Сотрудники механико-математического и геологического факультетов Московского государственного университета провели детальное моделирование сейсмических волн в типичной геологической структуре месторождения углеводородов в Западной Сибири. Для этого они использовали вычислительные ресурсы суперкомпьютера МГУ-270, сообщается на официальном сайте университета.
Результаты исследования были опубликованы в одном из ведущих геофизических журналов России — «Геология и Геофизика». Кроме того, они войдут в серию из 16 монографий по вычислительной механике.
В связи с тем, что традиционные месторождения нефти и газа в Западной Сибири истощаются, становится актуальным вопрос освоения трудноизвлекаемых запасов нефти (ТРИЗ). Однако при изучении глубокозалегающих пластов классическая сейсморазведка имеет свои ограничения.
Использование метода полномасштабного моделирования, который учитывает все типы волн (продольные, поперечные, поверхностные, обменные и дифрагированные), позволяет значительно улучшить точность исследований. Однако для этого требуются значительные вычислительные мощности.
Исследование проводилось под началом выдающихся учёных Российской Федерации — Владимира Левина, профессора кафедры вычислительной механики механико-математического факультета МГУ, и Юрия Ампилова, профессора кафедры сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ.
В результате исследования были созданы геологическая и математическая модели месторождения, которые опираются на реальные данные, полученные в арктическом регионе России.
В процессе моделирования были учтены различные аспекты, такие как наличие нескольких нефтегазоносных комплексов, экранирующих пластов и многолетнемерзлых горных пород. Размеры моделируемой области составили 16 км по горизонтали и до -4100 м по вертикали. Трехмерная математическая модель содержала примерно 6 млн ячеек. Для численного моделирования распространения упругих волн был применен метод спектральных элементов с точностью аппроксимации до 10-го порядка. Это позволило получить в общей сложности около 15 млрд степеней свободы.
Чтобы смоделировать условия полевых сейсморазведочных работ, было проведено 12 тыс. расчетов, имитирующих различные положения источников упругих волн (мест взрывов).
Для оптимизации вычислений была создана совместная разработка научного коллектива и специалистов компании «Фидесис». Она представляет собой модуль, который использует массивно-параллельные вычисления на графических процессорах. Это позволило ускорить вычисления более чем в 10 раз. Доступ к суперкомпьютеру МГУ-270 позволил завершить расчеты за два месяца.
«Наш коллектив на протяжении последних пяти лет развивал передовые методы численного моделирования в геофизике и геомеханике, но именно суперкомпьютер МГУ-270 позволил впервые в мире выполнить полноволновое моделирование методом спектральных элементов для детальной модели Западной Сибири», — сообщил профессор Владимир Левин.
«Мы рассчитываем, что интеграция с пакетом Фидесис приведет к широкому внедрению технологии в промышленность, что соответствует целям Московского университета по трансферу научных разработок в экономику», — рассказал Юрий Ампилов, а также добавил, что данная работа имеет практическое значение для развития современных методов обработки и интерпретации данных сейсморазведки.
Сферы использования этой модели охватывают: создание эталонных моделей нефтегазоносных регионов России; исследование возможностей современных методов обработки и интерпретации сейсмических данных; формирование синтетической базы данных для ИИ; объективную техническую пре-квалификацию исполнителей в тендерах по сейсмической обработке; моделирование 4D-сейсмики для действующих месторождений, подземных хранилищ газа и резервуаров для захоронения CO2.
В проведенном исследовании показано, как современные вычислительные методы и мощные суперкомпьютеры помогают лучше понять геологические процессы и сделать добычу углеводородов более эффективной.
Изображение: МГУ
