с изм. 1, 1989 г.) «Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений»);
• при проектировании сетей газоснабжения высокого, среднего и низкого давления (по СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб»).

Возможности модуля Geo.DrivenWell

Основой БД по геологии являются базовые классификаторы характеристик грунтов, составленные согласно ГОСТ 25100-95. Подходящее описание грунта осуществляется выборкой информации из базовых классификаторов. Такой способ был принят для того, чтобы в разрезах и колонках скважин все типы грунтов, их консистенция, включения в основную породу и т.п. изображались в соответствии с действующими ГОСТами, что невозможно при произвольном текстовом описании слоя.

В приложении Geo. DrivenWell имеется возможность расширять и редактировать базовые классификаторы (рис. 1). Работа с базой данных по геологии начинается с создания объекта изысканий, которому будут принадлежать классификатор инженерно-геологических элементов и описанные на его основе выработки. В пределах созданного объекта может быть выделено несколько участков, например по пикетажу.

Рис. 1. Классификаторы грунтов и их характеристик

Ссылаясь на базовые классификаторы, для каждого объекта изысканий создается классификатор инженерно-геологических элементов. При описании ИГЭ пользователь задает номер элемента, принадлежность к объекту, выбирает грунт и указывает его состояние. В зависимости от значения последнего поля для описания грунта будут доступны характеристики в талом и/или мерзлом состоянии.

При описании инженерно-геологического элемента геолог может задать геологический индекс. В этом случае при построении разреза программно учитывается возраст слоя. Если ИГЭ создается без учета геохронологии, то при построении геологического разреза пользователь интерактивно определяет положение слоя по возрасту. Оба варианта имеют свои преимущества.

Следующий шаг — это создание скважин с определением таких параметров, как принадлежность объекту и участку объекта, номер, глубина и тип скважины (геологическая, зондировочная, виртуальная), температура на забое, дата бурения и др. Отдельно следует отметить такие поля для ввода, как координаты и пикетаж по трассе. Скважины, для которых пользователь ввел эту информацию, могут быть автоматически размещены на плане или профиле трассы по заданной привязке (рис. 2).

Рис. 2. Список скважин

Задав параметры скважины, пользователь переходит к описанию слоев по классификаторам ГОСТ 25-100, по классификатору ИГЭ, по данным лабораторных испытаний.

Определение литологии слоев по созданному классификатору ИГЭ — самый быстрый и удобный способ работы. При этом пользователь всегда имеет возможность дополнить или исправить описание слоя, опираясь на базовые классификаторы.

Для определения или уточнения характеристик слоя по данным лаборатории у каждой скважины создается список проб (нарушенного грунта, ненарушенного грунта, воды) и вводится исходная информация по пробам. Выработки, для которых определены пробы, на геологическом разрезе будут отображаться с условными знаками, соответствующими типу проб.

Для обводненных скважин при вызове функционала Список уровней грунтовых вод задаются уровни появления и установления воды с датой замера. Эти значения могут быть определены по нескольким датам. Впоследствии на геологическом разрезе линия уровня установления грунтовых вод будет проводиться по замерам, указанным пользователем.

Если инженер-геолог работает с мерзлыми или сезонно-промерзающими грунтами, то в дополнение ко всем вышеописанным возможностям ему предоставляется функционал для задания температуры на забое скважины, определения по скважине глубины протаивания/промерзания грунта и ввода данных термокаротажа. По данным замеров температур строятся графики зависимости температуры от глубины скважины и на геологическом разрезе проводятся изотермы.

Возможности модуля Geo.Section

На основе геологических скважин, описанных пользователем в приложении БД геологии, в модуле Geo . Section на общих профилях и профилях переходов через препятствия строятся геологические разрезы. Первая задача, которую решает пользователь с помощью приложения Geo . Section, — это размещение скважин на чертеже. Все выработки, используемые геологом для работы, условно делятся на две группы: скважины, имеющие привязку к трассе, и архивные или свободные скважины, которые проецируются на трассу и профиль.

Скважины можно размещать на трассе или профиле интерактивно или автоматически по заданному пикетажу. В первом случае пользователь курсором указывает на чертеже местоположение скважин. Во втором — вызванная функция автоматически размещает на трассе и продольном профиле выработки, при создании которых в приложении Geo. DrivenWell была определена пикетная привязка (рис. 3).

Рис. 3. Размещение скважин на плане/профиле трассы

Свободные или архивные скважины размещаются на плане трассы и по запросу проецируются на любую из трасс, имеющихся в чертеже. Пользователь может интерактивно указывать местоположение на ситуационном плане каждой скважины или, если геолог определил координатную привязку выработки в приложении Geo. DrivenWell, то такие скважины размещаются на ситуационном плане автоматически по заданным координатам.

Для создания проекций свободных скважин на трассу и профиль в программном модуле Geo. Section были разработаны три режима: захват курсором, интерактивный коридор и автоматический коридор.

В режиме захвата курсором скважины, размещенные на чертеже как свободные, интерактивно сносятся на ось трассы. Для вызова функции пользователь подводит курсор к условному обозначению скважины на ситуационном плане и после появления мерцающего изображения колонки выбранной скважины указывает положение проекции на оси трассы.

В режиме интерактивного коридора свободные скважины сносятся на ось трассы интерактивно, но поиск скважин осуществляется автоматически — в коридоре заданной ширины. Ширина коридора определяется пользователем. В процессе работы после создания проекции по очередной архивной скважине происходит автоматическое зуммирование следующей выработки, попадающей в границы коридора.

В режиме автоматического коридора поиск свободных скважин осуществляется в коридоре заданной ширины. Скважины сносятся на ось трассы автоматически, при этом учитывается отметка устья — на оси трассы в определенном диапазоне программно находится отметка, ближайшая по значению к отметке устья.

Отдельно следует рассмотреть создание в чертеже таких выработок, как скважины-интерполянты. Это виртуальные скважины, литологическое описание которых составлено путем интерполирования геологической информации. Геологическая информация может быть интерполирована между двумя размещенными на ситуационном плане свободными выработками, или скважина-интерполянт создается на пересечении двух трасс, одна из которых имеет построенный геологический разрез.

Построение геологического разреза в приложении Geo . Section выполняется по предварительно созданным в БД (модуль Geo . DrivenWell ), а затем размещенным на чертеже скважинам. Границы построения разреза пользователь определяет по своему усмотрению. Он может построить разрез на всю длину профиля или работать с участками. Во втором случае геологический разрез будет состоять из нескольких участков (рис. 4), на которых генерация слоев, их редактирование и оформление будут проводиться отдельно. Это очень удобно, так как геолог может, используя предложенный функционал, выделить характерные участки рельефа, например переход через водное препятствие, и обработать его отдельно, а затем объединить с другими участками. Разделять, а также объединять участки можно в любой момент работы с приложением.

Рис. 4. Участки геологического разреза

Рис. 5. Редактирование границ разреза с помощью узлов

После вызова функции Участки георазреза программа автоматически соединяет слои скважин по ИГЭ, выклинивает слои на скважины с учетом возрастных групп, если таковые были определены в БД. После этого пользователь переходит в режим редактирования участка разреза, активизировав границу любого слоя или вызвав функционал через структуру трассы.

После этого пользователю необходимо либо воспользоваться функцией Изменить отметку выклиниванияи изменить взаимное положение слоев, заданное программой, либо вызвать функцию Корректировка по рельефу, которая выравнивает границы слоев по линии профиля с заданным коэффициентом сглаживания.

После корректировки слоев по линии профиля во всех точках профиля создаются узлы редактирования, которые позволяют редактировать границы слоев динамически. Узлы можно перемещать по вертикали (при этом слева от курсора выводится значение текущей глубины), или выравнивать по заданной линии (рис. 5). Кроме того, с привязкой к этим узлам выполняется функция изменения выклинивания. Если узлов недостаточно, то пользователь в любой момент может их добавить.

Все функции предполагают абсолютно любую последовательность действий пользователя.Исключениесоставляет функция Генерация штриховки, после выполнения которой редактирование с помощью узлов невозможно.

Функции размещения графических обозначений можно использовать как до генерации штриховки, так и после. К ним относятся следующие: обозначение ИГЭ, геоиндекса, символа крупности песка, уровня установления воды и прогнозного уровня.

Работая в режиме редактирования разреза, удобно пользоваться горячими клавишами, список которых приводится в документации, а кроме того, его можно получить, нажав пиктограмму панели инструментов редактирования геологического разреза.

По заданным в БД уровням воды в скважинах можно автоматически построить линию воды, которая будет использоваться при проектировании в качестве границы обводненных грунтов. Затем от этой линии можно построить линию прогнозного уровня. Линии воды пользователь может построить и вручную. Преобразование типа линии происходит при выполнении функции генерации штриховки.

В программе предусмотрены функции для локального пересчета и выравнивания участка разреза по рельефу;

• Локальная корректировка по рельефу— пересчет корректировки локально между скважинами для восстановления исходного положения слоев при неправильно выполненном выклинивании$
• Локальный пересчет георазреза — полный пересчет участка георазреза между двумя выбранными скважинами в случае изменения данных, например ввод дополнительной (виртуальной) скважины.

Если требуется внести изменения в уже готовый разрез, например добавить скважину или изменить глубину подошвы слоя, то, чтобы минимизировать объем редактирования, в пределах участка можно выделить новый участок (Локальный пересчет разреза) между скважинами и на нем построить разрез заново. Также можно использовать функцию Разделить георазрез, с помощью которой можно еще сократить участок пересчета, так как она позволяет делить разрез на любой точке профиля. При этом автоматически создаются виртуальные скважины, в которых содержится информация о мощностях слоев. Все образованные таким способом участки георазреза можно быстро объединить в один.

На каждой странице профиля можно автоматически сформировать легенду разреза, которая будет содержать информацию обо всех используемых на данном участке разреза геологических данных: ИГЭ, уровнях воды в скважине и других условных обозначениях (рис. 6).

Рис. 6. Геологические разрезы на общем профиле трассы и профилях переходов

Дополнительные возможности приложения Geo.Section

Кроме функционала для построения геологического разреза модуль Geo. Section предлагает пользователю инструмент для создания таких объектов ситуации, как болота и участки экзогенных процессов:

• болота. Объект такого типа представляет собой протяженные препятствия. Его определение выполняется в два этапа: создание непосредственно объекта и определение граничных точек. Один объект Болото может включать участки разной категории по проходимости. Категорию следует назначать начальной точке участка. Например, указать начало/конец болота с признаком I категории по проходимости, затем указать точку внутри болота и поставить ей признак, например II категорию по проходимости. Таким образом, пользователь получит объект Болото, включающий в себя участки I и II категории;
• участки экзогенных процессов. В приложении Geo. Section можно создать участки распространения следующих физико-геологических процессов и явлений: многолетнемерзлых грунтов, просадочных грунтов, морозного пучения, солифлюкции, термокарста, морозобойного растрескивания. Эти данные используются для автоматического заполнения в сетке профиля строки Участки экзогенных процессов и формирования ведомостей участков экзогенных процессов по трассе.

По окончании своей работы инженер-геолог получает в формате AutoCAD 2000-2008 продольные общие, укрупненные и поперечные профили, оформленные согласно стандартам, принятым на территории Российской Федерации и стран СНГ.

Кроме того, система предоставляет следующий автоматически формируемый набор ведомостей в формате MS Excel:

• ведомости геологических выработок с координатной и пикетной привязкой;
• ведомости геолого-литологического описания слоев скважин, размещенных по трассе;
• ведомости участков многолетнемерзлых грунтов, участков солифлюкции, термокарста и пр. (с указанием длины участков);
• ведомости гидрогеологических участков;
• ведомости по болотам — с суммированием протяженности болот по проходимости.

Кроме того, все параметры геологической модели, определенные пользователем при работе в комплексе Geo. Series 2008, используются при проектировании трубопроводов. Например, при формировании траншеи по готовому проектному решению программно анализируются грунты, в которых лежит труба, и откосы по участкам траншеи подбираются автоматически в соответствии со СНИП III-42-80* «Магистральные трубопроводы».

Екатерина Рыбакова

В 1998 году окончила факультет прикладной геодезии МИИГАиК. Инженер-консультант ЗАО «Компания ПОИНТ» по обработке инженерно-геодезических и геологических данных.

Ольга Московская

В 2003 году окончила факультет проектирования систем трубопроводного транспорта РГУ нефти и газа им. Губкина. Инженер-консультант ЗАО «Компания ПОИНТ» по проектированию нефтегазопроводов.

САПР и графика 4`2008