Földtani Közlöny, Bull, of the Hungarian Geol. Soc. (1976) 106. 486—494
A szénhidrogénkutatási információs rendszerek fejlesztésének problémái Dóczi András—Maros István (4 ábrával)
I. Bevezetés, célkitűzés A szénhidrogén-ipar egyik legbonyolultabb ágazata a szénhidrogénkutatás, amely a földtani modell kialakításától k e z d v e a felszíni geofizikai (szeizmikai) tevékenységet a mélyfúrásos munkákat, a földtani értelmezést és a reservoirfizikai tevékenységet egyaránt magában foglalja. A kutatási munka alapja azonban az a geológiai tevékenység, amelyet szénhidrogén-geológiai kutatásnak nevezünk. A z 1960-as évek v é g e felé a megnövekedett kutatási feladatok arra ösztö nözték az Országos K ő o l a j és Gázipari Tröszt kutatásvezetését, h o g y a mű szaki-szakgeológiai fejlesztés mellett, illetve ennek figyelembevételével meg kezdje, a döntéselőkészítés modernizálását. A feladat megoldására a Nagyalföldi K u t a t ó és Feltáró Ü z e m Földtani Szervezeténél létesült részleg vállalkozott, melynek munkájához — vállalko zóként a N I M I G Ü S Z Operációkutatási F ő o s z t á l y a is csatlakozott. A z előadás célja, h o g y megvilágítsa azokat az elképzeléseket, amelyekkel az információs rendszer modernizálása, a modell megtervezése és bevezetése során szembekerültünk, hiszen e g y speciális, alapvetően a geológia sajátossá gaira épülő rendszer elkészítése volt a feladat. Itt kevésbé egzakt területekkel is találkozunk, ahol j ó v a l nehezebb azoknak a módszereknek az alkalmazása, amelyek a műszaki-közgazdasági rendszerek szervezése során beváltak, és könnyen adaptálhatók hasonló v a g y közel hasonló területeken.
II. A rendszer korszerűsítése A rendszer modernizálását két irányban kellet megoldani : 1. adattárolás, 2. értelmezés- előrejelzés területén. Mindkét terület elektronikus számítógép alkalmazását követeli meg. E g y részt azért, mert nagymennyiségű adat kezelését, tárolását kell megoldani, másrészt az igen szerteágazó értelmezési munka bonyolult, egyedi matema tikai módszerek kidolgozását és alkalmazását kívánja meg, és ezek számítása kézi ú t o n már nem lehetséges, ill. igen hosszadalmas lenne. 1. A z új adattároló rendszer három különböző típusú, de egységessé kap csolt m o d u l b ó l áll. í g y lehetővé válik az egyes b l o k k o k önálló használata is, és a kétirányú javítás is m e g o l d o t t (1. ábra). A kutatási dokumentációs tár anyaga peremlyukkártyarendszerre került, amely a napi operatív értelmezési munkát hatékonyan képes kiszolgálni, és egyúttal az elektronikus tároló fel-
D ó с z i~M
а г о s : A szénhidrogénkutatási
informciiós
rendszerek
.
487
1. ábra. Az új adattároló rendszer Fig. 1. A new data storage system
töltésének bázisa is. A gépi tárolórendszer kifejlesztése során számos, a szak mai sajátosságokból a d ó d ó nehézséget kellett áthidalni. A z általános gyakor lattól eltérően igen hosszú rekordszerkezet kialakítására v o l t szükség. ( R e kord: az adatfeldolgozásban valamilyen rendszer szerint összefoglalt mért és logikus adatcsoport egységet nevezzük rekordnak.) Bázis hivatkozási rendszerünk az „ o l a j k ú t " és egy p o n t o n a következő jel lemző adatcsoportokat kell egyedi, valamint regionális szempontból elérni: — a kutatást v é g z ő vállalat adatai, — a kút jellemző geodéziai, geológiai adatai, — technikai törzsadatok, — a harántolt C H tárolók adatai, — a lyukat mélyítő berendezések idő-adatai, — a beépített szerelvények tervezés mélységű adatai, — az elvégzett rétegvizsgálati tevékenységek, — a közgazdasági-pénzügyi adatok. A z előbb v á z o l t hosszú rekordszerkezetből adódott, h o g y a könyvtári fel vételi p r o g r a m o k helyett az adathordozó szintaktikai hibáinak kiküszöbölése érdekében új felvivő programrendszert kellett kialakítani (2. ábra). A rendszer lényege az, h o g y az eredeti hosszú rekordokat részekre szedjük szét b i z o n y o s belső tartalmi logika szerint. Minden részrekord el v a n látva a szükséges azonosítókkal az összeépíthetőség érdekében. A z anyagot ilyen tör delt rekord formában lyukasztjuk lyukszalagra. A lyukszalagot minden ellen őrzés nélkül felvisszük mágnesszalagra. Ezután történik meg a rekordok vizs gálata formai hibátlanság szempontjából. A z új mágnesszalagra már csak a hibátlan tételek kerülnek. E z t a mágnesszalagot rendezzük és e g y b e v e t j ü k (törlés, csere, beszúrás) az előző hibátlan anyagot tartalmazó rendezett mág nesszalaggal (legelső esetben, adatrendszer kreálásakor ez üres). A z új szalag ról biztonsági másolat készül. E z a szalag az inputja az összeépítő programnak, amely az említett nagy rekordokat tartalmazó file-t készíti el, szintén mágnes szalagra. E z a szalag lesz végül a kutatási adattár első fázisa, amelyről a le kérdezés a F I N D - 2 rendszerrel történik. A „ m a m m u t " hosszúságú rekordszer kezet, szakmai k ö v e t e l m é n y e i n k — amelyek nem teszik szükségessé az „ a z o n nali" hozzáférést — és n e m utolsó sorban pénzügyi megfontolások alapján a mágnesszalagos tárolás mellett döntöttünk.
488
Földtani
Közlöny
106. kötet
suplementum
2. ábra. A felviteli rendszer folyamat-ábrája Fig. 2. Flow chart of the system of feeding ii
A rendszer igen j ó regionális elérést, de természetesen egyedit is lehetővé tesz, mint azt a kísérleti anyaggal feltöltött modell is igazolta. Megemlítjük, h o g y a rendszert jelenlegi állapotában még nem tekintjük véglegesnek. A fej lesztésnél az egyik cél, h o g y a szolnoki székhelyű vállalat az operatív munka végzéséhez fontos információkat r ö v i d úton, D a t e x kapcsolat útján meg tudja kapni a budapesti s z á m í t ó k ö z p o n t b ó l . A z oda-vissza telex-kapcsolat közvetlen megvalósítása a F I N D lekérdező rendszer alkalmazása esetén n e m oldható meg. A F I N D rendszer e g y másik korlátja (a megengedett maximális rekord hossz 4096 karakter) ugyancsak g o n d o t o k o z . A jelenlegi elképzelések alapján ú g y tűnik, h o g y a 4096 karakteres rekordhosszúságot jelentősen túl kell lépni. A felmerülő igények kielégítését az I C L D M S rendszer felhasználásával kíván juk megoldani. I t t ugyanis lehetőség v a n arra, h o g y az eredmények olyan
D ó czi—Maros:
A szénhidrogénkutatási információs rendszerek . . .
489
lyukszalagon jelenjenek meg, amely közvetlenül befűzhető e g y megfelelően előkészített telex berendezésbe, l e h e t ő v é t é v e a direkt a d a t t o v á b b í t á s t . Más részt az I C L D M S rendszerben a rekordhosszúságra nincs m e g k ö t é s , í g y a fej lesztés — a gyakorlat diktálta józan határokon belül — megvalósítható. 2. A z értelmezés-előrejelzés területén alapvető törekvésünk, h o g y az egyes tevékenységeket, funkciókat automatizáljuk. E törekvést m e g k ö n n y í t i azelektronikus adattár léte mert az egyes műszaki számításokat v é g z ő p r o g r a m c s o m a g o k összekapcsolhatók, és í g y adatigényük közvetlenül az adattárból kielégíthető. U g y a n a k k o r le kell szögezni, h o g y a geológiában v é l e m é n y ü n k szerint tel jesen automatizálható funkciók nincsenek. E megállapítás egyrészt a d ó d i k a már említett „ a l a c s o n y fokú e g z a k t s á g b ó l " , másrészt abból, h o g y a szaktudo m á n y b a n a matematikai módszerek elterjedése igen nehézkes, és ez a j ö v ő r e nézve sem m u t a t v á l t o z ó tendenciát. A l a p v e t ő törekvésünk v o l t , h o g y a tér képszerkesztési, készletbecslési és előrejelzési feladatokat automatizáljuk. A l e g f o n t o s a b b feladat a szerkezet-megállapítás, térképszerkesztés, rétegazo nosítás, készletbecslés gépi változatának kidolgozása. E mellett érvényesült az a törekvés, h o g y a rendelkezésre álló k ö n y v t á r i p r o g r a m o k a t is kihasznál j u k ; a k é s ő b b i e k b e n látni fogjuk, h o g y ez a statisztikai p r o g r a m o k esetében sikerrel is járt. A k i d o l g o z o t t programrendszer, a m e l y a műszaki számításokat végzi, t ö b b részfeladat megoldására alkalmas. Rétegvastagság-meghatározás,
rétegazonosítás
f A k ü l ö n b ö z ő kutatófúrásokból nyert a d a t o k alapján meg kell határozni b i z o n y o s rétegek vastagságát, és azonosítani kell az u g y a n a b b ó l a rétegből s z á r m a z ó mintákat. E z természetesen a k ő o l a j a t v a g y földgázt tartalmazó rétegek esetén a legfontosabb. Ezáltal képet k a p u n k arról, h o g y az egyes ré t e g e k m e l y kutakban fordulnak egyáltalán elő, és o t t milyen v a s t a g o k . Ezen információk segítségével kell az egyes telepek határvonalait meghatározni, a rétegvastagságot is ismeretlen helyeken megbecsülni, és ezekből kiszámítani a telep szénhidrogén-vagyonát. A rétegazonosítás feladata meglehetősen b o n y o l u l t , és csak bizonyos sta tisztikai értelemben v e t t pontosságot lehet elérni. A kidolgozott rendszer első v á l t o z a t á b a n a p r o b l é m á t a k ö v e t k e z ő k é p p e n o l d o t t u k m e g . A kutatófúrások során minden kútban megmérték a fizikai jellemzők értékeit b i z o n y o s mélysé gekben. E z e k n e k a paramétereknek az értékét a n e m mért helyeken polinomiális interpoláció segítségével határoztuk m e g . A geológiailag azonos rétegek b e n ennek a paraméternek az értéke közel u g y a n a n n y i . E z azt jelenti, h o g y a k ü l ö n b ö z ő kutakban a közel azonos értéket a d ó helyek (mélységek) n a g y v a l ó színűséggel ugyanazt az anyagot tartalmazzák, tehát ugyanahhoz a réteghez t a r t o z ó n a k lehet tekinteni. V a n n a k természetesen b o n y o l u l t a b b esetek is, a m i k o r e g y k ú t o n belül t ö b b helyen v a n u g y a n a z a k ő z e t , illetve szomszédos k u t a k r a m o n d h a t ó ez el. Ilyenkor n e m egyszerű és automatikus az összetar t o z ó rétegek meghatározása; a k a p o t t információk segítségével emberi b e avatkozásra, megfontolás útján történő rétegazonosításra v a n szükség. E g y szénhidrogént tartalmazó réteg b i z o n y o s pontjaiban — a kutatófúrásokban — ily m ó d o n ismerjük a réteg talppontjának és tetőpontjainak abszolút magas ság koordinátáját, és e g y b e n a réteg vastagságát is. A rendszer második vál-
3 Földtani Közlöny
Földtan
490
Közlöny
106. kötet
suplementum
tozatának kidolgozását a fizikai jellemzők mérésére alkalmazott új technoló giák és az í g y szerezhető ekvidisztans p o n t o k b a n mért adatok teszik lehetővé. E modell részletesebb ismertetésére azért van szükség, mert megfelelő alkal mazása esetén kiküszöbölhető — a C H tárolón belül — a földtani korreláció ban alkalmazott közvetett, szubjektumhoz k a p c s o l ó d ó rétegazonosítási el járás. A modell lényege, h o g y minden fúrásban, a v o n a t k o z ó tároló interval lumban folyamatosan rendelkezésre állnak a fizikai jellemzők mért v a g y szá molt adatai, és így ezek alkalmasak arra, h o g y többdimenziós statisztikai vizsgálati módszerekkel összehasonlítsuk a tároló jellemzőit horizontálisan és vertikálisan is. A vizsgálatot horizontális irányban kezdjük és terjesztjük ki ú g y , h o g y az egyes kutakban található jellemzőket kútpáronként haladva hasonlítjuk, keresve a szignifikáns eltéréseket, majd ugyancsak horizontáli san haladva a mező két, szemben levő szélső pontjából befelé haladva az előző módszerrel területeket hasonlítunk össze. A z előzőekben v á z o l t eljárást a vertikumban kiterjesztve — e g y vizsgálati ciklusban 1 — 10 méterrel, a tároló vastagságától függően — ismételjük a tároló tetejétől a talpáig. E módszerrel a tároló homogén részei mind függőleges, mind vízsintes irányban elkülö níthetők a fizikai jellemzők kizárólagos figyelembevételével, és ez nemcsak a földtani azonosítás tárolón belüli automatizálását jelenti, hanem lényegesen p o n t o s a b b információk állnak rendelkezésre a későbbiekben ismertetendő készletbecsléshez is. Gépi
térképszerkesztés
Feladatunk itt valójában az, h o g y meghatározzunk e g y kétváltozós függ v é n y t , amelynek egy tetszőleges, de „ é r t e l m e s " helyen v e t t helyettesítési ér téke megadja a helyhez tartozó, keresett koordinátát. A megoldást szolgáltató program ennek a kétváltozós függvénynek a meg határozására két módszert használ. A z interpolációs eljárásnál az alappontok ban — a kutatófúrásokban — a függvény helyettesítési értéke megegyezik a mért értékkel, míg e g y tetszőleges p o n t b a n az ehhez a p o n t h o z közeli állapo t o k b a n felvett függvényértékek súlyozott figyelembevételével kapjuk meg a keresett értéket. A képletben a közeli alappontok értékei n a g y o b b , a távolabbiaké kisebb súllyal szerepelnek. A z interpolációs függvény alakja nem anali tikus, és a „ k ö z e l i " alappontok megkeresése elég munkaigényes lehet. Lehető ség v a n arra, hogy ne interpolációs függvényt, hanem trendfüggvényt hatá rozzunk meg az említett célra. E z valójában a keresett felületnek e g y kétvál tozós polinommal v a l ó lehető legjobb közelítését jelenti a legkisebb négyzetek elve alapján. A trendfüggvény előnye, h o g y analitikus formában felírható, és a vele való számolás viszonylag gyors. Hátránya viszont, h o g y még az alappontokban sem biztos, h o g y a mért értéket reprodukálni tudja, alacsony fokszám esetén n a g y o n „ k i s i m í t j a " a felületet, magas fokszám esetén pedig számítástechnikailag nehezen kezelhető a függvény. A z említett program a fenti kétfajta függvény bármelyikét meg tudja ha tározni, és az a d ó d ó kétváltozós függvényt a számítógép sornyomtatóján ki rajzolja karakteres szintvonalas formában. E z gyakorlatilag azt jelenti, hogy az ábrázolt tartományt feloszlatja kis téglalapokra úgy, h o g y számuk víz szintes irányban 120 legyen. A függőleges irányú skála ebből e g y 1 és 2 közé eső konstans szorzóval adódik. E z e k után a tartományra ráfektetett téglalap rács rácspontjában a program kiszámítja a függvényértéket (interpolációs
Dóczi—Maros:
A szénhidrogénkutatási
3. ábra. Térkép sornyomtatőn
információs
rendszerek.
491
készítve
v a g y trendfüggvény), és hozzárendel valamilyen jelet a s o r n y o m t a t ó jelkész letéből. A függvény középértékének a „ 0 " karakter felel meg, az ennél n a g y o b b értékeket az „ 1 " , , , 2 " , stb. szám karakterekkel ábrázolja, míg a kisebb érté keket az A B C karaktereivel jelöli. N y o m t a t á s k o r jelmagyarázat készül arról, h o g y melyik k i n y o m t a t o t t karakter milyen értékű szintvonalnak felel meg. 3*
492
Földtani
Közlöny
106. kötet
suplementum
M =1 : 2 5 ООО
4. ábra. Térkép plotteren készítve
A s o r n y o m t a t ó n készült szintvonalas térkép felbontása elég f i n o m v o l t ahhoz képest, amilyen sűrűn ós amilyen pontosan a mérési a d a t o k rendelke zésre álltak. H i b á j a v o l t , h o g y n e m felelt m e g a h a g y o m á n y o s térképábrázo lási k o n v e n c i ó k n a k , és í g y n e m v o l t elég „ o l v a s m á n y o s " . Szükséges v o l t ezért a p r o g r a m o t o l y a n irányban továbbfejleszteni, h o g y a szintvonalas térképet ki tudja rajzolni az i d ő k ö z b e n rendelkezésre álló plotteren. Miután a plottert az M T A S Z T A K I GDG 3300-as gépen t u d t u k csak kihasz nálni, ezért gyakorlatilag át kellett írni a programot az A k a d é m i a gépére. A z elkészült P L O T E R K E n e v ű p r o g r a m b a n már csak az interpolációs térkép meghatározásának lehetőségét hagytuk meg, a gyakorlati igényeknek meg felelően. A p r o g r a m a szintvonalas térképet s o r n y o m t a t ó n és plotteren egya ránt szolgáltatni tudja (3. és 4. ábra). A z eddigiek alapján belekezdhetünk az egyik legfontosabb feladatba, a vizs gált telep szónhidrogén v a g y o n á n a k becslésébe. Leegyszerűsítve a feladatot azt mondhatjuk, h o g y a lencseszerű telep alsó és felső határoló felülete által
D ó с гг—M
a г о s:
A szénhidrogénkutatási
információs
rendszerek.
493
bezárt térrész térfogatát kell meghatározni. E z történhet ú g y , h o g y e l ő b b ki számítjuk a k é t felület metszés vonalát, a m e l y a telep határát jelenti, m a j d a k a p o t t térrész térfogatát kettős integrállal meghatározzuk. E z a gyakorlatilag is kissé nehézkes módszer n e m bizonyult kellően pontosnak elsősorban azért, m e r t s e m az interpolációs sem a trendfelület n e m a d elfogadható pontosságú becslést a t a r t o m á n y széle felé. Ezért azt a „ k o r s z e r ű t l e n e b b " megoldást választottuk, h o g y a t a r t o m á n y határát a geológus szakemberek az elkészített szintvonalas térképek elemzése után szerkesztéssel jelölik ki. E z a szintvonalas térkép a rétegvastagsági ada t o k alapján készült. A z így a d ó d ó t a r t o m á n y matematikailag igen kellemetlen, mert nemcsak h o g y n e m k o n v e x , hanem az is lehet, h o g y többszörösen össze függő. A térfogatszámítást a N Y U L jelű program végzi el az a l a p p o n t o k b a n m e g a d o t t vastagsági adatok és a m e g a d o t t telephatár ismeretében.
III. Összefoglalás M i n t az előzőekből látható, az O K G T szénhidrogénkutatás vezetése az iparban közvetlenül felhasználható, az e g y e s nélkülözhetetlen információfel dolgozási eljárások modernre v a l ó kicserélésére adott megbízást. E z azt jelen tette, h o g y átgondolt, hosszú távú, a szénhidrogéngeológiai kutatás nagy ré szére kiterjedő információs rendszer fejlesztést kell megvalósítani, amelynek eredményei gazdaságosan alkalmazhatók. A fejlesztés gerincét a múltban és a j ö v ő b e n is az adatkezelő, tároló rend szer képezi. A modern, rugalmas és különféle k ö v e t e l m é n y e k n e k eleget t e v ő adattár alapvető kérdés e g y o l y a n iparban, ahol folyamatosan v á l t o z ó , és ezzel párhuzamosan a tevékenységet folyamatosan változtató adatok kezelése, értelmezése, tárolása alapvető jelentőségű.
I r o d a l o m — References Geofile System 1971. Houston, Computer Processor L t d . M E K R I A M , D . F . : Geologie Research I . Kansas Honeywell Inc. — в IS A D Budapest 1971
^ *А Г лп J-А£ й? ^ Г ™ ^ °?^? , У тл'о™
Щ
International Oil and Gas Educational Center 1971 Distribution. University of Ottawa K i s s I . (1970): A gazdasági rendszer-szervezés alapjai. Budapest K N U T H E . (1971): Valószínűségszámítás, matematikai statisztika еч я1кя1тя7яяя! я ( Т . ы ^ ь о г , в,,л.,.,.«.<• KEüMBEiN-GiiAYBibi (1965): A n Introduction to 8 t Ä Budapest STnrreüszi- Szerződéses munkák 1970 - 7 1 - 7 2 . ^uueis m ueoiogy. n e w ïoeK N E W E N D O K P , P. D . (1972): Bayesian Analysis. A Method for Updating. S P E - A I M E . (
M
0
d
<
f
0
r
C
o
n
t
m
t
a
и р р 1
a
n
d
totÄCff'
Problems of developing information systems in hydrocarbon prospecting A.
Dóczi — I.
Maros
The significance of hydrocarbon prospecting has considerably increased nowadays. Primary principle today is t o ensure a high efficiency of the very expensive exploratory and prospecting activities. The necessity for having an up-to-date information system enhancing this n o w become unambiguous and projects have been started with an aim at inpementing these in the practice, the necessary technical requisites having been granted. The system thus far developed represents essentially a central data bank which is to supply informations for geological explarotory and prospecting projects.
494
Földtani
Közlöny
106. kötet
suplementum
The new data storage system consists of three modules of different type, but linked up into a uniform system. Thus it will be possible to use single blocks independently, and the problem of bidirectional repair has been solved. The information of the exploratory documentation bank is entered in an edge-punched card system which is able to handle efficiently daily interpretation jobs, serving, at the same time, as a base for the recharge of the electronic data bank. Unlike known in general practice, a very long system of re cording has been needed, for our basic reference point is the „oil well", and as the following characteristic data groups have to be reached both from the individual and regional viewpoints : — data on the enterprise carrying out the exploration and prospecting work, — the characteristic geodesic and geological data of the well, — technical basic data, — data on the hydrocarbon reservoirs intersected, — time and other data on the drilling rig, — project-level data on the equipment built in, — production tests performed, — economic-financial data. The system can be operated in a flexible way, being based upon the I C L library. A s already mentioned, the data bank provides services for a system of prospectinginterpretation programs. The aim of this system has been to promote geological exploration and render it more exact. I t has been considered advisable to compose it, and/or develop it, from such partprograms which can be used also independently, but which, when combined, will be completely and „smoothly" adapted to the process of interpretation of hydrocarbon prospecting data. The system contains the following essential programs: — W i t h the aid of a statistical model for the identification of formations the heterogeneity of the productive horizons can be examined up to a maximum of 400 wells and 200 m thickness. — Structure analyzer. B y fitting the trend surface, one can determine the main trend of the structure; on the basis of divergency testings, unconformities, structural dis turbances, etc. can be located. — Drafting informative maps, plotting (by plotter). — Volume estimation. The reservoir range is integrated b y different techniques (Simpson cubature, Monte-Carlo method) and the hydrocarbon-saturated volume is determined. A s evident from the foregoing, the task to solve has consisted of exchanging the indi vidual, indispensable information processing techniques for up-to-date ones. The main stream of the development project consisted of the past and will consist in the future in the datastoring and handling system. To have an up-to-date, flexible data bank suitable for meeting various requirements is crucial ins such an industry, where data continuously changing and consequently, continuously modifying the activities have to be processed, interpreted and stored. A s shown b y the experiences gained hitherto, our development projects are realistic, consisting of further automation and wider applications of the bifunctional system comp rising data storage on the one hand and interpretation-prognosis on the other.
