Ученые МГУ провели сейсмическое моделирование на суперкомпьютере МГУ-270

Москва. 19 марта. ГеоИнфо — Сотрудники механико-математического и геологического факультетов МГУ выполнили полноволновое сейсмическое моделирование типовой геологической модели месторождения углеводородов (УВ) в Западной Сибири, используя вычислительные мощности суперкомпьютера МГУ-270. Результаты исследования опубликованы в ведущем геофизическом журнале России «Геология и Геофизика» и войдут в 16-томный цикл монографий по вычислительной механике.

Актуальность исследования

В условиях истощения традиционных месторождений нефти и газа в Западной Сибири становится важной задача освоения трудноизвлекаемых запасов нефти (ТРИЗ). Однако возможности классической сейсморазведки при изучении глубокозалегающих пластов ограничены. Полноволновое моделирование, учитывающее все виды волн (продольные, поперечные, поверхностные, обменные и дифрагированные), позволяет значительно повысить точность исследований, но требует огромных вычислительных ресурсов.

Методология и процесс моделирования

Исследование проводилось под руководством заслуженных деятелей науки РФ – профессора кафедры вычислительной механики мехмата МГУ Владимира Левина и профессора кафедры сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ Юрия Ампилова. Ученые разработали геологическую и математическую модели месторождения, основанные на реальных данных по российскому арктическому региону.

Смоделированный разрез включал несколько нефтегазоносных комплексов, экранирующих пластов и многолетнемерзлые горные породы. Размеры области моделирования составили 16Ч12 км по горизонтали и до -4100 м по вертикали, а трехмерная математическая модель содержала около 6 млн ячеек. Для численного моделирования распространения упругих волн использовался метод спектральных элементов до 10-го порядка аппроксимации, что дало в общей сложности около 15 млрд степеней свободы.

Для имитации полевых сейсморазведочных работ было выполнено 12 000 расчетов, моделирующих различные положения источников упругих волн (пунктов взрыва). В целях оптимизации вычислений научный коллектив совместно со специалистами компании «Фидесис» разработал модуль, использующий массивно-параллельные вычисления на графических процессорах. Это позволило ускорить вычисления более чем в 10 раз, а доступ к суперкомпьютеру МГУ-270 обеспечил возможность завершить расчеты за два месяца.

Результаты и перспективы

«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», — отметил профессор Владимир Левин.

По словам Юрия Ампилова, данная работа имеет практическое значение для развития современных методов обработки и интерпретации данных сейсморазведки: «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».

Области применения данного моделирования включают:

•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 CO?.

Данная работа демонстрирует, что передовые вычислительные технологии и суперкомпьютерные мощности открывают новые горизонты в изучении геологических процессов и повышении эффективности добычи углеводородов.