ПОЛНОВОЛНОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА СПЕКТРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Ю.П. Ампилов 1, А.В. Вершинин 1,2, В.А. Левин 1 , К.А. Петровский 3, И.И. Приезжев 4 , Я.И. Штейн 5
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991 Москва, Ленинские горы, дом 1, Россия
2 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН), 123242, г. Москва, Б. Грузинская ул., д. 10, стр. 1, Россия
3 ООО “Фидесис”, 119234, г. Москва, Ленинские горы, дом 1, стр. 75, Россия
4 Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 119991 Москва, Ленинский пр-т, д. 65, Россия
5 Общество с ограниченной ответственностью "Арктический научно-проектный центр шельфовых разработок", 119607, г. Москва, Раменский бульвар, д. 1, Россия
Ключевые слова: полноволновое моделирование, сейсморазведка, цифровая геологическая модель, метод спектральных элементов, параллельные вычисления, гибридные системы, нефть и газ, Западная Сибирь
Аннотация
В статье рассмотрено решение трехмерной динамической задачи теории упругости применительно к моделированию всех типов сейсмических волн, распространяющихся в реальных геологических средах. Излагаются элементы алгоритма на основе метода спектральных элементов (МСЭ) для численного решения поставленных задач. Представлены основные преимущества и особенности МСЭ (высокий порядок дискретизации по пространству, явная схема интегрирования по времени) в сравнении с классическим подходом, основанном на методе конечных элементов (МКЭ). Рассматриваются особенности массивно-параллельной реализации данного алгоритма на графических процессорах с использованием технологии CUDA. Анализируется эффективность распараллеливания на гибридных системах при различных порядках МСЭ и параметрах численной схемы интегрирования по времени. Приведены результаты решения трехмерной задачи моделирования распространения сейсмических волн в неоднородной геологической среде с разломами и резко изменяющимися свойствами пластов по вертикали и горизонтали. В качестве исходных данных взята детальная цифровая геологическая модель, построенная для одного из месторождений Арктики с помощью наиболее распространенного в мире программного комплекса геологического моделирования «Петрель». Она была конвертирована на гексаэдральную сетку для выполнения эффективных расчетов МСЭ на отечественном программном комплексе CAE FIDESYS, разработанном ранее с участием авторов статьи для широкого круга других инженерных задач прочностного анализа. Модель далее обобщена для типовых сейсмогеологических условий Западной Сибири, чтобы на основе такого моделирования можно было проводить широкий спектр исследований по возможностям сейсморазведки для изучения основных нефтегазоносных комплексов в данном регионе. В последующем могут быть апробированы и другие регионы с иным геологическим строением. Выходные результаты полноволнового моделирования записываются в международном формате SEG-Y, пригодном для всех видов промышленной сейсмической обработки. Проводится анализ полученных модельных сейсмограмм и волновых полей. Делается вывод о практической значимости проведенных исследований, результаты которых в будущем могут быть использованы для широкого круга прикладных задач в различных регионах и условиях.
DOI: 10.15372/GiG2024115 |
