Секреты инженерно-геологического моделирования. Интерпретация в межскважинном пространстве. Часть 1. Тупиковые ветви эволюции

В первой публикации мы определились с объектом моделирования: инженерно-геологическая модель должна описывать не «местность» в поверхностном смысле и не набор изыскательских документов, а инженерно-геологический массив.

Но следом возникает следующий, более сложный вопрос: как именно мы восстанавливаем строение и состояние этого массива между точками фактических наблюдений и геофизическими профилями (трёхмерной сейсмики-то у нас в отрасли нет, к сожалени)? Иначе говоря, что происходит в межскважинном пространстве – там, где данных уже нет, а геологическое строение, процессы, подземные воды, состояние и свойства все равно должны быть охарактеризованы.

Межскважинное пространство – терра инкогнита инженерно-геологического моделирования

Не будет большим преувеличением сказать, что основная практическая сложность инженерно-геологического моделирования сосредоточена не в скважинах или точках наблюдений/испытаний, а между ними. В точке у нас есть фактические данные: глубины, литолого-петрографический состав, уровни подземных вод, результаты полевых и лабораторных испытаний. Вопрос о том, что данные, полученные разными методами иногда (а то и зачастую) противоречат друг другу пока оставим за скобками. Между точками же — только интерпретация.

Именно здесь инженерно-геологическая модель перестает быть формальным описанием данных и наблюдений в цифровой среде и становится профессиональной гипотезой о строении инженерно-геологического массива. Причем гипотезой, которая должна быть не просто красивой (но, скорее всего, должна), а проверяемой, объяснимой, и, да-да, достоверной и достаточной для дальнейших проектных решений.

В этом контексте второй вопрос после определения объекта моделирования звучит так: по каким правилам мы интерпретируем межскважинное пространство?

Межскважинное пространство — это не пустота

Часто межскважинное пространство воспринимается как зона, которую нужно «заполнить» между колонками. Отсюда и характерная логика многих автоматизированных построений: есть скважины, есть метки слоев (ага – это они – инженерно-геологические элементы (некоторый объем грунта )), значит нужно соединить одноименные интервалы и получить поверхности и тела – вот она методика «снизу-вверх» от частного к общему, только вот законов соединения ИГЭ в пространстве НЕ СУЩЕСТВУЕТ и в моделировании НУЖНО двигаться «сверху вниз» от общего к частному. Но инженерно-геологический массив не состоит из интервалов скважин (да и из ИГЭ он тоже не состоит – они лишь статистическая функция — атрибут, но не геометрия), а состоит он из геологических тел, образующих иерархическую систему «матрешки». Скважины лишь пересекают его в некоторых местах, причем объём этого пересечения пренебрежимо мал по сравнению с объемом инженерно-геологического массива. При этом не будем забывать, что инженерно-геологический массив имеет пространственную структуру и различные контакты между геологическими телами, изменчивость как по горизонтали, так и по вертикали, историю формирования, фациальную структуру, иерархию геологических тел, подземные воды и геологические процессы, происходящие в нём, может быть подвержен техногенным воздействиям, а его состояние иногда способно меняться даже за период проведения инженерно-геологических изысканий.

Поэтому межскважинное пространство — это не просто объем между данными, который подлежит бездумному заполнению. Это массив, иерархия-структура-состояние которого должны быть восстановлены на основе геологической гипотезы(хотя, формально, пока некоторые нормативные документы позволяют предоставлять заказчику и экспертизе модели, как на рисунке ниже).

Вы видите модель? А она есть! Пример ИЦММ, сданной в государственную экспертизу

В одних условиях такая гипотеза может быть сравнительно простой: субгоризонтальное залегание слоев, выдержанные эрозионные или согласные границы, слабая фациальная изменчивость. В других — она принципиально сложнее: речная формация, русловые формы, линзы песков или торфов, техногенные или природные переуглубления, размывы коренных пород… про моделирование геологического строения в горно-складчатых условиях пока вообще промолчим.

Именно поэтому один и тот же алгоритм интерпретации может давать приемлемый результат в одном геологическом контексте и методически сомнительный — в другом.

Что показал опрос: «разрезная» логика пока остается основной

Интересно, что этот методологический узел хорошо проявился и в результатах нашего опроса изыскателей. Вопрос был сформулирован следующим образом: какие подходы к межскважинному моделированию коллеги считают применимыми. При ответе на него была реализована возможность множественного выбора, поэтому на графике ниже суммарный процент ответов превышает 100%.

Результаты опроса изыскателей и проектировщиков на 29.04.2026. Распределение ответов респондентов на вопрос о способах интерпретации межскважинного пространства

Самым популярным вариантом оказалось ручное построение разрезов с последующим автоматизированным соединением границ слоев — его отметили 47,1% изыскателей. Иными словами, почти половина респондентов фактически воспроизводит привычную логику: сначала разрез как основная форма интерпретации, затем попытка распространить эту интерпретацию в объем.

Другие подходы, получили заметно меньше голосов: пространственное геостатистическое моделирование отметили 32,2%, автоматизированное соединение слоев по ИГЭ — 31,0% (очень хочется услышать от специалистов как это вообще возможно???), инструменты машинного обучения — 28,7%. Столько же, 28,7%, выбрали структурные построения с применением специализированных инструментов (таких как врезы, дайки, разломы и другие осложняющие элементы). Еще 26,4% указали автоматизированное построение с последующей корректировкой с помощью искусственных скважин.

При этом только 14,9% выбрали структурные построения в 3D-CAD среде, то есть условное «объемное черчение», а 10,3% вообще считают, что информацию о межскважинном пространстве передавать не нужно: достаточно положения слоев в скважинах.

Эти цифры, на наш взгляд, важны не как рейтинг программных приемов, а как симптом состояния методологии. Мы видим, что профессиональное сообщество уже смотрит в сторону геостатистики, машинного обучения и более сложных пространственных построений, но базовой технологией все еще остается «разрезная» логика. Сначала двумерная интерпретация, затем ее автоматизированное «натягивание» на трехмерное пространство – та самая методика «снизу-вверх», а она-то и лишена геологического смысла.

И это как раз возвращает нас к главному вопросу: 3D-модель должна быть объемным продолжением набора разрезов или самостоятельной пространственной гипотезой, из которой разрезы уже могут быть получены как частные сечения?

Построение по разрезам может быть тупиковой ветвью

Здесь хочется сформулировать достаточно жесткий постулат: построение 3D инженерно-геологической модели на основе набора заранее нарисованных разрезов может оказаться тупиковой ветвью развития.

Не потому, что разрезы не нужны. Они нужны, понятны, удобны для проверки, обсуждения и передачи результата. На самом деле восприятие геологического строения в плоскости (будь то карты, разрезы или иные чертежи) для человека гораздо информативнее, но это не имеет никакого отношения к процессу моделирования. Как только разрез становится исходной матрицей для 3D-модели, мы фактически переносим в объем двумерную логику. Модель начинает описывать не столько строение массива, сколько графическую согласованность заранее выбранных сечений и переносит все ошибки, допущенные при их построении уже в 3Д. Отсюда возникают коллизии: продольный разрез живет своей жизнью, поперечные — своей, геологическое строение в скважинах и модели формально совпадают, а между сечениями возникают хаотичные соединения (совсем плохо если они основаны на линейной интерполяции). Чем больше разрезов мы добавляем, тем сложнее поддерживать их взаимную непротиворечивость. Да и повторим в третий раз – не работает подход «снизу-вверх», иерархичность инженерно-геологических массивов – геологическое строение-литологическое строение-состояние идет от общего к частному – «сверху-вниз», а не наоборот (некоторые объемы грунта, ау, где вы?)! Природа трехмерна, и ее невозможно корректно описать путем перехода из 2D в 3D.

В зрелой цифровой логике должно быть наоборот: первична объемная модель инженерно-геологического массива, а разрез является ее производным представлением. Разрез в этом случае становится одним из множества способов посмотреть на модель, проверить ее или сформировать графические приложения для отчета, но отнюдь не каркасом, на котором держится вся интерпретация.

Разрез как способ представления модельных данных. По материалам ГК «Петромоделинг»

Почему простое соединение – путь в никуда

Автоматическое соединение одноименных ИГЭ (слоев) в буровых выработках кажется естественным решением. Оно технологически понятно, хорошо формализуется и быстро реализуется. Но у этого подхода есть принципиальное ограничение: он работает с метками и наименованиями слоев (ИГЭ), а не с природой геологической тел. Особенно опасной становится ситуация, когда алгоритм пытается сразу соединять разновидности грунтов: не от стратиграфо-генетического комплекса к литотипу и затем к разновидности, а сразу по нижнему уровню классификации. В результате нарушается принцип иерархии. Модель становится детальной, но, скорее всего, бессмысленной.

Иными словами, детализация сама по себе не равна точности. Иногда более грубая, но геологически осмысленная модель оказывается полезнее, чем формально подробная модель, построенная без учета истории формирования массива.

Пример инженерно-геологической модели, полученной путем прямого соединения одноименных ИГЭ в скважинах. Из презентации на BIM-завтраке

Сначала каркас, потом литология

На наш взгляд, один из ключевых методологических принципов здесь можно сформулировать так: сначала необходимо определить геологический каркас (геологические тела времени и генезиса), затем выполнять литоло-петрографическое и, при необходимости, фациальное расчленение внутри него, затем моделируя состояние (собственно инженерно-геологические тела) внутри литологических тел (геологических тел материи). Строго «сверху-вниз».

Каркас отвечает на вопрос, какие крупные геологические тела (это тела времени и генезиса) и границы вообще существуют в пределах моделируемого объема. Это могут быть границы стратиграфо-генетических комплексов или геологических формаций, поверхности размыва, дизъюнктивы и согласия, наконец. И уже после нам предстоит ответить на другой вопрос: как внутри этого каркаса распределены литолого-фациальные границы и границы тел состояния с их инженерно-геологическими характеристиками. Вот это и есть иерархия геологической «матрешки» – всё зависит от исходно-пораждающего тела, т.е. генезиса и истории развития, а состояние еще и от современного местоположения.

Поэтому межскважинная интерпретация должна быть не просто геометрической, а геолого-методологической. Мы не интерполируем числа. Мы проверяем, соответствует ли получившаяся структура предполагаемым происхождению и истории формирования массива. Поэтому развитие цифровых инженерно-геологических моделей должно идти не только через новые программные комплексы и алгоритмы. Главное — выработать культуру интерпретации: от объекта моделирования к геологической гипотезе, от гипотезы к проверяемой модели, от модели к инженерному решению.

А в следующий раз предлагаем перейти к еще более неудобному вопросу. Если инженерно-геологический элемент не является элементарной ячейкой моделирования, то что должно ей стать? И как и по каким принципам в действительности должна собираться цифровая информационная модель инженерно-геологического массива?

Искренне Ваши,
Роман Жидков и Алексей Бершов