Моделирование полного сейсмического волнового поля в трехмерной геосреде на основе нового метода решения прямых задач сейсмоакустики

Теоретические основы

Поиск и разведка месторождений нефти и газа связаны с необходимостью изучения сложнопостроенных геологических сред, отличающихся существенной пространственной неоднородностью, в значительной мере затрудняющих выделение коллекторов, преимущественно низкопоровых и трещиноватых. Такая ситуация наиболее характерна для нефтегазоперспективных районов Восточной Сибири.

В подобных условиях возможности сейсморазведки существенно ограничены в связи с искажающим влиянием неоднородностей среды. Для преодоления возникающих трудностей институтом разработаны средства математического моделирования, позволяющие исследовать эффекты, искажающие наблюдаемые на сейсмограммах волновые картины, и предложить пути оптимизации систем сбора полевых сейсмических данных и их обработки-интерпретации, направленные на уменьшение указанных искажений.

 

В большинстве случаев известные средства моделирования волновых полей основаны, например, на асимптотических (в частности, лучевых) методах решения волновых уравнений в неоднородных средах, ориентированы на ряд упрощающих предположений как при описании процесса распространения упругих волн в среде, так и на описание самой среды (ограничения на сложность модели: детальность и степень неоднородности, отказ от трехмерности). Существующие отдельные примеры численного моделирования полного волнового поля, свободные от указанных ограничений, требуют весьма продолжительного времени счета для размеров дискретной сетки, необходимых для решения сейсмических задач, или больших и дорогостоящих вычислительных ресурсов, что практически исключает возможность их использования в производственном режиме обработки и интерпретации сейсмических данных.

Предлагаемая система функционирует даже на персональных компьютерах (включая компьютеры с многоядерными процессорами и многопроцессорные системы) и обеспечивает существенное (на четыре десятичных порядка по сравнению с вычислениями, выполняемыми на идентичных по производительности вычислительных системах по обычным современным алгоритмам) ускорение вычислительного процесса без ограничения на сложность строения трехмерной изучаемой модели среды. Эффект многократного повышения эффективности вычислений достигается благодаря использованию нового оригинального локально-рекурсивного нелокально-асинхронного алгоритма организации вычислительного процесса и подтвержден многочисленными тестовыми расчетами. Алгоритм и основанные на нем программы обеспечивают эффективную адаптацию к современным многопроцессорным вычислительным системам.

На рис. 2-4 представлены различные фазы типичной картины распространения упругих волн в условиях соляно-купольной тектоники, характерной для Астраханского газо-конденсатного месторождения (АГКМ), демонстрирующие влияние соляного купола. Идеализированная модель соответствующей структуры представлена на рис. 1.

 

На рис. 5 показан пример синтетической сейсмограммы, полученной в результате моделирования сейсмического волнового поля при размещении источников и приемников на дневной поверхности. На нем, на временах больших 2 с, отчетливо проявляется искажение формы фронта волны, отраженной от подсолевых отложений - основного резервуара УВ АГКМ.

На рис. 6 показан фрагмент временного разреза, полученного в результате обработки таких синтетических сейсмограмм, на котором виден известный эффект уменьшения времен «подсолевого отражения» в интервале существования купола.