Магистерская диссертация на соискание академической степени магистра Название диссертации Перспективы внедрения метода кнд- м как количественного определения


 Теоретико-вычислительное обеспечение КНД-М: проблемы и



Pdf көрінісі
бет23/40
Дата26.10.2022
өлшемі3 Mb.
#45538
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   40
3.4.1 Теоретико-вычислительное обеспечение КНД-М: проблемы и 
пути решения 
 
1 Роль теории, а точнее, ее вычислительного аппарата в современной 
ядерной геофизике выросла чрезвычайно: в основном с его помощью 
создаются физические основы новых методов и модификаций, они почти 
полностью обеспечивают объем и качество обработки и интерпретации 
данных каротажа, они активно используются для оптимизации зондовых 
установок скважинных приборов и методик измерения, а также для 
исследования их метрологических характеристик. Таким образом, теоретико-
вычислительный аппарат участвует или должен участвовать в разработке всех 
видов обеспечения любого метода ядерного каротажа. Однако этот подход 
пока слабо коснулся отечественной урановой ядерной геофизики и только 
начал проникать в нее. Поэтому для перевода КНД-М на современный уровень 
необходимо прежде всего заменить устаревшее теоретико-вычислительное 
обеспечение КНД-М на современные численные методы. 
2 Интерпретационные зависимости, алгоритмы, формулы, таблицы и 
методика интерпретации, применяемые в ныне действующих комплексах 
КНД-М, приведены в инструкциях ВИРГ/Рудгеофизики 1980, 1983, 1986 гг. 
[1,8,9]. Они были получены в основном теоретически, на основе простейших 
математических моделей метода типа [7], получивших дальнейшее развитие в 
недавней работе И.М. Хайковича и др. [10].


49 
Эти модели включали:
- уравнения замедления и переноса нейтронов на основе грубых 
приближений (1,2,3-групповое диффузионные приближения, теория возраста 
и т.п.), имеющих плохую точность, ограниченную область применимости, 
требующих подгонки нейтронных констант и нередко неприменимых для 
неоднородных систем;

решение 
их 
традиционными 
аналитическими 
методами 
математической физики, накладывающими серьезные ограничения на класс 
решаемых задач по сложности геометрии и по числу и сложности 
используемых уравнений переноса; 
- модели геометрии формулируют задачи в виде простейших начальных 
идеализаций реальной геометрически-сложной системы «неоднородный 
разрез–скважина–прибор»: а) однородная среда; б) однородная среда с 
рудным пластом без скважины и прибора; в) двухслойная цилиндрическая 
среда, где внутренний цилиндр имитирует некую гомогенизированную смесь 
элементов конструкции прибора и скважины (с неизвестным законом 
осреднения); 
- условие азимутальной симметрии, т.е. 2D-геометрии задач, 
ограничивающее положение прибора местом только на оси скважины, а также 
исключающее из рассмотрения наклонные скважины и пласты; 
- условие однородности пласта по свойствам пород: литологии, 
влажности и др., из-за чего разрезы с границами или конечной мощностью 
пластов по ним не могут исследоваться. 
Эти простые аналитические теории КНД-М, распространенные около 
полувека назад, в эпоху до персональных компьютеров и численных методов 
теории переноса, не могли адекватно отразить сложную физику и геометрию 
важных условий измерения:
- конструкцию и диаметр СП,
- тип скважины (обсаженная/необсаженная), ее конструкцию (материал 
и толщину обсадных труб), ее заполнение (буровой раствор, его плотность, 
сухие скважины СО);
- положение прибора при каротаже на стенке скважины,
- неоднородность исследуемых разрезов по любым свойствам пород,

сложный 
характер 
энергетической 
зависимости 
сечений 
взаимодействия нейтронов с ядрами на огромном диапазоне энергий от 14МэВ 
до 0.1эВ.
На базе таких грубых и ограниченных математических моделей КНД-М 
нельзя было создать количественные интерпретационные зависимости, учесть 
влияние влажности и других геолого-технических условий (ГТУ), тем более 
на количественном уровне. А целый ряд важных практических задач не мог 
быть решен в принципе, например, влияние типа, обсадки и заполнения 
скважин, расчет СО, неоднородные разрезы, эксцентричное положение СП и 
др. Таким образом, давно стало ясным, что использованные в [7–10] 


50 
теоретические модели КНД-М оказались неадекватными решаемым задачам, 
т.е. непригодными для практики.
3. Описанная выше ситуация потребовала прежде всего привлечения для 
КНД-М современного теоретико-вычислительного аппарата, позволяющего 
реализовать адекватные физико-геометрические модели КНД-М и 
использовать точные численные методы решения возникающих прямых задач. 
В качестве такого аппарата были разработаны и адаптированы 
вычислительные алгоритмы – пакет программ POLE и Универсальная Лос-
Аламосская программа MCNP5.
- Многогрупповой конечно-разностный пакет программ POLE решает 
прямую задачу КНД-М в 3D-геометрии с учетом всех элементов конструкции 
прибора и скважины, в т.ч. эксцентричного положения СП в скважине, с 
учетом слоисто-неоднородной структуры пластов.
- Ядерно-петрофизический модуль пакета ПОЛЕ позволяет исследовать 
любые литологии и вещественные составы пород и руд. для моделирования 
переноса нейтронов, фотонов и электронов методом Монте-Карло в системах 
с любой сложностью геометрии и вещества, адаптированная и настроенная для 
расчета прямых задач ядерной геофизики. Супермощный алгоритм MCNP5 
позволяет реализовать высокоточные физико-математические модели 
геометрии, переноса, взаимодействия и регистрации частиц при решении 
прямых задач КНД-М. Программы ряда MCNP используются всеми ведущими 
геофизическими фирмами мира и России для точного расчета показаний
интерпретационных зависимостей и оптимизации аппаратуры любых методов 
ядерной геофизики, успешно заменяя при этом физический эксперимент на 
натурных моделях пластов.
4. Аналогичную эволюцию претерпела теория КНД-М и в США – от грубых, 
идеализированных моделей на основе аналитических методов до численных 
методов конечных элементов, конечных разностей и Монте-Карло. 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   40




©emirsaba.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет