Бухтояров Б.Н., ООО «Газпром нефть шельф», e-mail: b_bukhtoyarov@shelf-neft.gazprom.ru, Маклаков С.С., Колобов П.Н., Полищук И.Н., ООО «СибГеоПроект», г. Тюмень, E-mail: sgp@tmn.ru
GIS for exploration work support in “Gasprom Oil Shelf”
Введение
ООО «Газпром нефть шельф» (далее Общество) в рамках исполнения лицензионных соглашений и подготовки месторождений к промышленной эксплуатации выполняет комплекс геологоразведочных работ (ГРР) по изучению недр ряда месторождений ОАО «Газпром».
Проведение работ невозможно без оперативного и качественного обеспечения разнообразной геопространственной информацией на всех стадиях выполнения ГРР, начиная от решения стратегических задач планирования ГРР и заканчивая подсчетом разведанных запасов.
Пространственные данные характеризуются большим территориальным охватом (Северо-Западная Сибирь, Восточная Сибирь, Дальний Восток) и широкой тематической направленностью – от региональной инфраструктуры до детальной геометризации недр лицензионных участков. Геологическое изучение территорий требует комплексного обеспечения пространственными данными, начиная от структурных построений отдельно взятого горизонта для создания целостной и объективной геологической модели месторождения и до схемы транспортной сети для планирования и оценки расходов на транспортировку бурового оборудования на исследуемые участки.
Проведение геологоразведочных и сопутствующих им работ на различных участках недр вызывает необходимость надежных средств хранения разнообразной пространственной информации об объектах геологоразведочных работ (картографической и структурно-геологической), обеспечения доступа к ней, ее визуализации и пространственного анализа.
В этой связи, для эффективного использования пространственных данных и управления ими было принято решение о создании Геоинформационной системы геологоразведочных работ (ГИС ГРР). Основное назначение ГИС ГРР – структурированное хранение пространственных данных, предоставление возможности их актуализации и редактирования, всестороннего анализа и эффективного доступа к ним посредством корпоративной Интрасети. Каждый специалист, нуждающийся в пространственной информации, в ходе выполнения своей работы должен получить доступ к необходимым данным.
Рис. 1. Фрагмент обзорной карты лицензионных участков.
Исходя из задач, решаемых системой, ее архитектура должна включать три подсистемы: хранения пространственных данных, публикации пространственных данных и подсистему интеграции с внешними источниками данных.
Хранилища пространственной информации
Для формирования требований к разрабатываемой структуре пространственных данных необходимо, прежде всего, рассмотреть виды и специфику пространственной информации, которую необходимо организовать и хранить при обеспечении ГРР. Только после этого можно говорить о создании модели хранилища, адекватно отражающего предметную область геологоразведочных работ. Специфика геологоразведки такова, что при планировании и выполнении работ требуется как картографическое обеспечение данными о земной поверхности, так и обеспечение структурными картами, картами запасов и ресурсов, а также данными о петрофизических и ёмкостно-фильтрационных свойствах коллекторов на конкретном участке.
Обобщая анализ используемой информации можно резюмировать, что необходимо обеспечить хранение следующих ее групп:
- топографической информации в различных масштабах, начиная от крупных (М 1:1 500 и 1:1 000 – материалы топографических съемок участков работ, материалы инженерных изысканий), до средних (основной рабочий М 1:100 000) и мелких (1:1 000 000 и мельче – региональные обзорные карты);
- информация об объектах геологоразведочных работ (скважины, сейсмопрофили) и структурные построения в виде всевозможных изолиний, различных типов границ, зон и нарушений – в данном случае речь идет, как правило, о среднемасштабных данных (1:100 000).
Для хранения пространственной информации и исходя из соображений оптимального использования аппаратных ресурсов, а также с учетом того какие данные и как будут использоваться, было принято решение о размещении всей пространственной информации в двух хранилищах: топографической базе геоданных и геологоразведочной базе геоданных. Были разработаны и соответствующие модели данных.
В топографической модели данные логически организованы в тематические наборы по разделам классификатора и масштабам, что позволяет управлять данными с помощью приложений программных продуктов ArcGIS (Esri), а также использовать данные в мультимасштабных картографических сервисах, которые позволяют публиковать их в корпоративной сети Интранет. Структура данных модели, наименования наборов, классов и доменов позволяют хранить данные различных масштабов топографических карт в одной БГД. Структура данных основана на классификаторе топографических карт и содержит в себе все его разделы, такие как геодезическая основа, рельеф, гидрография, социальная инфраструктура, объекты экономики, транспорт, растительность.
Рис. 2. Фрагмент структурной карты Чаяндинского НГКМ.
Геологическая информация является основным информационным продуктом бизнес-процессов Департамента и результатом исполнения договоров – проведение ГРР дает новые знания о строении изучаемых лицензионных участков, что приводит к уточнению существующих данных и перестроению геологических моделей. В соответствии с предметной областью была разработана модель данных геологической информации. В ней все объекты были условно разделены на четыре набора классов:
- границы (лицензионные участки, месторождения, выклинивание коллекторов, контура подсчета запасов, тектонические нарушения и т.п.);
- изученность (скважины, сейсмопрофили и т.п.);
- изолинии (изолинии равных величин различных параметров);
- землепользование (границы землепользований и лесных участков).
Создание логической структуры выполнялось при помощи предметных специалистов-геологов – потенциальных пользователей системы, поэтому модель хранилища пространственной геологической информации учитывает их точку зрения.
Данная модель позволяет выполнять структурные построения с различными комбинациями наборов данных и отслеживать пространственные тренды в геологическом строении залежи. А наложение структурных карт и планов поверхности помогает оптимальным образом выполнить планирование ГРР в части размещения сейсмопрофилей и скважин.
Физически хранилище геоданных реализовано на СУБД SQL Server 2008 под управлением сервера пространственных данных ArcSDE. В качестве аппаратной платформы используется сервер HP с ОС Windows Server 2003.
Такая конфигурация позволяет обеспечить стабильный многопользовательский доступ к данным и их надежное хранение при помощи средств резервного копирования.
Web-карты
Для предоставления пространственных данных конечным пользователям в настоящее время широко применяются картографические Web-сервисы. Для геоинформационной системы ГРР тоже был разработан типовой шаблон Web-карты, включающий набор инструментов для работы с пространственными данными. Ниже приводится перечень функций, реализованных в картографическом Web-сервисе:
- управление отображением слоев;
- навигация по карте, управление видами экрана;
- построение простых и сложных запросов для поиска и отображения объектов;
- гиперссылки на внешние Web-документы;
- идентификация пространственных объектов;
- подготовка и печать карт с настройкой отображения легенды, выбором масштаба, формата выходного файла, размеров и разрешения изображения;
- измерение на карте длин и площадей;
- рисование графических объектов (точки, линии, полигоны, окружности и текст) на Web-карте с детальной настройкой внешнего вида графических элементов.
Эта часть геоинформационной системы представляет собой подсистему публикации пространственных данных, предназначенную для публикации Web-карт в корпоративной сети Интранет. Средства ее реализации: IIS 6 (Internet Information Services), ArcGIS Server 9.3.1 Standard Enterprise, ASP.NET (Microsoft .NET Framework 2.0).
Одной из наиболее важных задач, которая стояла перед разработчиками типового шаблона Web-карты, было обеспечение двустороннего взаимодействия между Web-сервисом и внешней информационной системой, построенной на основе СУБД. В настоящее время шаблон позволяет настроить взаимодействие с внешними базами данных и использовать хранящуюся в них информацию при поиске и идентификации объектов.
Важными особенностями предоставления картографических данных при помощи Web в корпоративной Интрасети является их доступность для пользователей, простота в обучении работе с сервисом и экономия средств организации на покупке профессиональных настольных программных продуктов для работы с пространственными данными, возможности которых даже не все специалисты используют в полной мере.
Для обеспечения работы пользователей с картой, выполнения пространственных и атрибутивных запросов, различных видов поиска был выбран сервер ArcGIS Server 9.3.1, который обеспечивает единый Web-интерфейс предоставления доступа ко всем функциям системы.
Для реализации единого интерфейса системы была выбрана технология Microsoft Silverlight, которая позволяет запускать внутри браузера приложения, содержащие анимацию и векторную графику. В то же время, это мощная и гибкая платформа для создания Web-приложений с развитым пользовательским интерфейсом. Графика и анимация в приложении, созданном с использованием Silverlight, отображается достаточно быстро. В качестве Web-сервера использован IIS 6.
Интеграция
Одновременно с работами по развертыванию ГИС в Департаменте были начаты работы по созданию информационной системы, в которой должна накапливаться описательная (семантическая) информация об объектах геологоразведки – Система мониторинга недропользования (СМН). В ней предусмотрено накопление как табличных данных, так и сканобразов документов и отчетов по всем выполненным геологоразведочным работам.
Обе системы (Геоинформационная система и Система мониторинга недропользования) важны для полноценного информационного обеспечения специалистов Департамента ГРР.
При создании ГИС Департамента ГРР были рассмотрены вопросы построения геоинформационной системы, предусматривающей связь с внешней информационной системой на основе общих для обеих систем объектов. Интеграция ГИС ГРР и СМН позволила получить дополнительный эффект, обеспеченный комплексным предоставлением пространственной и описательной информации. Основой интеграции выступают объекты геологоразведки, присутствующие в указанных информационных системах – скважины, сейсмопрофили, лицензионные участки, месторождения.
Текущие итоги
Основными итогами создания Геоинформационной системы стали:
- обеспечение специалистов предприятия актуальной и непротиворечивой пространственной информацией в соответствии с действующими нормативными документами;
- создание универсального структурированного хранилища пространственных объектов, как информационной основы для построения разнонаправленных картографических Web-сервисов;
- обеспечение единых средств и методов создания, обработки, анализа и предоставления пользователям пространственных данных;
- информационное обеспечение пользователей БПД (структурных подразделений, индивидуальных пользователей и информационных систем);
- повышение качества и уменьшение сроков подготовки необходимых картографических материалов за счет предоставления стандартизованных инструментов доступа к распределенным хранилищам пространственных данных;
- обеспечение интеграции разноплановых информационных ресурсов на основе пространственных данных, не зависящих от предметной области;
Перспективы
Использование потенциала ГИС для планирования ГРР на данном этапе исчерпано далеко не полностью. Так, в настоящее время планируется разработка методики и создание на ее основе программного модуля, использующего пространственную информацию о распределении физических свойств горных пород для оценки эффективности размещения скважины в конкретном месте (оценка прироста запасов категории C1).
Помимо этого, планируется использовать функционал ГИС для оперативного пересчета запасов по результатам выполненных геологоразведочных работ.
