Ученые мехмату и геолого-разведочного факультетов МГУ создали типовую геологическую модель месторождения УВ в Западной Сибири и выполнили полное сейсмическое моделирование с помощью суперкомпьютера МГУ-270. Результаты исследования… опубликованы В главном российском журнале по геофизике «Геология и Геофизика».
Материал будет включен в изготавливаемый сборник из шестнадцати томов о вычислительной механике.
Актуальность поиска новых перспективных объектов связана с высокой разведанностью месторождений нефти и газа на Западе Сибири и истощением традиционных нефтегазоносных комплексов. Для увеличения ресурсной базы возможно активное освоение трудноизвлекаемых запасов нефти, так как обычные запасы в значительной степени открыты и разрабатываются давно. Сейсморазведка — основной геофизический метод при поисках и разведке месторождений углеводородов. Но возможности сейсморазведки для исследования глубоко залегающих трудноизвлекаемых запасов ограничены по сравнению с традиционными продуктивными интервалами меловой части разреза Западносибирской нефтегазоносной провинции. Поэтому полноволновое моделирование с учетом всех видов поверхностных и объемных волн в таких случаях необходимо, несмотря на то, что оно значительно более затратное по времени и вычислительным ресурсам, чем упрощенное лучевое моделирование, применяемое до настоящего времени в сейсморазведке.
Команда исследователей под руководством профессора Владимира Левина и профессора Юрия Ампилова разработала геологическую и математическую модели месторождения на основе данных реального участка недр Российской Арктики. Модель включает нефтегазоносные комплексы с доказанной продуктивностью и региональные экраны, а также части открытых залежей УВС и подстилающие водонасыщенные зоны.
Литологический разрез моделирован на основании результатов бурения, интерпретации ГИС и лабораторных исследований кернового материала. Верхняя часть модели включает зону распространения многолетнемерзлых горных пород с меняющейся мощностью. Область моделирования 16×12 км в горизонтальной плоскости и от 0 до -4100 м по вертикали выбрана для обработки объемных сейсмических данных 3D.
Трехмерная математическая модель, построенная в пакете CAE Fidesys, содержит около 6 млн ячеек. Для численного моделирования распространения упругих волн использовался метод спектральных элементов до 10-го порядка аппроксимации по пространству, что составило около 15 млрд степеней свободы. Модель учитывает все типы волн: продольные, поперечные, поверхностные, обменные, дифрагированные.
Чтобы смоделировать реальную полевую сейсморазведку в цифровом двойнике месторождения, нужно было выполнить около 12 000 расчетов для разных положений источника упругих волн (точек взрыва). Это создало огромные вычислительные трудности. Научный коллектив совместно со специалистами компании Фидесис разработал модуль, основанный на массивно-параллельной реализации численного алгоритма на гибридных вычислительных платформах с графическими процессорами.
Благодаря этому вычисления ускорились более чем в десять раз. Полный набор расчетов для 12000 точек взрыва стал возможен благодаря доступу к суперкомпьютеру МГУ-270.
За последние пять лет коллектив развивал передовые методы численного моделирования в геофизике и геомеханике, используя современные вычислительные станции на базе графических процессоров. Но именно ресурсы МГУ-270 позволили выполнить 12 тысяч трехмерных расчетов за два месяца. Благодаря этому впервые в мире проведено полноволновое моделирование методом спектральных элементов для детального изучения Западной Сибири, — сообщил профессор кафедры вычислительной математики механико-математического факультета МГУ. Владимир Левин.
Полноценное волновое моделирование существенно для изучения возможностей современных методов обработки и интерпретации данных сейсморазведки. С учетом интеграции с пакетом Фидесис ожидается широкое внедрение данной технологии в повседневную практику сейсморазведочных работ. Это направленность руководства Московского университета — внедрение научных результатов в промышленность. Юрий Ампилов.
Применение данного моделирования охватывает широкий круг задач, среди которых: разработка моделей среды основных нефтегазоносных регионов России для детального изучения закономерностей формирования волновой картины; исследование возможностей современных методов обработки и интерпретации сейсмических данных; создание базы данных для ИИ; использование полноволновых моделей заказчиками сейсмической обработки (с использованием «скрытых» исходных данных) для объективной технической оценки исполнителей в рамках тендеров; моделирование 4D сейсмического сигнала для разрабатываемых месторождений, подземных хранилищ газа и потенциальных резервуаров для захоронения СО2.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник изображения: Елена Либрик, «Научная Россия».