Основы компьютерных технологий решения геологических задач

УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор ИПР
___________ А.Ю.Дмитриев
«___» ____________2011__ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Основы компьютерных технологий решения геологических задач
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 130101 «Прикладная геология»
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА): Геология
нефти и газа
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): горный инженер
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 5; СЕМЕСТР 9;
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 6
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Математические методы моделирования в геологии», «Подсчет
запасов и оценка ресурсов нефти и газа», «Геофизические исследования скважин»,
«Физика пласта», «Геологическая интерпретация геофизических и сейсмических данных»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
ЛЕКЦИИ
11
часов (ауд.)
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
33
часов (ауд.)
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
ИТОГО
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ
44 часов
110 часов
154 часов
очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН В 9 СЕМЕСТРЕ
ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА: Геологии и разведки полезных ископаемых
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ:
д.г.-м.н., профессор А.К. Мазуров
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП:
д.г.-м.н., профессор В.Г. Ворошилов
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
ассистент Т.Г. Перевертайло
2011 г.
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины специалист приобретает
знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2, Ц5
основной образовательной программы «Прикладная геология».
Основные цели изучения дисциплины:
 производственно-технической и проектной деятельности в области
создания новых проектов с использованием современных средств
получения и обработки информации;
 решение
научно-исследовательских
и
прикладных
задач,
позволяющих оптимизировать разработку залежей и существенно
повысить экономический эффект на всех стадиях жизни
месторождения, начиная от выбора региона разведочных работ и
заканчивая извлечением остаточных запасов;
 подготовка выпускников к самообучению
профессиональному самосовершенствованию.
и
непрерывному
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина
относится
к
специальным
дисциплинам
профессионального цикла (С3.Б.2.9). Она непосредственно связана и
опирается на знания и умения полученные при изучении естественнонаучных («Физика пласта»), общепрофессиональных («Математические
методы моделирования в геологии») и специальных («Геофизические
исследования скважин», «Подсчет запасов и оценка ресурсов нефти и газа»,
«Геологическая интерпретация геофизических и сейсмических данных»)
дисциплин.
3. Результаты освоения дисциплины
При изучении дисциплины студенты должны научиться анализировать
имеющуюся геологическую информацию для выбора оптимальных методов
моделирования, применять современные информационные системы и
технологии.
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания,
умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной
программы: Р2, Р3, Р9. Соответствие результатов освоения дисциплины
«Основы компьютерных технологий решения геологических задач»
формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
Формируемые
компетенции в
соответствии с
ООП*
З2.18; З3.1;
З9.6
Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины специалист должен
знать:
- Принципы и методы математического моделирования в
геологии; главные типы моделей и особенности их
применения; компьютерный анализ геоинформации.
- Основные принципы для планирования и реализации
саморазвития и самосовершенствования личности.
- Моделирование месторождений нефти и газа.
У2.18; У3.1;
В результате освоения дисциплины специалист должен
У9.6
уметь:
- Моделировать свойства геологических объектов.
- Анализировать и оценивать информацию, используя
современные
образовательные
и
информационные
технологии.
- Создавать модели залежей нефти и газа.
В2.18; В3.1;
В результате освоения дисциплины специалист должен
В9.6
владеть:
- Построения математических, физических и химических
моделей при решении производственных задач.
- Методами поиска, выбора и обмена информацией с
использованием современных информационных технологий
при реализации профессиональной деятельности.
- Методами моделирования залежей нефти и газа.
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций
представлена в Основной образовательной программе подготовки
специалистов по направлению 130101 «Прикладная геология».
4.
4.1.
№
1
2
Структура и содержание дисциплины
Структура дисциплины по разделам, формам организации и
контроля обучения
Название
раздела/темы
Предмет
дисциплины и связь
ее с другими
науками. Роль
компьютерных
технологий в
решении задач
прикладной
геологии.
Методологические
основы
компьютерного
моделирования.
Сбор, анализ и
Аудиторная работа
(час)
Лек Практ./
Лаб.
ции семинар
зан.
2
4
10
СРС
(час)
Итого
14
16
Входной контроль.
Индивидуальное
домашнее задание
40
Отчеты по
лабораторным
работам.
26
Формы текущего
контроля и
аттестации
3
4
5
систематизация
геологогеофизической
информации.
Решение задач
нефтегазовой
геологии на основе
детерминированного
и стохастического
2
подходов.
Моделирование
петрофизических
взаимосвязей.
Моделирование
процессов
осадконакопления и
3
образования
осадочных пород.
Подсчет запасов
углеводородов на
основе трехмерного
геологического
моделирования.
Двухмерное
картопостроение.
Курсовая работа
Итого
11
32
53
Отчеты по
лабораторным
работам
6
18
22
Отчеты по
лабораторным
работам
3
Экзамен
33
20
23
110
154
8
6
При сдаче отчетов и письменных работ проводится устное собеседование.
4.2
Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Предмет дисциплины и связь ее с другими науками. Роль
компьютерных технологий в решении задач прикладной геологии.
Лекция 1 (2 часа).
Предмет дисциплины «Основы компьютерных технологий решения
геологических задач» и связь ее с другими науками. Особенности
использования математических методов в геологии. Смежные области в
геологии. История возникновения геологического моделирования в России.
Зарубежные и отечественные программные пакеты для построения трехмерных
геологических моделей. Нормативные документы.
Раздел 2. Методологические основы компьютерного моделирования.
Сбор, анализ и систематизация геолого-геофизической информации.
Лекция 2 (2 часа).
Основные этапы построения трехмерных геологических моделей. Основные
модули, применяемые в пакетах по трехмерному геологическому
моделированию. Основные виды исходных данных и их форматы для
построения трехмерных геологических моделей.
Лабораторная работа 1 (2 часа). Организация структуры проекта. Загрузка
данных. Сейсмические данные Координаты скважин, альтитуды, инклинометрия.
Построение 2D поверхности по отражающему горизонту.
Лабораторная работа 2 (2 часа). Загрузка данных ГИС, результатов
интерпретации ГИС. Точечная и попластовая интерпретация. Стратиграфические
разбивки. Количественные и качественные исследования керна. Уравнения
петрофизических зависимостей. Обработка исходных данных.
Лабораторная работа 3 (2 часа). Корреляция разрезов скважин. Создание
дискретного каротажа.
Лабораторная работа 4 (2 часа). Построение карт общих толщин из
каротажных данных. Построение поверхностей по кровле и подошве пласта
через карты общих толщин.
Лекция 3 (2 часа).
Трехмерная сетка. Структурированные и неструктурированные сетки.
Пропорциональное, параллельное и комбинированное разбиение на слои.
Типы напластования. Осреднение скважинных данных на сетку.
Лабораторная работа 5 (2 часа). Создание 3Д грида. Выбор геометрии
сеток для разных пластов. Создание горизонтов и зон. Разбиение на слои.
Выклинивание и замещение пластов. Перемасштабирование каротажа.
Контроль качества перемасштабированного каротажа.
Раздел 3. Решение задач нефтегазовой геологии на основе
детерминированного и стохастического подходов. Моделирование
петрофизических взаимосвязей.
Лекция 4 (2 часа).
Принципы и методы геолого-математического моделирования. Геостатистика
и анализ данных. Эмпирические,
вероятностно-статистические и
детерминированные
модели
в
задачах
нефтегазовой
геологии.
Моделирование петрофизических взаимосвязей.
Лабораторная работа 6 (2 часа). Создание геометрических свойств. Создание
модели флюидов.
Лабораторная работа 7 (2 часа). Аппроксимация. Интерполяция.
Диаграммы и вариограммы. Вариаграммный анализ. Выбор вертикальных и
латеральных трендов.
Лабораторная работа 8 (2 часа). Моделирование петрофизических свойств.
Кригинг. Скользящее среднее.
Лабораторная работа 9 (2 часа). Моделирование петрофизических свойств.
Гауссовское моделирование. Последовательное Гауссовское моделирование.
Раздел 4. Моделирование процессов осадконакопления и образования
осадочных пород.
Лекция 5 (3 часа).
Принципы построения концептуальной модели. Геологическое строение
моделируемых объектов. Обстановки осадконакопления. Седиментационная и
тектоническая модель. Обоснование способов фациального моделирования.
Обоснование форм и размеров геологических тел.
Лабораторная работа 10 (2 часа). Моделирование процессов
осадконакопления и образования осадочных пород. Объектное фациальное
моделирование.
Лабораторная работа 11 (2 часа). Интерактивное моделирование фаций.
Моделирование фациальных переходов.
Лабораторная работа 12 (2 часа). Обновление геологической модели.
Раздел 5. Подсчет запасов углеводородов на основе трехмерного
геологического моделирования. Двухмерное картопостроение.
Лабораторная работа 13 (4 часа). Подсчет запасов с выделением категорий.
Подсчетный план.
Лабораторная работа 14 (2 часа). Построение и оформление геологических
карт. Экспорт графики.
4.3.
Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов
обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках
данной дисциплины и указанных в пункте 3.
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Формируемые
компетенции
З2.18
З3.1
З9.6
У2.18
У3.1
У9.6
В2.18
В3.1
В9.6
1
2
3
4
5
х
x
х
х
х
х
х
х
х
х
x
х
x
х
x
х
х
х
х
x
x
x
х
х
х
х
х
х
х
х
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов
учебной работы с методами и формами активизации познавательной
деятельности специалистов для достижения запланированных результатов
обучения и формирования компетенций.
Методы и формы
активизации
деятельности
Дискуссия
IT-методы
Командная работа
ЛК
Виды учебной деятельности
ЛР
СРС
х
х
х
х
х
Разбор кейсов
Опережающая СРС
Индивидуальное
обучение
Проблемное обучение
Обучение на основе
опыта
x
х
х
х
х
х
х
х
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины
реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
 изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с
использованием компьютерных технологий;
 самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с
использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических
разработок, специальной учебной и научной литературы;
 закрепление теоретического материала при проведении лабораторных
работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов,
выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов (CРC)
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и
закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
 работе с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и
электронных источников информации по заданной проблеме;
 выполнении домашних заданий,
 изучении теоретического материала к лабораторным занятиям,
 изучении инструкций к программам и подготовке к выполнению
лабораторных работ,
 подготовке к зачетам,
 подготовке к экзаменам.
6.2
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса
универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций,
повышение творческого потенциала студентов и заключается в:
 поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе
научных публикаций по определенной теме исследований,
 исследовательской работе и участии в научных студенческих
конференциях, семинарах и олимпиадах.
6.2.1. Примерный перечень научных проблем и направлений научных
исследований:
1. Создание моделей геологических баз данных.
2. Компьютерное моделирование.
3. Системы автоматизированной обработки данных.
4. Использование информационных систем для изучения геологических
процессов и явлений.
5. Глобальные, международные и национальные информационные ресурсы.
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
(фонд оценочных средств)
Оценка успеваемости осуществляется по результатам:
- самостоятельного (под контролем преподавателя) выполнения лабораторных
работ,
- взаимного рецензирования студенческих работ,
- устного собеседования при сдаче выполненных лабораторных работ,
защите отчетов и во время зачетов в первом и втором семестрах (для
выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины).
7.1. Требования к содержанию вопросов к зачету
Вопросы к зачету включают два типа заданий:
1. Теоретические вопросы.
2. Выполнение практического задания с использованием прикладного
программного обеспечения.
7.2. Примеры вопросов к экзамену
1. Особенности использования математических методов в геологии.
2. История возникновения геологического моделирования в России.
3. Зарубежные и отечественные программные пакеты для построения трехмерных
геологических моделей.
4. Методы изучения геологической информации.
5. Особенности использования математических методов в геологии.
6. Типы геолого-математических моделей. Моделирование как метод
познания.
7. Понятие модели. Типы моделирования.
8. Методы и технологии моделирования. Требования к моделированию.
9. Характеристика задач, решаемых на основе геолого-математической модели.
10.Основные этапы построения геологических моделей.
11.Основные модули, применяемые в пакетах по трехмерному
геологическому моделированию.
12.Основные виды исходных данных и их форматы для построения
трехмерных геологических моделей.
13.Точечная и попластовая интерпретация.
14.Геолого-структурное моделирование.
15.Емкостное моделирование.
16.Понятие интерполяции и аппроксимации данных.
17.Структурированные и неструктурированные трехмерные сетки.
18.Вариаграммный анализ.
19.Анализ данных.
20.Принципы и методы геолого-математического моделирования.
21.Вероятностно-статистические методы моделирования.
22.Детерминированные методы моделирования.
23.Гауссовское моделирование.
24.Кригинг.
25.Фильтрационное моделирование.
26.Принципы построения концептуальной модели.
27.Фациальное моделирование. Обоснование способов
моделирования.
28.Обоснование форм и размеров геологических тел.
29.Фациальное объектное моделирование.
30.Фациальное интерактивное моделирование.
31.Моделирование фациальных переходов.
8. Учебно-методическое
(дисциплины)
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
и
информационное
фациального
обеспечение
модуля
Основная литература
Иванова И.А., Грохотов Е.И. Построение трехмерных геологических
моделей и подсчет запасов углеводородов в программном комплексе DVGEO. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. –
108 с.
Методические указания по созданию постоянно действующих геологотехнологических моделей нефтяных и газонефтяных месторождений.
Часть 1. Геологические модели. М., ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003 г.
Прозорова Г.Н. Учебное пособие по курсу «Основы компьютерных
технологий решения геологических задач». Часть 2. Компьютерное
представление и анализ геологических графических материалов. – Ростов
на Дону: Изд-во РГУ, 2004. – 60 с.
Перевертайло Т.Г., Захарова А.А. Формирование 3D геологических
моделей месторождений нефти и газа в среде программного комплекса
Petrel («Schlumberger»): практикум. – Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2010. – 93 с.
Рекомендуемая литература (дополнительная)
Батурин А.Ю. Геолого-технологическое моделирование разработки
нефтяных и газонефтяных месторождений. – М.: ОАО «ВНИИОЭНГ»,
2008. – 116 с.
Дюбрюль О. Геостатистика в нефтяной геологии. Москва-Ижевск:
Институт компьютерноых исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая
динамика», 2009. – 256 с.
Золоева Г.М., Денисов С.Б., Билибин С.И. Геолого-геофизическое
моделирование залежей нефти и газа. М., изд-во «Нефть и газ», 2005.
Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи.
Методы. Примеры. – М.: Физматлит, 2002. – 320 с.
9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
При изучении основных разделов дисциплины, выполнении
практических работ студенты используют персональные компьютеры,
оснащенные современными программными продуктами: MS Office
(PowerPoint, Word, Excel, Access), CorelDRAW, DV-GEO, Petrel.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями
ФГОС-2011 по направлению и профилю подготовки «Прикладная геология».
Автор: Перевертайло Т.Г.
Программа одобрена на заседании кафедры ГРПИ ИПР
(протокол № ____ от «___» _______ 2011 г.).