Компьютерное полноволновое 3D моделирование сейсмоакустических полей используется для расчета полного сейсмического поля (то есть все три компоненты поля вектора скоростей смещения, все компоненты поля тензора напряжений и пр.) в упругой неоднородной среде, представляющей трехмерную цифровую модель части земной коры, содержащей основные структурные элементы, влияющие на формирование сейсмограмм в пунктах наблюдения.

Моделируемое сейсмическое поле позволяет:

  • получить теоретически рассчитанные сейсмограммы в любых пунктах наблюдения при любых положениях источников сейсмических сигналов для заданной геологической среды
  • исследовать влияние на сейсмическую запись сейсмограмм системы наблюдений, графа обработки, расположения и параметров структурных элементов геологической среды, в частности, целевых объектов поиска, например, коллекторов УВ.
  • изучить и оптимизировать возможности сейсмических исследований на моделируемом объекте, выполнив многовариантные расчеты теоретических сейсмограмм и их обработку средствами, используемыми для обработки полевых сейсмических материалов.

 

Для обеспечения возможности многовариантных расчетов теоретических сейсмограмм после подготовки сеточной цифровой модели исследуемой геологической среды основная часть вычислительной работы приходится на программный код, реализующий конечно-разностное решение динамической задачи распространения возбуждений в неоднородной упругой среды с заданными криволинейными трехмерными внутренними границами однородных областей, которая должна быть рассчитана с высокой точностью в достаточно большом объеме (десятки-сотни миллионов и более ячеек сеточной модели) и достаточно высоким темпом получения результатов. Во ВНИИГеосистем с участием специалистов ИПМ РАН им. М.В. Келдыша на основе принципов локально-рекурсивных –нелокально-асинхронных вычислений (LRnLA – алгоритмы) были разработаны программные коды CF/Geo4 (свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2013617078, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности: 31 июля 2013 г.) для многопроцессорного вычислительного кластера с CPU и DT/Geo4 (последний - с использованием технологи CUDA для систем с GPU), обладающие высоким уровнем параллелизма вычислений и эффективностью использования вычислительных ресурсов для решения указанных задач, что обеспечивает значительное повышение темпа вычислений по сравнению с обычно применяемыми алгоритмами.

Результаты расчета теоретических сейсмограмм преобразуются в формат SEG-Y и доступны для дальнейшей обработки стандартными средствами.

Слева: сейсмическое поле от источника (второй инвариант тензора напряжений); справа: трехмерная модель геологической среды с соляно-купольной структурой.

 

Типичная теоретическая сейсмограмма одной из компонент скорости сейсмических колебаний (над соляным куполом).

 

Пример части трехмерной модели расположения границ пластов и (ниже) подробно – продуктивного пласта (R0).

 

Пример совместного изображения теоретической сейсмограммы и волнового поля в многослойной среде.

 

Сопоставление ГСМ и разрезов по ортогональным профилям в продольных волнах по результатам обработки теоретических сейсмограмм, рассчитанных по крестообразной системе профилей для обнаружения трещиноватого акустически анизотропного коллектора.

 

 

Система компьютерного моделирования сейсмических полей на основе программных кодов CF /Geo4 и DT/Geo4 успешно использовалась для выполнения работ по ряду объектов, среди которых:

  1. «Разработка методики прогноза зон трещиноватых коллекторов рифейской толщи Восточной Сибири по сейсмическим данным на основе физического и математического моделирования волновых полей» (ГК «141 от 09 ноября 2007 г.),
  2. «Математическое моделирование сейсмических волновых полей с целью оценки возможности выделения палеозойских объектов фундамента в условиях Предкавказья (на примере Ставрополья)». (по договору подряда с ФГУП НВ НИИГГ №028Ф/08-02 от 03 июля 2008 г.).
  3. «Сейсмическое моделирование сейсмограмм по маршруту планируемых речных работ вдоль русла р. Подкаменная Тунгуска. (в рамках базового проекта «Речные региональные работы по р. Подкаменная Тунгуска, Краснодарский край, 2008 г.).
  4. «Прогноз нефтегазоперспективных объектов с использованием технологии трансформации волновых полей в сейсморазведке МОВ-ОГТ (в районах Восточной Сибири, Предуральского краевого прогиба и Прикаспийской впадины)» (ГК ПС-03-34/50 от 30 сентября 2011 г.).
  5. «Геофизическое обоснование прогноза строения отложений осадочного чехла в районах с проявлением солянокупольной тектоники средствами полноволнового компьютерного 3D- моделирования сейсмического и гравитационного полей и проведения специальных полевых работ» (ГК №ОК-03-34/04 от 03.02.2014 г.).

Возможности использования программных кодов, совместно с необходимыми сервисными программами, для дальнейших применений в сейсмоакустических задачах геофизики и выходят за рамки сейсморазведки и позволяют решать также задачи, связанные с применениями других волновых геофизических методов.