Алматы 2015 Almaty

662 

  In a case  of the SH- shift  waves the antiplate  deformation  is considered and the  diffraction field in 

both  cases  is  characterized  with  a  displacement  component  dependant  on  the  surface  points  (х

1

,х

2

).  The 

boundary objective is formed on the basis of the motion formula [4]: 

 

0

)

,

(

}

)

/

(

)

/

(

2

{

2

1

3

2

0

2

2

55

44

2

1

55

45

2

1

















x

x

u

b

b

b

b



             

           (1) 

 

Here the coefficients b

ij

 (i,j=1,6) are the elastic coefficients[1].  

  

By means of the affine transformations 

 

)

3

(

2

2

)

3

(

1

1

)

3

(

2

)

3

(

1

)

3

(

1

,



















x

x

, 

2

1







i





 (where 

0

2





 ) 

 

it  is  possible  to  modify  differential  equations  in  quotients  derivatives  of  the  second  level  (1)  to  the 

equation of Helmholtz that is solved in a type of infinite series as per the cylindrical functions of Hankel (of 

the 1 kind) and Bessel. 

Then  it  is  possible  to  get  the  infinite  systems  of  linear  algebraic  equations  towards  the  cylindrical 

functions of Hankel and Bessel that are solved by using the reduction method [4],[5] studying the solutions 

for  the  second  main  task  of  mechanics  based  on  strict  analytical  correlation  the  elastic  wave  diffraction 

theory,  the  generalized  superposition  theory  and  methods  of  complex  functions  theory  [2],[3]  when  the 

boundaries of shallow located mine roadways  are supported by absolutely rigid lining. 

 

REFERENCES 

1.  Zh.S.Erzhanov,  Sh.M.Aitaliyev,  Zh.K.Masanov,    “Seismically  stressed  state  of  underground  constructions  in 

anisotropic layered massif”,  Alma-Ata, Publishing House “Nauka”, 1980, Russian  

2.  A.N.Guz,  V.D.Kubenko,  M.A.Cherevko,  “Diffraction  of  elastic  waves”,  Kiev,  Publishing  House  “Naukova 

dumka”, 1978, Russian G.I.  

3.  A.S.Kosmodamianski,  V.I.Storozhev,  “Dynamical  tasks  of  elasticity  theory  for  anisotropic  environments”, 

Kiev, Publishing House Naukova dumka”, 1985, Russian  

4.  Atymtayeva  L.,  Masanov  Zh.,  Yagaliyeva  B.,  Myrzakhmetova  G.  Stationary  diffraction  of  elastic  SH-waves 

onto mutually influencing cavities of arbitrary structure and deep lying in transtropic massif. //Proceedings of the 3rd 

IASME / WSEAS International Conference on CONTINUUM MECHANICS (CM'08), Cambridge, UK, February 23-

25, 2008, p. 5-9 

5.  Atymtayeva L., Masanov Zh., Yagaliyeva B., Myrzakhmetova G. Dynamics of transtropic elastic continuums 

with non-homogeneities //Proceedings of World Congress on Engineering 2010, the 2010 International Conference of 

Mechanical Engineering, London, UK, 30 June-2 July,  2010. - P. 1024-1027. 

 

Атымтаева Л., Кабитов Г., Ягалиева Б. 

К вопросу об исследовании напряженного состояния многосвязного массива с двоякопериодической 

системой коллинеарных щелей под воздействием Sh- волн сдвига 

Резюме.  Статья  посвящена  исследованию  динамического  напряженно-деформированного  состояния 

упругого транстропного массива с наклонной плоскостью изотропии, имеющем двоякопериодическую систему 

коллинеарных  щелей,  содержащем  серию  неподкрепленных  выработок  кругового  профиля  и  произвольного 

расположения  друг  относительно  друга,  при  стационарной  дифракции  упругих  волн  в  случае  плоской  и 

антиплоской деформации.  

Ключевые слова: антиплоская деформация, дифракция упругих волн, система коллинеарных трещин. 

 

Атымтаева Л., Кабитов Г., Ягалиева Б. 

SH-толқын жылжуы әсерінен коллинеарны жарықтардың екіпериодтық жүйесімен көпбайланысты 

массивте кернеулік күйін зерттеудегі мәселелері 

Түйіндеме.  Бұл  мақалада  антижазық  деформацияда  серпімді  толқындар  жылжуының  стационарлық 

дифракциясында,    бір-біріне  өзара әсер  ететiн,  шеңберлі  профилді  бекітілмеген  қазбалар  топтамасы  бар  және 

коллинеарлық  саңылаулы  жүйесі  бар  изотропияның  көлбеу  жазықтықтарымен  серпімді  транстропты  тау 

жынысының  кернеулік-деформациялық  күйін  анықтау  бойынша  зерттеулер  талдауына  арналған.  Жұмыста 

тұтас  емес  қабатына  байлынысты  қазбалар  контурында  орын  ауыстыру  таралу  заңдылықтары  және 

анизотропиялық  көп  байланысты  тау  жынысы  динамикасының  есептерiн  қатал  аналитикалық  шешiмдерi 

негiзiнде жаңа нәтижелер алынған. 

Түйін сөздер: жазықтықытың өзгеруі, серпінді толқындар дифракциясы, коллинеарлы жүйе 

 

 

663 

УДК 550.312; 528.27 

 

Ахатова К.А., Берлибаева А.Б., Абдолдина Ф.Н., Умирова Г.К. 

Казахский национальный технической университет имени К.И.Сатпаева 

г. Алматы, Республика Казахстан 

akhatova_k@mail.ru

 

 

ПОСТРОЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ  

ДАННЫХ ГРАВИМЕТРИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА 

 

Аннотация. В статье представлены результаты функционального моделирования деятельности компании, 

занимающейся  гравиметрическим  мониторингом  разработки  нефтегазовых  месторождений.  На  основе 

построенной  функциональной  модели  можно  построить  модель  данных  и  определить  функциональную  часть 

создаваемой информационной системы для автоматизации  деятельности компании. 

Ключевые  слова:  геодинамический  мониторинг,  гравиметрический  мониторинг,  гравитационное  поле, 

модель процесса, функциональное моделирование, информационная система. 

  

Недра  Республики  Казахстан  являются  одним  из  главных  источников  социально-

экономического  развития  страны.  Казахстан  является  крупным  экспортером  топливного  и 

энергетического сырья, черных, цветных, благородных металлов.  

Разведка и освоение углеводородных ресурсов на больших глубинах связаны со значительными 

технологическими  рисками,  что,  в  свою  очередь,  способно  приносить  огромные  убытки  сложного  и 

дорогостоящего  производства,  вызывать  крупномасштабные  экологические  катастрофы  и  бедствия. 

Опасностям аварий оказываются подверженными как сами геологоразведочные выработки, так и вся 

обширная  инфраструктура,  включая  территории  разведки  и  добычи  полезного  ископаемого, 

населенные  пункты,  протяженные  линейные  сооружения,  трубопроводы,  дороги,  линии 

электропередачи и др. [1]. 

Прогнозирование  рисков  аварий,  снижение  масштабов  их  последствий  является  актуальной 

проблемой. В этой связи возрастает роль геодинамического мониторинга территорий, в особенности 

для районов, которые в наибольшей степени подвергаются техногенному воздействию [1].  

Важным  геофизическим  методом  изучения  неоднородного  строения  земной  кора,  некоторых, 

протекающих в ней, физико-механических явлений, является гравиметрический метод. 

Гравитационное  поле  -  одна  из  фундаментальных  планетарных  характеристик.  Знание  его 

пространственно-временной  структуры  является  необходимым  в  решении  задач  по  широкому 

спектру проблем наук о Земле. 

В последние годы широкое распространение получили высокоточные наблюдения пространственно-

временных  флуктуации  гравитационного  поля  в  пределах  локальных  объектов-областей  подготовки  - 

землетрясений,  месторождений  полезных  ископаемых,  участков  земной  поверхности,  на  которых 

проектируются,  строятся  и  эксплуатируются  особо  ответственные  и  экологически  неблагоприятные 

объекты.  Это  обусловлено  тем,  что  тонкая  структура  гравитационного  поля  несёт  информацию  о 

локальных неоднородностях земной коры и их динамике. Последнее имеет особую важность при оценке 

возможной их сейсмотектонической активизации, разработке методов прогноза сильных землетрясений. 

В  связи  с  этим  особое  значение  приобретают  мониторинговые  (полигонные)  виды  гравиметрических 

наблюдений,  позволяющие  выявлять  пространственно-временные  неоднородности  в  земной  коре,  зоны 

современных  активных  тектонических  разломов.  Так,  методы  гравиметрического  мониторинга  в 

настоящее  время  начинают  с  успехом  применять  при  оценке  сейсмического  риска,  перспектив 

нефтегазоносности на геодинамической основе, степени экологической опасности регионов. 

Архитектура информационной системы 

Ежегодный  объем  информации,  получаемый  при  геофизических  исследованиях,  составляет 

десятки  терабайт.  При  обработке,  интерпретации  и  комплексном  анализе  геолого-геофизических 

данных 

на 

компьютерах, 

наряду 

с 

использованием 

специализированных 

программ 

и 

автоматизированных  систем,  все  шире  начинают  применяться  информационные  системы. 

Разнообразие  информационных  технологий  позволяет  значительно  облегчить  и  ускорить  работу  с 

геоданными.  Таким  образом,  информационные  системы  можно  рассматривать  как  эффективное 

средство,  позволяющее  оптимизировать  процедуры  хранения,  обработки  и  анализа  данных, а  также 

обеспечить представление результатов в удобном для восприятия виде. 

Целью 

наших 

исследований 

является 

разработка 

информационной 

системы 

для 

автоматизированной  обработки  данных  гравиметрического  мониторинга  на  нефтегазовом 

664 

месторождении.  Одним  из  важнейших  этапов  при  проектировании  информационной  системы 

является 

моделирование 

автоматизируемых 

бизнес-процессов. 

Качественно 

выполненное 

проектирование  программного  обеспечения  является  показателем  функциональности  и  надежности 

[2]. В рассматриваемой системе планируется реализация следующих механизмов: централизованный 

сбор  и  хранение  информации,  эффективный  доступ  и  управление  информационной  системой, 

обработка и выборка данных. 

Планируется  разработка  веб-приложения  клиент/северной  архитектуры,  которое  может 

выполняться  в  Интернете  или  внутренней  сети  организации.  Данная  архитектура  позволяет 

централизовать  хранилище  данных,  функции  резервного  копирования  и  управления,  так  же  может 

поддерживать  разные  типы  клиентов  и  разные  устройства  (рисунок  1).  Задачами  разрабатываемой 

информационной  системы  являются:  автоматизация  импорта  первичных  данных,  хранение, 

накопление, обработка данных и составление отчетов.  

 

 

 

Рисунок 1. – Архитектура информационной системы 

 

Функциональная  модель  деятельности  компании,  занимающейся  гравиметрическим 

мониторингом разработки нефтегазовых месторождений 

Создание  ИС  принято  разбивать  на  стадии  анализа,  проектирования,  непосредственного 

кодирования,  тестирования  и  сопровождения.  Известно,  что  исправление  ошибок,  допущенных  на 

предыдущей  стадии,  обходится  примерно  в  10  раз  дороже,  чем  на  текущей,  откуда  следует,  что 

наиболее  критическими  являются  первые  стадии  создания  ИС.  Поэтому  крайне  важно  иметь 

эффективные средства автоматизации ранних этапов создания ИС. 

При  построении  функциональной  модели  деятельности  компании,  для  проведения  анализа  и 

реорганизации  бизнес-процессов  используются  три  методологии  моделирования:  функциональное 

моделирование  (IDEF0,  Integrated  computer  aided  manufacturing  DEFinition),  описание  бизнес-

процессов (IDEF3, WorkFlow Diagram) и диаграммы потоков данных (DFD, DataFlow Diagram) [3]. 

Деятельность компании состоит из следующих элементов [4, 5]: 

- проведение полевых работ; 

- сбор и обработка первичных данных; 

- подготовка отчетов. 

На  рисунке  2  представлена  контекстная  диаграмма,  которая  представляет  общее  описание 

бизнес-системы  и  ее  взаимодействия  с  внешней  средой.  Использование  методики  IDEF0  позволяет 

создать  функциональную  модель,  отображающую  структуру  и  функции  системы,  а  также  потоки 

информации и материальных объектов, связывающих эти функции. 

 

665 

 

 

Рисунок 2.– Контекстная диаграмма деятельности компании 

 

На  контекстной  диаграмме  выделен  основной  поток  входной  информации  в  систему  (Input): 

первичные  данные,  так  называемые  «сырые  данные»,  полученные  при  проведении  полевых 

гравиметрических  исследований.  Интерфейс  управления  (Control)  разбит  на  два  логических  блока: 

методики  проведения  гравиметрических  исследований  и  методики  обработки  сырых  данных 

гравиметрического  мониторинга.  Механизмы  (Mechanism)  представлены:  гравиметром,  инженером 

геофизиком  и  операторами.  В  качестве  выходной  информации  (Output)  понимается  набор  отчетных 

документов, характеризующих итоговые показатели данных: таблицы, графики аномалий. 

На  рисунке  3  представлена  диаграмма  декомпозиции  контекстной  диаграммы.  Диаграмма 

декомпозиции предназначены для детализации функций бизнес системы и получается при разбиении 

контекстной  диаграммы  на  крупные  подсистемы,  описывающие  каждый  подсистему  и  их 

взаимодействие. 

Диаграмма декомпозиции первого уровня состоит из следующих функций: проведение полевых 

работ, сбор и обработка первичных (сырых) данных, подготовка отчетов. 

 

 

 

Рисунок 3. – Первый уровень декомпозиции контекстной диаграммы 

 

666 

На рисунке 4 представлена DFD-модель бизнес-процесса «Обработка данных гравиметрического 

мониторинга».  

Диаграмма  потоков  данных  (DFD)  показывает,  как  каждый  процесс  преобразует  свои  входные 

данные  в  выходные,  и  выявляет  отношения  между  этими  процессами.  DFD-диаграмма  является 

дополнением к модели IDEF0 для обработки информации. Подобно IDEF0, DFD-модель представляет 

моделируемую систему как сеть связанных работ. 

Процесс  «Обработка  данных  гравиметрического  мониторинга»  состоит  из  следующих 

подпроцессов:  

- сбор первичных (сырых) данных; 

-  проверка  информации  о  параметрах  гравиметра  и  участке  проведения  гравитационного 

мониторинга; 

- импорт первичных (сырых) данных из файлов внутреннего формата гравиметра; 

-  расчет  по  каждому  пункту  наблюдений  средних  значений:  гравитационного  поля,  (Grav), 

уровней  (TiltX,  TiltY),  стандарта  отклонений  (SD),  отличие  температуры  гравиметра  от  уровня 

рабочей температуры (Temp); 

- расчет приращений гравитационного поля (dG); 

- Оценка точности гравиметрических измерений; 

- Отбраковка некондиционных измерений; 

- Анализ повторных гравиметрических измерений на отбракованных пунктах; 

- Расчет приращений гравитационного поля с учетом поправки. 

Для  выполнения  этих  процессов  необходим:  файлы  гравиметра  с  сырыми  данными,  список 

гравиметров, список месторождений, список профилей, список пунктов наблюдений, список циклов 

наблюдений,  данные нивелирования для пунктов наблюдений, данные повторных гравиметрических 

измерений. 

 

 

 

Рисунок 4.– Диаграмма потоков данных процесса «Обработка данных гравиметрического мониторинга» 

 

Функционирование  процесса  обработки  данных  начинается  с  функции  сбора,  загрузки 

первичных  (сырых)  данных,  которая  обеспечивает  автоматизированное  наполнение  системы 

данными. Загрузка данных производятся по мере поступления их с гравиметрических исследований. 

Загруженная информация служит источником для всех других подпроцессов.  

Подпроцесс  «Оценка  точности  гравиметрических  измерений»  позволяет  проанализировать 

диапазон приращения гравитационного поля относительно опорного пункта. Источником данных для 

этой функции являются сведения полученные в ходе расчета приращений гравитационного поля.  

Подпроцесс  «Отбраковка  некондиционных  измерений»  позволяет  определить  пункты  на 

которых необходимо провести дополнительные исследования. 

После  анализа  дополнительных  гравиметрических  измерений  выполняется  подпроцесс,  в 

667 

котором  рассчитывается  приращение  гравитационного  поля  с  учетом  поправки  по  данным 

нивелирования. 

По  полученным  данным  можно  сделать  выводы  о  напряженно-деформированном  состоянии  и 

флюидодинамике геологической среды, аномальных вариациях силы тяжести во времени связанных с 

процессами разработки месторождений.  

На  рисунке  5  представлена  диаграмма  IDEF3,  для  описания  процесса  «Обработка  данных 

гравиметрического  мониторинга».  Данная  диаграмма  позволяет  описать  логику  взаимодействия 

информационных  потоков  в  процессе,  может  быть  использована  для  анализа  завершенности 

процедур обработки информации.  

 

 

 

Рисунок 5. – Диаграмма IDEF3 для процесса «Обработка данных гравиметрического мониторинга» 

 

Построение  IDEF3-модели  определяет  связи  между  операциями.  В  последовательности  каждая 

операция выполняется только после завершения предыдущей, связи между операциями отображены в 

виде  стрелок    (рисунок  5).  В  ходе  выполнения  операции  «Оценка  точности  гравиметрических 

измерений»,  если  показатели  расхождения  между  измерениями  превышают  допустимую  норму, 

выполняется операция «Анализ повторных гравиметрических измерений». 

Таким  образом,  на  основе  построенной  функциональной  модели  деятельности  компании,  можно 

построить  модель  данных  и  определить  функциональную  часть  создаваемой  информационной  системы 

для  автоматизации    деятельности  компании.  Результаты  функционального  моделирования  позволили 

перейти  к  следующим  этапам  разработки  информационной  системы  –  проектированию  и  разработке 

программного обеспечения отдельных подсистем информационной системы [6]. В конечном итоге, будет 

разработана информационная система, автоматизирующая технологический процесс   обработки данных 

гравиметрического  мониторинга.  Создаваемая  информационная  система  будет  полезной  для  компаний 

занимающихся геологоразведочными работами, мониторингом недр и т.д. [7]. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

1.  Геодинамический мониторинг ради безопасности нефтегазодобычи. [Электронный ресурс]. 2009-2015.  

URL: http://analyticsmz.ru/?p=798 

2.  Маконелл С. Совершенный код. Мастер-класс. – СПб.: Питер, 2007. – 896 с.  

3.  Одинцов И.О. Профессиональное программирование. Системный подход. 2-е издание. перераб. и доп. 

– СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 624 с. 

4.  Спирин  Н.А.,  Лавров  В.В.,  Бурыкин  А.А.,  Краснобаев  А.В.,  Быков  А.Г.  Технология  и  средства 

разработки информационно-моделирующих систем для решения технологических задач. 

5.  Методическое  руководство  по  проведению  гравиметрических  исследований  при  геологоразведочных 

работах. Приказ Комитета геологи и недропользования МЭМР РК №77-п от 25.07.2008 г. 

6.  Положение  о  порядке  проведения  гравиметрических  исследований  в  Республике  Казахстан.  Приказ 

Комитета геологи и недропользования МЭМР РК. От 24 мая 2002 г. (б/н) 

7.  Программы геологоразведочных работ в Республике Казахстан на 2015-2019 годы. 

668 

REFERENCES 

1. 

Geodinamicheskij monitoring radi bezopasnosti neftegazodobychi. [Jelektronnyj resurs]. 2009-2015.  URL: 

http://analyticsmz.ru/?p=798 

2. 

Makonell S. Sovershennyj kod. Master-klass. – SPb.: Piter, 2007. – 896 s.  

3. 

Odincov  I.O.  Professional'noe  programmirovanie.  Sistemnyj  podhod.  2-e  izdanie.  pererab.  i  dop.  –  SPb.: 

BHV-Peterburg, 2004. – 624 s. 

4. 

Spirin  N.A.,  Lavrov  V.V.,  Burykin  A.A.,  Krasnobaev  A.V.,  Bykov  A.G.  Tehnologija  i  sredstva  razrabotki 

informacionno-modelirujushhih sistem dlja reshenija tehnologicheskih zadach. 

5. 

Metodicheskoe  rukovodstvo  po  provedeniju  gravimetricheskih  issledovanij  pri  geologorazvedochnyh 

rabotah. Prikaz Komiteta geologi i nedropol'zovanija MJeMR RK №77-p ot 25.07.2008 g. 

6. 

Polozhenie o porjadke provedenija gravimetricheskih issledovanij v Respublike Kazahstan. Prikaz Komiteta 

geologi i nedropol'zovanija MJeMR RK. Ot 24 maja 2002 g. (b/n) 

7. 

Programmy geologorazvedochnyh rabot v Respublike Kazahstan na 2015-2019 gody. 

 

Akhatova K., Berlibayeva A., Abdoldina F., Umirova G. 

жүктеу/скачать 20,3 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: