Геофизики из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали математический алгоритм, который позволит строить более точные модели углеводородных месторождений с разломами и трещинами, а также в разы повышать детализацию результатов геофизических вычислений. По скорости вычислений разработанный метод успешно конкурирует с имеющейся на международном рынке альтернативой. Работа исследователей опубликована в журнале Geophysical Prospecting, популярно об открытии сообщается в поступившем в редакцию пресс-релизе.


Процесс добычи углеводородов состоит из нескольких этапов. Первыми в дело вступают геологи: по априорным историческим данным они на региональном уровне прогнозируют площади с залежами углеводородов. Дальше используется сейсморазведка — геофизический метод, который основан на изучении распространения в земной коре волн, вызванных взрывом или ударом. Геофизики инициируют волны, распространяющиеся вглубь Земли, и записывают пришедший с разных глубин отклик от пород. Это позволяет детализировать информацию о конкретном месторождении: разобраться в его свойствах, видах пород и глубине залегания нефтегазоносных пластов. На основании полученных данных бурятся разведочные скважины, которые должны подтвердить полученные сведения, и только потом добывающие. Таким образом, от качества сейсмических исследований зависит весь дальнейший процесс добычи углеводородов: чем достовернее полученная информация, тем точнее пройдет бурение и эффективнее будет разрабатываться месторождение.

Сложность заключается в том, что к «расшифровке» сейсморазведочных данных с разных территорий не может быть применен один и тот же алгоритм обработки: специалисты должны учитывать индивидуальные параметры конкретной геологической среды, в том числе такие неоднородности как разломы и трещины. Существующие методы моделирования не могут корректно их учитывать, поэтому на сейсмограммах нередко возникают артефакты, которые приводят к ложной интерпретации данных, а впоследствии — трате времени и денег.


Пример артефакта, возникающего на сейсмических данных в ходе обработки. Он может быть спутан с нефтегазовой ловушкой. А при бурении скважины в этом месте может ничего не оказаться. Изображение предоставлено пресс-службой МФТИ. 

Новый метод моделирования распространения волн в неоднородных геологических разрезах с резкими изменениями физических свойств, представленный исследователями МФТИ, сможет вычислить и создать последующую визуализацию и анализ распространения волн внутри исследуемого объекта. В результате повышается точность детектирования трещин и разломов, рядом с которыми часто находятся нефтегазоносные ловушки. Обычно при сейсморазведке производятся терабайты исходных данных. Это сильно отягощает последующую работу с ними, потому что не все из них одинаково полезны. Новая методика позволяет обойти эту проблему и освободить место на жестких дисках.

Результаты работы актуальны например, для разработки нетрадиционных запасов баженовской свиты — крупнейших залежей сланцевых углеводородов в России. В таких пластах увеличения притока нефти добиваются с помощью технологии гидравлического разрыва пласта, которая позволяет направленно создать трещины в породах. Новый метод моделирования позволит эффективно проводить мониторинг создания трещин в ходе работы.

По словам авторов, эта методика может найти применение и в других областях. «Каждый виток научно-технического прогресса начинался с фундаментально нового в области математики: паровые машины начались с метода суммирования векторов, а современный виток научно-технического прогресса с дифференциального и интегрального исчисления. Например, рассмотренный подход может быть экстраполирован на волновые уравнения квантовой механики и физики элементарных частиц, что может привести к прорыву в приборостроении и понимании устройства материи», — приводятся в сообщении пояснения автора работы, научного сотрудника лаборатории прикладной вычислительной геофизики МФТИ Алёны Фаворской.

Исследование поддержано Российским научным фондом.