MÉLYFÚRÁSI GEOFIZIKAI ADATOK ÉRTELMEZÉSÉNEK MODERN INVERZIÓS MÓDSZEREI



Hasonló dokumentumok
List of publications. Norbert Péter Szabó PhD. Journal articles. List of publications 1. Department of Geophysics, University of Miskolc

MEDDŐHÁNYÓK ÉS ZAGYTÁROZÓK KIHORDÁSI

Közlemények jegyzéke. Dr. Szabó Norbert Péter. Szakfolyóiratokban megjelent közlemények. Publikációs jegyzék 1. Miskolci Egyetem, Geofizikai Tanszék

Irányítási struktúrák összehasonlító vizsgálata. Tóth László Richárd. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola

NEMZETI KÖZSZOLGÁLATI EGYETEM. Hadtudományi és Honvédtisztképző Kar KATONAI MŰSZAKI DOKTORI ISKOLA. Pimper László

Tevékenység szemléletű tervezés magyarországi felsőoktatási intézmények pályázataiban

KÉPALKOTÁSRA ALAPOZOTT RUHAIPARI

MATEMATIKA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGI VIZSGAKÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

A DIPLOMÁS MUNKAERŐ HELYZETÉNEK ELEMZÉSE

SZERKEZETEK REHABILITÁCIÓJÁT MEGELŐZŐ DIAGNOSZTIKAI VIZSGÁLATOK

Dinamikus tömörségmérés SP-LFWD könnyű ejtősúlyos berendezéssel

Általános statisztika II. Kriszt, Éva Varga, Edit Kenyeres, Erika Korpás, Attiláné Csernyák, László

SZENT ISTVÁN EGYETEM

A honvédelmi tárca beszerzési tevékenységének elemzése, értékelése és korszerűsítésének néhány lehetősége

Vasúti infrastruktúragazdálkodás kontrolling bázisú döntéselőkészítő rendszerek alkalmazásával

Sztojka Miroszláv LINEÁRIS ALGEBRA Egyetemi jegyzet Ungvár 2013

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

KARBON SZÁLLAL ERŐSÍTETT ALUMÍNIUM MÁTRIXÚ KOMPOZITOK AL/C HATÁRFELÜLETÉNEK JELLEMZÉSE

Városi légszennyezettség vizsgálata térinformatikai és matematikai statisztikai módszerek alkalmazásával

KUTATÁS, FEJLESZTÉS, PÁLYÁZATOK ÉS PROGRAMOK A FELSŐOKTATÁSBAN AZ OKTATÁSI MINISZTÉRIUM FELSŐOKTATÁS-FEJLESZTÉSI ÉS TUDOMÁNYOS ÜGYEK FŐOSZTÁLYÁNAK

DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZAFNER GÁBOR

A számítógép felhasználása a modern fizika BSc szintű oktatásában

Komplex bányászati tervezés

Matematika. Specializáció évfolyam

EMLÉKEZTETŐ. az MTA Közlekedéstudományi Bizottság november 14-i üléséről

Önéletrajz. Személyi adatok. Szakmai tapasztalat. Időtartam szeptember. Főbb tevékenységek és feladatkörök

Agrár-környezetvédelmi Modul Agrár-környezetvédelem, agrotechnológia. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

I. melléklet: A kar oktatói-kutatói nemzetközi szakmai-tudományos szervezetekben viselt tisztségei

VÉKONYLEMEZEK ELLENÁLLÁS-PONTKÖTÉSEINEK MINŐSÉGCENTRIKUS OPTIMALIZÁLÁSA

Kádár István 1 Dr. Nagy László 1 1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,

FELSZÍNKÖZELI FÖLDTANI SZERKEZETEK VIZSGÁLATA REFRAKCIÓS INVERZIÓS MÓDSZERREL. Paripás Anikó Noémi

NAGYKŐRÖS VÁROS részére

A FOURIER TRANSZFORMÁCIÓ MINT INVERZ FELADAT

METASTABILIS MIKROEMULZIÓK ÁRAMLÁSI SAJÁTSÁGAI PORÓZUS KÖZEGBEN

X. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Vezető: Prof. Dr. Rechnitzer János egyetemi tanár. Brányi Árpád. okleveles közgazdász. Együttműködés a dunántúli borászati ágazatban

A melegen hengerelt acélszalagok tulajdonságainak javítása a szalaghűtő-rendszer optimalizálásával

MECHANIZMUSOK KINEMATIKAI VIZSGÁLATA

A magyarországi bankközi klíringrendszer működésének vizsgálata az elszámolás modernizációjának tükrében PhD értekezés tézisei

DNAPL SZENNYEZÉSEK TRANSZPORT- MODELLEZÉSI LEHETŐSÉGEI A GMS PROGRAMBAN

A döntésorientált hibamód és hatáselemzés módszertanának tapasztalatai az AUDI Motor Hungária Kft.-nél

Korszerű szénerőművek helyzete a világban

A Magyarhoni Földtani Társulat, mint kiemelkedően közhasznú szervezet évi tevékenységéről szóló közhasznúsági jelentés

Épületgépészeti csőhálózat- és berendezés-szerelő

Macsinka Klára. Doktori értekezés (tervezet) Témavezető: Dr. habil. Koren Csaba CSc egyetemi tanár

BESZÁMOLÓ FERTŐD VÁROSI KÖNYVTÁR ÉVI TEVÉKENYSÉGÉRŐL. 1. Szervezeti keretek, feltételek

GPS-mérések abszolút feldolgozását terhelô hibahatások vizsgálata

2004. ÉVI FELÜLVIZSGÁLT SZÖVEGES BESZÁMOLÓ

HIDRAULIKUS TERMÉKCSALÁD

GEOFIZIKAI ÜLEDÉKVIZSGÁLATOK A FERTÕ MEDENCÉJÉBEN. Szarka László és Wesztergom Viktor MTA Geodéziai és Geofizikai Kutatóintézet, Sopron

VALÓS HULLÁMFRONT ELŐÁLLÍTÁSA A SZÁMÍTÓGÉPES ÉS A DIGITÁLIS HOLOGRÁFIÁBAN PhD tézisfüzet

Tóth I. János: Kutatók és oktatók Az oktatók hátrányáról

A TALAJVÍZSZINT SZTOCHASZTIKUS SZIMULÁCIÓJA EGY TISZAI ÖVZÁTONY PÉLDÁJÁN. Mucsi László 1 Geiger János 2

GÁZMINŐSÉGEK VIZSGÁLATA AZ EGYSÉGES EURÓPAI GÁZSZOLGÁLTATÁSI SZABVÁNY VONATKOZÁSÁBAN

GEOSTATISZTIKA. Földtudományi mérnöki MSc, geofizikus-mérnöki szakirány. 2018/2019 I. félév TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

REGULARIZÁLT INVERZ KARAKTERISZTIKÁKKAL

Alapvető megfontolások adalékanyagok alkalmazása során

Kvartó elrendezésű hengerállvány végeselemes modellezése a síkkifekvési hibák kimutatása érdekében. PhD értekezés tézisei

Intelligens Induktív Érzékelők. Pólik Zoltán

DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KAR ÖKOLÓGIAI LÁBNYOMSZÁMÍTÁSA. KOVÁCS Enikő

HAJDÚSÁMSON VÁROSÁNAK INTEGRÁLT VÁROSFEJLESZTÉSI STRATÉGIÁJA január

MERRE TART A REZGÉSDIAGNOSZTIKA? Összehasonlító elemzés a világpiaci tendenciákról, és a magyarországi helyzetről

Doktori értekezés tézisei FELSZÍNKÖZELI FÖLDTANI SZERKEZETEK VIZSGÁLATA SZEIZMIKUS ÉS EGYENÁRAMÚ GEOELEKTROMOS ADATOK EGYÜTTES INVERZIÓJÁVAL

Zárójelentés

Miskolci Egyetem Doktori Tanácsa Miskolc

OTKA T LEHETŐSÉGEINEK KULTURÁLIS ALAPJAI. Fejlesztési javaslatunk alapja egy empirikus tapasztalatok alapján kiigazított értékelési módszertan.

Környezeti elemek védelme II. Talajvédelem

A MIKROSZIMULÁCIÓS MODELLEK HASZNÁLATÁNAK ÚJ HAZAI LEHETŐSÉGEI* DR. MOLNÁR ISTVÁN

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. CÉH-IPARTESTÜLET-SZÖVETKEZET. Társadalmi és munkaszervezési változások az endrődi lábbelikészítő iparban

Doktori (Phd) értekezés tézisei MÓDSZERFEJLESZTÉS A SORFEJTÉSES INVERZIÓ TERÜLETÉN, LOKÁLISAN 1D ELŐREMODELLEZÉSSEL. Írta: KAVANDA RÉKA

2010. február-március HÍRLÁNC

A tudomány sokkal emberibb jelenség, mint gondolnánk

A HIBRID LINEÁRIS LÉPTET MOTOR HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSI MÓDOZATAIRÓL

Kétfokozatú hőtároló anyag termikus tulajdonságai fázisváltó anyag víz hőcserélőben. Zárójelentés

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZABÓ GÁBOR KAPOSVÁRI EGYETEM GAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

Kvantitatív Makyoh-topográfia , T

Közlekedésépítési andezit geofizikai kutatása

Nyíregyháza-Oros depónia gáz hasznosítási projekt

NAGYKŐRÖS VÁROS részére

VI. Magyar Földrajzi Konferencia

Laterális feloldás és képminőség javítása vonalpásztázó tomográfiás optikai mikroszkópban

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI JÓZSA MÁTÉ JÓZSEF MOSONMAGYARÓVÁR

INVERZIÓS MÓDSZERFEJLESZTÉS A FOURIER TRANSZFORMÁLT ZAJÉRZÉKENYSÉGÉNEK CSÖKKENTÉSÉRE

Gázhegesztő Hegesztő Hegesztő Hegesztő

Pannon Egyetem Georgikon Kar Festetics Doktori Iskola

Tranzakciós költségek: optimum, méretgazdaságosság, egyensúly

A diffúz források kibocsátásának mérése, hatásterület meghatározása méréssel. Dr. Ágoston Csaba, KVI-PLUSZ Kft.

HELYSZÍN: RAMADA RESORT AQUAWORLD BUDAPEST IDÔPONT: OKTÓBER 27. REGISZTRÁCIÓ: HUNGARY.NI.COM/NIDAYS

EGÉSZTESTSZÁMLÁLÁS. Mérésleírás Nukleáris környezetvédelem gyakorlat környezetmérnök hallgatók számára

GEOSTATISZTIKA II. Geográfus MSc szak. 2019/2020 I. félév TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

a gazdaság ökonómiai méretének meghatározására is használható. Egy gazdaság bizonyos tevékenységei, tevékenység csoportjai által előállított SFH

KOCKÁZATKEZELÉS A REZGÉSDIAGNOSZTIKÁBAN TÖBBVÁLTOZÓS SZABÁLYOZÓ KÁRTYA SEGÍTSÉGÉVEL

MŰSZAKI TUDOMÁNY AZ ÉSZAK-ALFÖLDI RÉGIÓBAN 2010

Lemezgrafitos vasöntvények visszamaradó öntési feszültségének mérése és véges elemes szimulációja

BALATONFÜRED VÁROS INTEGRÁLT VÁROSFEJLESZTÉSI STRATÉGIÁJA JÚNIUS 12.

eredményeként svájci kutatók a mesothelioma szignifikánsan magasabb halálozási arányára hívják fel a figyelmet. Nagy-Britanniában és Ausztráliában

Elektromágneses hullámok terjedési sebességének mérése levegőben

Az Egri Kistérség területfejlesztési koncepciója. és programja

Átírás:

MIKOVINY SÁMUEL FÖLDTUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA Doktori értekezés tézisei MÉLYFÚRÁSI GEOFIZIKAI ADATOK ÉRTELMEZÉSÉNEK MODERN INVERZIÓS MÓDSZEREI Írta: SZABÓ NORBERT PÉTER Tudományos vezető: DR. DOBRÓKA MIHÁLY egyetemi tanár, a műszaki tudomány doktora Miskolci Egyetem Geofizikai Tanszék Miskolc 2004.

I. TUDOMÁNYOS ELŐZMÉNYEK ÉS CÉLKITŰZÉSEK A nyitott lyukbeli mélyfúrási geofizikai mérések az ásványi nyersanyagkutatásban kulcsfontosságú szerepet játszanak. A földkéreg felső néhány kilométeres részében különböző vertikális felbontóképességű szondákkal közel in-situ adatokat nyerhetünk a fúrás közvetlen környezetében elhelyezkedő kőzetek fizikai tulajdonságairól. A mélyfúrási geofizikai adatok értelmezésével meghatározhatóak a földtani egységek egyes geometriai (rétegvastagság, rétegdőlés) és petrofizikai paraméterei (porozitás, víztelítettség, agyagtartalom, kőzetösszetétel, permeabilitás), mellyel a kőzetek térbeli elhelyezkedéséről, kőzetfizikai tulajdonságairól, valamint az ásványi nyersanyagok mennyiségéről kapunk nélkülözhetetlen információt. A szelvényadatok értelmezésének minőségével szemben, mind a nemzetközi, mind pedig a hazai gyakorlat egyre nagyobb követelményeket támaszt. Ez különösen igaz az olajipar területén, ahol egyre bonyolultabb földtani viszonyok között kell az értelmezési paraméterekből megbecsülni a kitermelhető olaj- és gázkészleteket. Az iparban jelenleg alkalmazott mélyfúrási geofizikai értelmezési eljárások nagyrészt determinisztikus elven alapulnak. E módszerek mellett az 1980-as évektől kezdve jelentek meg az ún. statisztikus elvű értelmezési eljárások, melyek döntően geofizikai inverziós technikákat használnak fel. Az ipari inverziós alkalmazások lényeges vonása, hogy lokális gradiens-alapú linearizált optimalizációt hajtanak végre, melynek keretében a becsült kőzetjellemző (petrofizikai) paraméterek minőségére és megbízhatóságára is szolgáltatnak információt. E módszerek gyorsaságuk miatt széles körben elterjedtek, azonban keresési mechanizmusuk csak akkor vezet megfelelő eredményre, ha a paramétertér egy a megoldástól nem túl távoli környezetéből indítjuk az eljárást. Ellenkező esetben kimutatható, hogy nem mindig képesek megtalálni az optimális megoldást. A probléma hátterében az áll, hogy az eljárás a nagyszámú helyi szélsőértékhellyel rendelkező geofizikai célfüggvény egy helyi minimumához rendeli a megoldást, nem pedig az abszolút minimumhelyhez. Ennek kiküszöbölésére a globális optimalizáció kínál lehetőséget. A kevés szakirodalmi hivatkozás ellenére a globális inverziós módszerek a mélyfúrási geofizikában is hatékonyan alkalmazhatóak, ráadásul a mélyfúrási geofizikai direkt feladat egyszerű felépítése és számítási gyorsasága kedvez e véletlen kereső módszerek használatának. Ennek eredményeképpen a mélyfúrási geofizikai adatokból inverziós kiértékeléssel meghatározott kőzetfizikai paraméterek pontosabban meghatározhatóak, - 1 -

mellyel minőségi javulást várhatunk az ásványi nyersanyagokat rejtő kőzetek kvantitatív jellemzésében. A mélyfúrási geofizikai inverz feladat megoldása hagyományosan mélységpontonkénti inverzióval történik. Ennek keretében pontonként határozzuk meg a lokális szelvényadatokból a modellparamétereket (szeparált inverzió). A pontbeli szelvényadatok aránylag kis száma miatt, azonban kevesebb paraméter határozható meg, mint azt az értelmezési feladat megkívánná. A térfogatjellemző petrofizikai paraméterek mellett ugyanis ismeretlen a direkt feladatot leíró válaszegyenletekben szereplő nagyszámú texturális és fluidum jellemző, illetve zónaparaméter, melyeket a túlhatározottság fenntartása miatt ismert mennyiségeknek kell feltételeznünk. Mivel a mélységpontban a mért adatok száma alig nagyobb az ismeretlenek számánál, a csekély túlhatározottság miatt a paraméterbecslés pontossága és megbízhatósága is korlátozott, valamint a rétegvastagságok, melyek a lokális válaszegyenletekben nincsenek jelen, pontonkénti inverzióval nem határozhatóak meg. A mélységpontonkénti inverziós eljárás hiányosságaiból eredő problémák megoldására értekezésemben egy új inverziós értelmezési eljárást vezettem be, az ún. intervallum inverziós módszert. Ennek keretében egy nagyobb mélységintervallum adatrendszerét egyetlen inverziós eljárásba integrálva, nagymértékben túlhatározott inverz problémát képeztem az ismeretlen petrofizikai paraméterekre nézve. A nagyfokú túlhatározottság a paraméterbecslésben nagyobb pontosságot és megbízhatóságot biztosít a pontonkénti eljárással szemben, illetve lehetővé teszi újabb inverziós ismeretlenek bevezetését. Az intervallum inverziós algoritmus kifejlesztése és kutatása a Miskolci Egyetem Geofizikai Tanszék Inverziós és Tomográfiai Kutatócsoportjának eredménye, melynek vezetője Dr. Dobróka Mihály egyetemi tanár. A kutatásba 1999-ben Mélyfúrási geofizikai adatok mélységpontonkénti- és intervallum inverziójának vizsgálata linearizált és globális optimalizációs módszerekel c. diplomamunkámmal kapcsolódtam be. Az intervallum inverziós módszer alkalmazása során a lokális szonda-válaszfüggvényeket kiterjesztjük a teljes invertálandó mélységintervallumra. A direkt feladat számára alkalmas intervallumon értelmezett válaszegyenleteket DOBRÓKA M. (1995) vezette be. E mélységfüggő válaszegyenletek petrofizikai paramétereinek diszkretizálása többféleképpen elvégezhető, az általam alkalmazott módszer ismert bázisfüggvény-rendszer szerinti sorfejtésen alapul. Diplomamunkámban ezt egységugrás-függvényekből felépített, rétegenként homogén földtani - 2 -

modell esetén vizsgáltam. A sorfejtésben szereplő bázisfüggvények azonban szabadon megválaszthatóak és az adott földtani szituációhoz illeszthetőek. Az értekezésben az egységugrás függvények mellett bemutatom a hatvány-függvényekkel történő, valamint a rétegvastagságokat is inverziós ismeretlennek kezelő intervallum inverziós eljárásokat, melyek új inverziós megközelítést jelentenek a mélyfúrási geofizikai értelmezés területén. II. AZ ELVÉGZETT VIZSGÁLATOK A szakirodalom áttekintése után mélyfúrási geofizikai adatok inverziós kiértékelésére alkalmas módszerfejlesztést végeztem. Ennek keretében egyrészt a hagyományos mélységpontonkénti inverziós módszer továbbfejlesztett eljárásai, másrészt egy elvében új eljárás, az ún. intervallum inverzió kerül bemutatásra. Az új inverziós módszereket algoritmizáltam, majd MATLAB 6. rendszerben szoftverfejlesztést végeztem, melynek eredményeként 297 script és function fájllal mélyfúrási geofizikai inverziós programrendszert készítettem. Ennek segítségével numerikus összehasonlító vizsgálatokat végeztem a hagyományos pontonkénti és intervallum inverziós, illetve a linearizált és globális optimalizációs eljárások között. Az inverziós algoritmusokat először zajjal terhelt szintetikus szelvényadatokon teszteltem, majd ezután valódi terepi adatok kiértékelésére alkalmaztam. Összesen 5 inverziós modellen, 9 adatrendszer segítségével, 10 új inverziós algoritmust vizsgáltam. A vizsgálatokkal az inverziós módszerek pontosságára, megbízhatóságára, stabilitására kerestem választ, és bemutattam az új inverziós módszerekkel történő paraméter-meghatározás előnyeit a hagyományos módszerekkel szemben. Először a hagyományos, valamint az általam kifejlesztett mélységpontonkénti inverziós eljárásokat zajjal terhelt szintetikus szelvények kiértékelése során teszteltem. A pontonkénti inverziót ismert petrofizikai modellből számított kvázi mért adatrendszer mellett vizsgáltam, melyből kvantitatív információkat kaptam a linerizált (DLSQ-P), valamint globális optimalizáción alapuló (MMSA-P és FGA-P) inverziós algoritmusok pontosságára, stabilitására és a becslés hibájára vonatkozólag. E mellett az optimalizáció gyakran vizsgált kérdéseivel, az algoritmusok lépésszámával, időigényével is foglalkoztam. Kiugró adatokkal terhelt adatrendszert is invertáltam, valamint foglalkoztam a globális optimalizáció konvergencia sebességének gyorsításával. - 3 -

Az intervallum inverziós algoritmusokat elsőként zajjal terhelt szintetikus adatrendszerek esetén vizsgáltam, linearizált (DLSQ-I és LAD-I) és globális optimalizációval (MMSA-I és FGA-I). Összehasonlítást végeztem intervallum és mélységpontonkénti inverzió között. Rétegenként homogén modellt leíró sorfejtést alkalmaztam a mélységfüggő petrofizikai paraméterek diszkretizálására, melyeket intervallum inverzióval határoztam meg fix rétegvastagságok esetén. A numerikus vizsgálatok során a becsült modellparaméterek adat- és modelltérbeli távolságai mellett vizsgáltam az algoritmusok futási idejét, a konvergencia alakulását az iterációs lépésszám függvényében, valamint a becsült paraméterek hibáját és a korrelációs mátrix elemeit számítottam. Kiugró adatokkal terhelt adatrendszer esetén rezisztens globális inverziót valósítottam meg. A fenti intervallum inverziós vizsgálatokat ismeretlen rétegvastagságok mellet végeztem el. A rétegvastagság-meghatározást globális optimalizációt végrehajtó (MMSA-H és FGA-H) eljárásokkal végeztem. A módszer stabilitását, pontosságát, konvergencia sebességét tanulmányoztam Gauss zajjal, ill. kiugró zajjal terhelt szintetikus szelvényadatok esetén. Az intervallum inverziós módszert kiterjesztettem intervallumon vertikális változást mutató modellparaméterek meghatározására. Ehhez hatványfüggvény szerinti sorfejtést alkalmaztam egy rétegben, melynek sorfejtési együtthatóit az intervallum inverzió modellvektorába az ismeretlenek közé felvettem. Jelen szintetikus vizsgálatban a globális optimalizáció startmodell-függetlenségét és stabilitását kihasználva, a homogén modell ismerete nélkül (a nulladfokú és az összes magasabb fokszámhoz tartozó tag sorfejtési együtthatója ismeretlen) kerestem az intervallum inverziós probléma megoldását. Mivel a globális optimalizációs módszerek nagy ismeretlenszám esetén lassúak, továbbá nem nyújtanak módot egy futtatásból megadni a becsült paraméterek hibáját és megbízhatóságát, ezért globális és linearizált optimalizáción alapuló kombinált intervallum inverziós módszert fejlesztettem ki. E módszer lényege az, hogy startmodell-független globális optimalizációval kezdve a keresést, hatékonyan eljutunk a globális optimum környékére, ahonnan linearizált módszerrel folytatva az eljárást, igen gyorsan optimális megoldást kaphatunk. E módszer azt is lehetővé teszi, hogy az utolsó iterációs lépésben a becsült paraméterek hibáját és megbízhatóságát is jellemezni tudjuk, a számított kovariancia és korrelációs mátrix elemein keresztül. Az új kombinált inverziós módszer globális optimalizációs részéhez a valós kódolású genetikus algoritmust választottam, annak kiváló adaptációs képessége miatt. - 4 -

Az inverziós kutatások során érintettem a mélyfúrási geofizikai előremodellezés egy kérdését, mellyel az inverziós paraméterbecslés számára hasznos információhoz juthatunk. Elemeztem a mélyfúrási geofizikai direkt feladatban szereplő válaszfüggvények paraméterérzékenységeit a paraméterek inverziós meghatározhatóságának vonatkozásában. A paraméter-érzékenységi függvények hasznos információval szolgálnak arról, hogy az inverz feladatban szereplő ismeretlenek milyen mértékben befolyásolják a szelvényadatokat egyes paraméter tartományokban. Ebből a célból egy négyréteges modellen kiszámítottam a főbb litológiai, porozitás-követő és szaturációs szelvények érzékenységi függvényeit a porozitás, víztelítettség, agyagtartalom és a kőzetmátrix (homok) részarányra vonatkozóan, és értelmeztem azokat. Két modell összehasonlításával kimutattam a paraméter-érzékenységi értékek és az inverziós ismeretlenek meghatározhatóságának kapcsolatát linearizált mélységpontonkénti inverzió esetén. E vizsgálatból arra következtettem, hogy az inverziós algoritmusok futása során az adott modelltérbeli tartományban kis érzékenységet mutató paramétereket (megfelelő a priori információ birtokában) állandó (fix) értéken tartva, növelhetjük az inverz feladat túlhatározottságát, és javíthatjuk az inverziós eredmények minőségét. Végül a szintetikus tesztek tapasztalatait felhasználva, terepi mért adatok inverziós kiértékelésével foglalkoztam. A számításokat egy magyarországi szénhidrogén-kutató fúrás szelvényadatain végeztem el. Először mélységpontonkénti inverziót, majd a vizsgált mélységintervallum adatain intervallum inverziós kiértékelést hajtottam végre. Ez utóbbi módszerrel automatikus rétegvastagság-meghatározás is történt. Az egyik tároló rétegben hatványfüggvény szerinti sorfejtéssel, vertikálisan változó petrofizikai paramétereket feltételezve inverziós becslést végeztem a tárolók porozitására, agyagtartalmára és víztelítettségére. Ebből kiszámítottam a mozgásképes és maradék gáztelítettséget. Ezen eredményeket összehasonlítottam a MOL Rt. Petrofizikán végzett vizsgálatokkal. - 5 -

III. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 1. Globális optimalizáción alapuló mélységpontonkénti mélyfúrási geofizikai inverziós eljárások fejlesztése A hagyományos (iparban alkalmazott) linearizált optimalizáción alapuló mélyfúrási geofizikai inverziós kiértékeléssel nyert petrofizikai paraméterek pontosságának és megbízhatóságának növelése céljából globális mélységpontonkénti inverziós algoritmusokat fejlesztettem ki. A Metropolis Simulated Annealing eljárást új energiafüggvény bevezetésével módosítottam, mely az alapmódszernél gyorsabb konvergencia sebességet biztosít. A módosított Simulated Annealing módszeren (MMSA-P) és a Valós Kódolású Genetikus Algoritmuson (FGA-P) alapuló pontonkénti inverziós eljárásokat zajjal terhelt szintetikus adatokon teszteltem. Kimutattam, hogy a fenti globális optimalizációs módszerekkel javítható a becsült petrofizikai paraméterek pontossága a hagyományos linearizált eljárásokhoz képest. Bemutattam, hogy a megoldástól igen nagy modell- és adattérbeli távolsággal jellemezhető startmodell esetén (erősen korrelált célmodell paraméterek mellett) az MMSA-P eljárással a Metropolis algoritmushoz képest gyorsabb konvergencia valósítható meg, továbbá ahol a linearizált inverzió már numerikusan nem működik, ott a globális optimalizáció konvergens megoldást képes szolgáltatni. 2. Mélyfúrási geofizikai adatok intervallum inverziójának megvalósítása ismert réteghatár-koordináták esetén Mélyfúrási geofizikai adatok kiértékelésére új, linearizált és globális optimalizáción alapuló intervallum inverziós eljárásokat fejlesztettem (DLSQ-I, LAD-I, MMSA-I, FGA-I). Az intervallum inverzió lehetővé teszi egy megadott mélységintervallum mélyfúrási geofizikai adatrendszerének egyetlen inverziós eljárásban történő kiértékelését. Megmutattam, hogy rétegenként homogén földtani modell esetén az intervallum inverziós algoritmussal legalább egy nagyságrenddel növelhető a paraméterbecslés pontossága mélységpontonkénti inverzióhoz képest. - 6 -

3. Mélyfúrási geofizikai adatok intervallum inverziójának megvalósítása vertikálisan változó petrofizikai paraméterek esetén Mélyfúrási geofizikai adatok kiértékelésére új, intervallum inverziós eljárást fejlesztettem, mely egy tetszőleges mélységintervallumban vertikálisan változó petrofizikai paraméterek meghatározását teszi lehetővé egyetlen inverziós eljárás keretében. A petrofizikai paraméterek meghatározása céljából hatványfüggvény szerinti sorfejtést alkalmaztam. Az új intervallum inverziós eljárást FGA+DLSQ-I kombinált inverziós algoritmussal valósítottam meg. Ezzel a módszerrel a valós kódolású genetikus algoritmuson alapuló globális optimalizáció konvergencia sebességét egy nagyságrenddel növeltem, valamint a becsült paraméterek hibájának és megbízhatóságának számítását is lehetővé tettem, melyre a hagyományos globális optimalizációs módszerek egyetlen inverziós futtatásból nem képesek információt szolgáltatni. 4. Mélyfúrási geofizikai adatok intervallum inverziójának megvalósítása ismeretlen réteghatár-koordináták esetén Mélyfúrási geofizikai adatokból petrofizikai paraméterek és réteghatár-koordináták szimultán meghatározására alkalmas új, globális optimalizáción alapuló intervallum inverziós algoritmusokat fejlesztettem MMSA-H és FGA-H néven. Kimutattam, hogy a rétegvastagságok stabil inverzió keretében számíthatók, melyek új földtani információt jelentenek az automatizált mélyfúrási geofizikai inverziós kiértékelés területén. Az MMSA-H általánosított energiafüggvényen alapuló intervallum inverziós módszert kiugró adatokkal terhelt adatrendszerek esetén is teszteltem. E módszer energiafüggvényének egy speciális megválasztásával outlier-ekkel szemben rezisztens, és konvergencia sebesség tekintetében gyors intervallum inverziós algoritmust valósítottam meg. 5. Terepi mélyfúrási geofizikai szelvényadatok intervallum inverziójának végrehajtása Az 1.-4. tézisekben bevezetett, új mélyfúrási geofizikai inverziós módszerek gyakorlati alkalmazásaként egy hazai szénhidrogén-kutató fúrásban mért mélyfúrási geofizikai adatrendszer mélységpontonkénti- és intervallum inverziós kiértékelését végeztem el. Az intervallum inverzióval rétegjellemző paramétereket számítottam, valamint elvégeztem a réteghatárkoordináták automatikus inverziós meghatározását. Ezen kívül javaslatot tettem, az interval- - 7 -

lum inverziós módszer egy újszerű alkalmazási lehetőségére a szénhidrogén-telepek minősítésének területén. A rétegenként homogén modell szerinti sorfejtésen alapuló intervallum inverziós módszer eredményeit javítottam, intervallumon vertikálisan változó petrofizikai paraméterek meghatározása alkalmas FGA+DLSQ-I kombinált inverziós módszer alkalmazásával. AZ EREDMÉNYEK GYAKORLATI HASZNOSÍTÁSA A tesztelések és gyakorlati alkalmazások során arra a következtetésre jutottam, hogy a globális optimalizáción alapuló intervallum inverziós módszerek igen hatékonyak a szelvényértelmezésben, melyek ipari felhasználása célszerű lenne a jelenleg alkalmazott pontonkénti determinisztikus és inverziós módszerek mellett. E módszer startmodell-független, stabil, igen pontos és megbízható, emellett információval szolgál a réteghatárok helyzetéről, melyre a hagyományos pontonkénti inverzió nem képes. A rétegvastagságok inverziós ismeretlenként való kezelése és becslése mellett az intervallum inverziós eljárás tovább fejleszthető zónális és/vagy texturális paraméterek automatikus meghatározására. E figyelemre méltó tulajdonsága révén a módszer felhasználható a még pontosabb és következetesebb szelvényértelmezés céljából, hiszen a gyakorlati alkalmazások terén igény mutatkozik, pl. a texturális tulajdonságoktól függő kiértékelési paraméterek (cementációs tényező, szaturációs kitevő, tortuozitási együttható) más forrásból (nemcsak irodalmi vagy egyéb kis megbízhatóságú közelítő módszerrel) történő meghatározására. Ennek egy korszerű lehetőségét az intervallum inverzió keretein belül látom megvalósulni, mely képes automatikusan, tetszőleges mélységintervallumonként (rétegenként vagy zónánként) szelvényszerűen megbecsülni e paraméterek értékét. Az intervallum inverziós eljárás mivel tetszőleges bázisfüggvény-szerinti sorfejtéssel diszkretizálja a petrofizikai paraméterek mélységi eloszlását továbbfejleszthető ortogonális függvényrendszerek szerinti sorfejtéssel (pl. trigonometrikus, Walsh függvények, Chebishev polinomok stb.). További válaszegyenletekkel és inverziós modellekkel bővítve, a módszert a jövőben elképzelhetőnek tartom több fúrásban mért mélyfúrási geofizikai adatrendszer automatikus rétegvastagság-meghatározáson alapuló együttes inverziós feldolgozására. - 8 -

IV. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBŐL KÉSZÜLT PUBLIKÁCIÓK JEGYZÉKE PUBLIKÁCIÓK SZŰCS P., TÓTH J., PALÁSTHY GY., SZABÓ N. P., 1998: A rétegkompakció környezeti hatásai. MicroCAD 98 Konferencia, Miskolc. Szekciókiadvány, pp. 55-61. SZABÓ N. P., 1999: A mélyfúrási geofizikai mérések kiértékelése globális inverziós módszerrel. Doktoranduszok Fóruma, Miskolci Egyetem. A Bányamérnöki Kar Szekciókiadványa, pp. 71-78. SZABÓ N. P., 2000: Mélyfúrási geofizikai adatok inverziója a Simulated Annealing módszer alkalmazásával. Doktoranduszok Fóruma, Miskolci Egyetem. A Műszaki Földtudományi Kar Szekciókiadványa, pp. 52-58. SZABÓ N. P., 2001: Mélyfúrási geofizikai adatok inverziója a Genetikus Algoritmus alkalmazásával. Doktoranduszok Fóruma, Miskolci Egyetem. A Műszaki Földtudományi Kar Szekciókiadványa, pp. 66-72. DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., 2001: The inversion of well log data using Simulated Annealing method. Geosciences, Publications of the University of Miskolc, Series A - Mining, Vol. 59, pp. 115-137. SZABÓ N. P., DOBRÓKA M., 2001: Float-Encoded Genetic Algorithm used for the inversion of well log data. Geosciences, Publications of the University of Miskolc, Series A - Mining, Vol. 59, pp. 139-152. Szabó N. P., 2002: Geological information getting from geophysical data by means of global optimization methods. MicroCAD 2002 International Scientific Conference, University of Miskolc. Section book, pp. 65-71. Dobróka M., Szabó N. P., 2002: Globális optimalizációs eljárás alkalmazása a mélyfúrási geofizikai értelmezésben. Bányászati-Kohászati-Földtani Konferencia, Románia. Konferencia kiadvány, pp. 36-41. DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., 2002: The MSA inversion of openhole well log data. Intellectual Service for Oil & Gas Industry. Ufa State Petroleum Technologocal University & University of Miskolc. Analysis, Solutions, Perspectives Vol 2. pp. 27-38. DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., HURSÁN L., 2003: The interpretation of well log data by means of Float Encoded Genetic Algorithm. 65 th EAGE Conference & Exhibition, Stavanger, Norvégia. Extended abstract, paper 261. SZABÓ N. P., 2003: Applying Genetic Algorithm in the petrophysical interpretation. International Geophysical-Geological-Mining of fluid-environmental Meeting / Conference and Exhibition, Szolnok. Paper A18. SZABÓ N. P., 2004: Global inversion of well log data. Geophysical Transactions, Vol. 44. Nos. 3-4., pp. 313-329. - 9 -

TUDOMÁNYOS JELENTÉSEK DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., 2003: Mélyfúrási geofizikai adatok feldolgozási (kiértékelési) hatékonyságának növelése. Módszertani tanulmány a MOL Rt. számára, 2003. nov. 30. DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., 2003: Mélyfúrási geofizikai adatok feldolgozási / kiértékelési hatékonyságának növelése intervallum inverziós eljárással. Módszer- és szoftverfejlesztés. 2004. dec. 15. HAZAI KONFERENCIA ELŐADÁSOK SZŰCS P., SZABÓ N. P., 1998: Szénhidrogén telepekben létrejövő kompakció és annak hatásai. Ifjú Szakemberek Ankétja, Kecskemét, 1998. ápr. 24. BRÁZ A., DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., 2000: Mélyfúrási geofizikai adatok inverziója globális optimalizációs módszerekkel. A geoműszaki tudományok kihívásai az évezred küszöbén c. MGE & MFT & OMBKE & SPE közös Vándorgyűlése, Szolnok, 2000. szept. 21. SZABÓ N. P., 2001: A lokális és intervallum inverzió összehasonlítása mélyfúrási geofizikai adatok alapján. Ifjú Szakemberek Ankétja, Győr, 2001. márc. 23-24. SZABÓ N. P., 2002: A genetikus algoritmuson alapuló karotázs inverziós algoritmusok összehasonlítása. Ifjú Szakemberek Ankétja, Salgótarján, 2002, márc. 22-23. SZABÓ N. P., 2002: Mélyfúrási geofizikai adatok globális inverziója. Inverziós Ankét, Miskolc, 2002. jún. 3. SZABÓ N. P., 2003: Karotázs szelvények értelmezése a Genetikus Algoritmus alkalmazásával. Ifjúsági előadónap, Miskolc, 2003. nov. 5. SZABÓ N. P., 2004: Rétegben változó petrofizikai paraméterek meghatározása karotázs intervallum inverziós módszerrel. Inverziós Ankét, Miskolc, 2004. márc. 29-30. NEMZETKÖZI KONFERENCIA ELŐADÁSOK SZABÓ N. P., 2002: Geological information getting from geophysical data by means of global optimization methods. MicroCAD 2002 International Scientific Conference, University of Miskolc, 2002. márc. 7-8. DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., 2002: Globális optimalizációs eljárás alkalmazása a mélyfúrási geofizikai értelmezésben. Bányászati-Kohászati-Földtani Konferencia, Menyháza (Románia), 2002. ápr. 5-7. DOBRÓKA M., SZABÓ N. P., HURSÁN L., 2003: The interpretation of well log data by means of Float Encoded Genetic Algorithm. 65 th EAGE Conference & Exhibition, Stavanger, Norvégia. 2003, jún. 2-5. SZABÓ N. P., 2003: Applying Genetic Algorithm in the petrophysical interpretation. International Geophysical-Geological-Mining of fluid-environmental Meeting / Conference and Exhibition, Szolnok, 2003, szept. 19-20. - 10 -