WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «Математические методы в науках о Земле» НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРОВ 230100 «ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА» Новосибирск Программа ...»

ПРОЕКТ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»

(Новосибирский государственный университет, НГУ)

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Математические методы в науках о Земле»

НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРОВ

230100 «ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА»

Новосибирск Программа дисциплины «Математические методы в науках о Земле» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО к структуре и результатам освоения основных образовательных программ бакалавриата по «профессиональному» циклу по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника», а также задачами, стоящими перед Новосибирским государственным университетом по реализации Программы развития НГУ.

Автор: Ельцов Игорь Николаевич, д.т.н.

Новосибирский государственный университет, 2014

1. Цели освоения дисциплины (курса) Дисциплина (курс) «Математические методы в науках о Земле» имеет своей целью рассмотреть современную теоретико-методическую базу и программное обеспечение интегрированной обработки и интерпретации данных измерений в скважинах, алгоритмы решения прямых и обратных задач в науках о Земле, понятия статистической теории интерпретации, геоэлектрические, гидродинамические и другие модели процессов в Земле.



2. Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла Б3 дисциплин по выбору студента образовательной программы бакалавра по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника».

Дисциплины, предшествующие по учебному плану:

Организация ЭВМ и систем Операционные системы Программирование

Изучение данной дисциплины требует следующих компетенций студентов:

знание современных тенденций развития информационных технологий;

владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

умение обосновывать принимаемые проектные решения.

Дисциплины, последующие по учебному плану:

Итоговая государственная аттестация

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Математические методы в науках о Земле»

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:

Общекультурные компетенции (ОК):

умеет логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

стремитсяк саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8).

Профессиональные компетенции (ПК) осваивать методики использования программных средств для решения практических задач (ПК-2);

применять полученные знания и умения из области информационных технологий для решения практических задач в различных предметных областях.

4. Структура и содержание дисциплины «Математические методы в науках о Земле»

Общая трудоемкость дисциплины составляет _4 зачетных единицы, 144 часа.

–  –  –

В учебном курсе рассматривается современная теоретико-методическая база и программное обеспечение интегрированной обработки и интерпретации данных наземных измерений и измерений в скважинах. Описаны алгоритмы решения прямых и обратных задач в науках о Земле, понятия статистической теории интерпретации.

Подробно описаны геоэлектрические и гидродинамические модели.

Курс основан на практических задачах геофизики и других методов наук о Земле.

Ввиду исключительной практической значимости, основные задачи курса сформированы из проблематики нефтегазовой геофизики, подробно рассмотрены математические методы, применяемые для решения задач исследований в нефтегазовых скважинах.

Объектом исследования являются физические свойства нефтяной залежи, которые изменяются в процессе бурения и эксплуатации. Изменение электрического сопротивления и других геофизических характеристик в зоне проникновения рассматривается как результат пространственно-временной эволюции водонасыщенности и концентрации солей. В учебном курсе раскрываются закономерности формирования зоны проникновения и связи между геофизическими характеристиками, получаемыми по данным каротажа, и гидродинамическими, - контролирующими фильтрационные процессы в пласте-коллекторе.

На конкретном примере показано, как решается проблема комплексного анализа данных геофизических (ГИС) и геолого-технологических (ГТИ) исследований в рамках совместной геофизической и гидродинамической модели. Для создания более эффективных методов анализа и интерпретации данные ГИС изучаются с учетом процессов фильтрации.

Краткий обзор близких по тематике работ. Проблемам электрических и электромагнитных исследований в скважинах, в силу их исключительной практической важности, посвящены работы нескольких поколений ученых в России и за рубежом.

История каротажа началась с работ основателей геофизических методов исследований в скважинах братьев Шлюмберже, Г. Долля. Известны отечественные научные школы Л.М. Альпина, С. Г. Комарова, В.Н. Дахнова, коллективы каротажников Твери (Е.В. Чаадаев, В.В. Вержбицкий), Октябрьского (Л.Е. Кнеллер, А.П. Потапов, И.Л. Кнеллер) и Уфы (Р.А. Валиуллин). Большой вклад в теорию прямых и обратных задач каротажа внесли В.Л. Друскин, Л.А. Книжнерман, Т.В. Тамарченко, участники Электромагнитного консорциума, возглавляемого М. Ждановым в университете СолтЛейк Сити (Юта, США). По немногочисленным открытым публикациям и новым эффективным приборам для каротажа скважин можно судить о высоком уровне работ в исследовательских центрах Известностью среди Baker Hughes, Schlumberger.

специалистов пользуются работы сибирской школы геоэлектрики. Наиболее яркие представители этой школы – Д.С. Даев, А.А. Кауфман, Л.А. Табаровский, М.И. Эпов, Ю.Н. Антонов, В.С. Могилатов, Ю.А. Дашевский, В.С. Кривопуцкий – создали теоретические основы индукционного и электрического каротажа, значительно продвинулись в вопросах интерпретации, предложили ряд новых, не имеющих аналогов в мировой практике, решений и аппаратурных реализаций (в частности, ВИКИЗ – высокочастотное изопараметрическое зондирование, характеризующееся высоким пространственным разрешением). Теоретические исследования в области математического моделирования электромагнитных полей применительно к задачам каротажа скважин ведутся также в ИВМиМГ СО РАН (В.П. Ильин, Н.И. Горбенко, И.В.

Суродина).

Дальнейшее развитие скважинной геофизики связано с решением проблемы комплексного анализа данных геофизических и геолого-технологических исследований в рамках совместной геофизической и гидродинамической модели. Для создания более эффективных методов анализа и интерпретации данных геофизических методов исследований в скважинах целесообразно рассматривать результаты каротажа с учетом тех процессов, которые определяют физические свойства вскрываемого нефтяного пласта.

Предпосылки такого подхода заложены работами по подземной гидродинамике и физике нефтяного пласта (С.Д. Пирсон, R.E. Collins, G.E. Archie, Дж. Амикс, Д. Басс, Р. Уайтинг, Е.Г. Леонов, D. Allen, В.П. Ильин), анализу геолого-технологических исследований (Э.Е. Лукьянов). Развивается комплексный подход к интерпретации данных диэлектрического каротажа на основе фильтрационной модели (П.И. Дворецкий, И.Г. Ярмахов, С.Б. Попов). Отдельные работы по интерпретации данных повторных измерений индукционными зондами на основе гидродинамических представлений ведутся за рубежом (J. Zhang, Q. Hu, Z. Liu, M. Peeters, J. Kovats, K. Moita, A. Pech, F.O. Alpak, T.M. Habashy, C. Torres-Verdin, B. Dussan). Разновременные измерения двухзондовым боковым каротажем также удается интерпретировать с учетом фильтрационных процессов (Z. Liu, J. Oyang, J. Zhang). При сравнительном анализе электромагнитных зондирований в скважинах и данных ГТИ (в частности, механической скорости бурения) обнаруживается устойчивая корреляция (Ю.Н. Антонов, М.И. Эпов, Э.Е. Лукьянов, Н.К. Глебочева).





В учебном курсе показано как достигается повышение достоверности интерпретации, более полное извлечение геофизической и геологической информации в скважинной геоэлектрике путем создания новых комплексных геофизических и гидродинамических моделей прискважинной зоны, а также описано соответствующее программно-алгоритмическое обеспечение, базирующееся на концепции совместной интерпретации, объединяющей различные геофизические и геолого-технологические методы исследования в скважинах.

Основные разделы курса:

- описание гидродинамической модели зоны проникновения при бурении скважин, основанной на комплексном анализе ГИС и ГТИ; анализ факторов, определяющих распределение физических свойств околоскважинного пространства;

- анализ связей гидрофизических и электрофизических характеристик горных пород, классификация на ее основе типов распределения УЭС в прискважинной области;

- методика и автоматизированная система интерпретации данных ВИКИЗ;

описание средств совместной инверсии данных электрических (БКЗ), низкочастотных (ИК, ИКЗ) и высокочастотных индукционных (ВИКИЗ, ВЭМКЗ) зондирований в рамках единой геоэлектрической модели;

способы интерпретации, основанные на совместной инверсии данных геофизических и геолого-технологических исследований.

Фактический материал и теоретико-методическая база. В учебном курсе изложены примеры задач геофизики и гидродинамики, базирующиеся на математическом моделировании, используются элементы математических методов информационного анализа, сплайн-интерполяции, линейной и нелинейной минимизации, вычисления статистических характеристик.

Теоретической основой описанных задач служат теория двухфазной фильтрации жидкостей в пористых средах, статистическая теория интерпретации и разработанные лично автором и в соавторстве методические и программно-алгоритмические средства:

- оценки чувствительности измеряемых характеристик к параметрам моделей, качественной интерпретации данных ВИКИЗ на основе гидродинамических представлений, алгоритмы и программы выделения границ пластов и двумерной инверсии;

многофункциональная система обработки и интерпретации данных высокочастотных каротажных зондирований МФС ВИКИЗ, программа комплексной интерпретации данных электрических (БКЗ) и электромагнитных (ВИКИЗ, ИК) методов исследований скважин программный комплекс совместной инверсии SELECT, геоэлектрических и гидрофизических параметров EL_HYDRO.

При подготовке учебного курса проанализированы и систематизированы данные по технологии бурения, материалы геофизических, геолого-технологических и петрофизических исследований, полученные на скважинах Федоровского, Когалымского и других месторождений. Привлекались данные исследований кернового материала, результаты изучения физических свойств бурового раствора и пластовых флюидов.

Наряду с программами, разработанными автором, использовались программы М.И. Эпова, А.А. Кашеварова, М.Н. Никитенко, В.Н. Глинских, Г.А. Борисова, Ю.А. Дашевского, И.В. Суродиной и Н.И. Горбенко.

Основной материал по курсу изложен в учебном пособим «Интегрированная обработка и интерпретация измерений в скважинах».

Впервые в учебном пособии систематизированы и подробно изложены теоретические положения и оригинальная концепция определения характеристик нефтяных залежей на основе совместной геофизической и гидродинамической модели. В схеме интерпретации геофизических исследований естественным образом учитывается фактор времени. На основе теоретического анализа гидродинамических процессов при бурении геоэлектрические модели строятся с учетом особенностей гидродинамической обстановки в окрестности скважины.

В учебном пособии рассмотрены вопросы интерпретации данных электрического и электромагнитного каротажа на основе анализа гидродинамических процессов в прискважинной зоне. Показано как решается обратная задача для набора методов ГИС на основе гидродинамической модели.

Подробно описана система автоматизированной интерпретации данных высокочастотного электромагнитного каротажа МФС ВИКИЗ. Сочетание эффективных методов решения прямых и обратных задач, выделения пластов, оригинальной методики построения стартовых моделей, оценки информационной значимости геоэлектрических параметров для выбора стратегии инверсии обеспечили системе широкое внедрение.

Последняя версия системы используется в практикуме студентов ФИТ НГУ на специализации «Компьютерное моделирование».

Рассмотрена также система двумерной инверсии данных электромагнитного каротажа. Описана методика интерпретации, основанная на построении одномерной стартовой модели с последующим итерационным уточнением параметров двумерного распределения электропроводности.

Изложен теоретический анализ обобщения формулы Арчи, связывающей гидрофизические параметры водонефтенасыщенных коллекторов с электропроводностью.

На этой основе обсуждается классификация типов распределения электропроводности в прискважинной зоне. Показано, что теоретически предсказанные типы распределений электропроводности наблюдаются по данным экспериментальных исследованиях в скважинах.

В учебном пособии подробно описана методика и программа инверсии данных комплекса электрических (БКЗ) и электромагнитных (ВИКИЗ, ВЭМКЗ, ИК) методов исследований скважин. Показано, что совместная инверсия экспериментальных данных электрических и электромагнитных методов приводит к улучшению свойств обратной задачи: область эквивалентных решений значительно уменьшается.

Подробно обсуждаются результаты комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации экспериментальных данных по ряду разведочных и эксплуатационных скважин. Разбираются типы геоэлектрических и гидродинамических моделей, описывающих распределение физических свойств в зоне проникновения при бурении скважин с применением глинистых буровых растворов.

Концепция комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации и соответствующие программно-алгоритмические средства обеспечивают более высокий уровень понимания причинно-следственных связей между процессами фильтрации и пространственно-временной эволюцией зоны проникновения.

5. Образовательные технологии Изложение теоретического материала производится в формате интерактивных лекций. Полученная таким образом теоретическая информация закрепляется на практических занятиях, выполнением заданий по применению изучаемых методов на примере модельных мини проектов с применением современных программных продуктов, применяемых в науках о Земле.

В начале каждой лекции выделяется 15 минут для проверки усвоения материала предыдущего занятия, ответов на вопросы студентов. После изложения нового материала еще 15 минут уделяется вопросам по новой изученной теме, разбираются задания для самостоятельной работы.

Для консультации по учебному материалу и заданиям интенсивно используется электронная почта.

Предусматривается обязательная самостоятельная работа с литературой, регулярный обзор публикаций и материалов по дисциплине в периодической прессе и Интернете.

Текущий контроль состоит в проверке знаний студента по итогам практических занятий. Для проверки освоенности теоретического материала предусмотрено проведение коллоквиумов и контрольных работ.

В качестве промежуточного контроля в конце семестра изучения дисциплины учебным планом предусмотрен экзамен, который проводится в устной форме.

Экзаменуемый студент должен ответить на два вопроса экзаменационного билета по темам дисциплины и ответить на дополнительные вопросы преподавателя.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Методические указания для самостоятельной работы студентов Основная цель учебного курса «Математические методы в науках о Земле» познакомить студентов с модельным подходом, основными математическими методами описания процессов, происходящих в Земле, и программными продуктами, реализующими численные модели.

В учебном материале курса представлен краткий исторический обзор развития методов исследования в скважинах; рассмотрены проблемы создания современных программных систем; подробно изучаются физические процессы, происходящие в Земле, программные продукты, используемые при обработке и интерпретации данных измерений; информационная модель геофизической деятельности; сравнительные характеристики технологий и методов. На занятиях по учебному курсу студенты выполняют реферат по применению математических методов в своей курсовой и дипломной работе, учатся применять полученные знания в выбранной теме курсовой и дипломной работы, а также практикуются в презентации своих результатов.

Занятия проходят в виде лекций, где излагается концептуальный теоретический материал, практических занятий для выполнения заданий, позволяющих закрепить полученные знания.

Лекции проводятся в интерактивной форме, включают обсуждение изученного материала, ответы на вопросы студентов, дискуссии. Как правило, в начале каждой лекции выделяется 15 минут для устного опроса по изученному материалу и ответам на возникшие вопросы. В конце занятия выделяется время для подведения итогов, обобщения изученного материала, ответов на вопросы студентов и краткого разбора заданий для самостоятельной работы. Учебные материалы и контрольные вопросы по каждой лекции студенты получают в электронном виде. Самостоятельная работа включает обязательное изучение основной литературы. Дополнительные пояснения, консультации, комментарии и ответы на вопросы студенты могут получить по электронной почте.

Для контроля усвоения знаний предусмотрены отчеты о ходе выполнения заданий;

коллоквиум, контрольная работа – для проверки усвоения теоретических знаний. Как правило, промежуточное тестирование привязано к проведению контрольной недели.

Студентам также предлагается подготовить реферат по теме, заранее согласованной с преподавателем. Список представляется на первой лекции.

В конце курса учебным планом предусмотрен экзамен. В экзаменационном билете содержится 2 вопроса, дополнительные вопросы могут быть из других разделов курса.

Примеры экзаменационных билетов приведены в п. 6.1.

6.1. Примерный перечень вопросов к экзамену (по всему курсу)

1. Классификация наук о Земле. Основные математические методы и их роль в современной геологии, геофизике, геохимии.

2. Нейросетевое моделирование. Основные понятия, типы сетей, примеры применения.

3. Информационная модель в науках о Земле.

4. Прямые, обратные задачи, комплексирование методов изучения Земли.

5. Интерпретационные системы, требования (спецификации), примеры.

6. Геофизические исследования в скважинах. Общие сведения, основные этапы обработки данных.

7. Методы решения обратных задач в науках о Земле.

8. Основные понятия статистической теории интерпретации данных измерений.

9. Методы интерпретации каротажных данных.

10. Определение фильтрационно-емкостных параметров по данным кавернометрии.

11. Особенности морской геоэлектрики.

12. Геомеханические процессы при бурении.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1. Ельцов И.Н. Интегрированная обработка и интерпретация измерений в скважинах.

Учебное пособие. НГУ, 2013, 240 с. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://lib.nsu.ru:8080/xmlui/handle/nsu/931.

2. Ельцов И.Н., Назаров Л.А., Назарова Л.А., Нестерова Г.В., Эпов М.И. Интерпретация геофизических измерений в скважинах с учетом гидродинамических и геомеханических процессы в зоне проникновения // ДАН, 2012, том 445, № 6, с. 677-680.

3. Эпов М.И., Каюров К.Н., Ельцов И.Н., Петров А.Н., Сухорукова К.В., Соболев А.Ю., Власов А.А. Новый аппаратурный комплекс геофизического каротажа СКЛ и программно-методические средства интерпретации EMF PRO // Бурение и нефть, 2010, № 2, с. 16-19.

б) дополнительная литература

1. Основы компьютерного моделирования. М.: Нефть и Газ, РГУ им. Губкина, 2000, 287 с.

2. Харбух Дж., Боннем-Картер Г. Моделирование на ЭВМ в геологии. М.: Мир, 1974, 320 с.

3. Бортникова С.Б., Бессонова Е.П., Гора М.П. и др. Газогидротермы активных вулканов Камчатки и Курильских островов: состав, строение, генезис / отв. ред.

О.Л. Гаськова; А.К. Манштейн. Новосибирск : ИНГГ СО РАН, 2013. – 282 с.

4. Эпов М.И., Миронов В.Л., Музалевский К.В., Ельцов И.Н., Саломатов Ю.П. Tехнология геонавигации бурового инструмента в слоистой среде нефтегазового коллектора // Геология и геофизика, 2013, №9, т. 54, с. 1404-1410.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Лекционная аудитория Компьютерный класс Рецензент (ы) _________________________

Программа одобрена на заседании Методической комиссии ФИТ от ___________ года, протокол № _______.



Похожие работы:

«Химия и жизнь №12, 1977 г. Наблюдения. В.Е. ЖВИРБЛИС ЧТО НАРУШАЕТ СИММЕТРИЮ? Более века тому назад Луи Пастер обнаружил, что некоторые органические вещества могут существовать в виде двух изомеров, молекулы которых отличаются друг от друга лишь к...»

«КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 2010 Т. 2 № 2 С. 121–141 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ УДК: 519.1+538.911 Введение в теорию сложных сетей И. А. Евин Учреждение Российской академии наук Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Россия,...»

«С И Б И Р С К О Е О ТД Е Л Е Н И Е РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ ГЕОЛОГИЯ И ГЕО ФИЗИКА http://www.izdatgeo.ru Геология и геофизика, 2009, т. 50, № 9, с. 1025—1034 ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА УДК 553.981(571.1) ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ГЕОСИНЕКЛИЗЫ И НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОБЪЕКТЫ ДЛЯ ПОИСКОВ УГЛЕВО...»

«e-mail: kvantik@mccme.ru Издаётся при поддержке Московского центра непрерывного математического образования (МЦНМО) № 12| декабрь 2014 декабрь 2014 И буквы слОва НеОбычНые звезда И вИФлееМская ФОНарИк-свет...»

«ЛОМАЧУК Юрий Вячеславович МЕТОД РАСЧЕТА ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ РЕНТГЕНОВСКИХ ЭМИССИОННЫХ СПЕКТРОВ специальность 01.04.02 теоретическая физика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: доктор физико-математических наук, Т...»

«Лекция: Подгруппы, смежные классы, индекс подгруппы в группе. Теорема Лагранжа о порядке подгруппы конечной группы. Орбита и стабилизатор элемента, теорема о порядке стабилизатора элемента. Лемма Бернсайда. Лекто...»

«МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ “ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ” АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ для студ...»

«Куликов Виктор Александрович Электроразведочные технологии на этапах поиска и оценки рудных месторождений 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Москва – 2015 Оглавление ОГЛАВЛЕНИЕ СПИСОК СОКР...»










 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.