Расширение открытого пакета «Seismic-Unix»для учета эффектов упругости среды в сейсморазведке

Алексеев А.С., Михайленко Б.Г. (ИВМиМГ СО РАН),

Ерохин Г.Н. Кремлев А.Н. (ЮНИИИТ, г. Ханты-Мансийск),

Алексеев А.А.(Центр ИНФОРМОС, Новосибирск),

Осипов А.Е. (Инетлаб, Новосибирск )

Актуальность задач повышения эффективности технологий

нефтедобычи и геологоразведки• Резкое снижение качества месторождений нефти в России

вследствие длительной эксплуатации устаревшими методами.60% скважин имеют низкий дебит (менее 10 тонн в сутки ) – на грани рентабельности; 15% скважин выведено из эксплуатации;17% нефти добыто в 2001 году с применением новых физико-химических методов стимуляции.

• Для выхода нефтяной отрасли из надвигающегося кризиса необходимо:

в приоритетном порядке разработать более эффективные наукоемкие технологии нефтедобычи;за счет доходов от прироста добычи нефти существенно активизировать геологоразведку.

Проект СО РАНРазработка отечественных технологий комплексной

компьютерной обработки данных сейсморазведки и глубинного бурения, адаптированной к условиям крупнейших

нефтегазоносных провинций России (Западная Сибирь, Восточная Сибирь, шельф Северных морей)

Технологии поиска и разведки месторождений нефти и газа, учитывая базовый характер углеводородных ресурсов для экономики России, можно отнести к числу ”макротехнологий”, имеющих наукоемкий характер и определяющих эффективность развития энергетики России в 21-м веке.

Масштаб темпов работ по разведке и освоению нефти и газа Западной Сибири показали способность отечественных технологий геолого-геофизической разведки быстро развиваться и эффективно решать беспрецедентные по сложности задачи. Эффективность сейсморазведочных работ в Западной Сибири достигла 70-80% обнаружения месторождений уще до стадии разведочного бурения.

Авторы проекта: академик Алексеев А.С. – советник РАН (ИВМиМГ СО РАН) академик Гольдин С.В. – директор ИГ СО РАН академик Конторович А.Э. – директор ИГНиГ СО РАН д.ф.-м.н. Михайленко Б.Г. – директор ИВМиМГ СО РАН

Seismic Unix• Пакет свободно распространяется;• Позволяет комбинировать отдельные

компоненты;• Полный набор функций для предобработки;• Реализован стандартный граф обработки;• Поддерживает промышленные стандарты

(SEG-Y)• Расширяемость (системная и юридическая) –

Open Source

Особенности сейсморазведки на территории Сибири

• Изменчивость ВЧР

Базальтовые интрузии (траппы)

Вечная мерзлота (болота, песчаные линзы)• Неструктурное залегание (Баженовская свита)• Глубинные крутовосходящие границы

(Палеозой)• Сильные кратные волны

Теория упругости и акустическое приближение

Упругость

utt=–grad(div u) –

div( (grad u + u))

• Векторное поле

• Нет промышленных алгоритмов обработки

• Все типы волн

• Все физические параметры

• Чувствителен к «тонким» эффектам

Акустическоеприближение

utt=div(c*grad u)

• Скалярное поле• Существует большое число

алгоритмов обработки• «Неакустические волны» (S,

PS, R) – воспринимаются, как помехи

• Определяется один физический параметр (C*)

• «Тонкие» эффекты отсеиваются при предобработке

pVpVpVpVpV

Место математического моделирования в стандартном графе обработки

• Подходы многоволновой сейсмики, большее число типов и параметров волн, более точное и надежное построение модели среды.

• Выявление и анализ нестандартных случаев распространения волн,

• Преодоление проблемы ВЧР (трапповые интрузии и вечная мерзлота) – сильные динамические многоволновые эффекты

• Тестирование методологии, выбор подходящего графа обработки и подбор параметров для коррекции, верификация построенных разрезов.

Дифракционно-лучевое моделирование

• ray-tracing Метод расчета динамики синтезированных пакетов волн;

• В отличии от стандартного корректный расчет амплитуд и фаз (форм записи) волн;

• Расчет волн любых типов (P,S, PS, SP, S*);• Вычислительная эффективность;

Моделирование волн дифракционно-лучевым методом

• Для регулярных лучей решается уравнение вдоль луча;

• Дифракция, каустики, соскальзывание луча – Дифракционные формулы

Результаты миграции с использованием промежуточного моделирования с подбором

параметров (Сургут, палеозойские отложения)(ОАО «СибГЭ» Г.Ф. Жерняк)

Расчет полной динамической задачи

• Численное решение полной системы уравнений теории упругости;

• Расчет полного поля;

• Требует больших вычислительных затрат на реальных моделях;

• Не позволяет выделить отдельные волны

Учет ВЧР (базальтовые интрузии)

с помощью расчета полного волнового поля

Юрубчено-Тахомская зона (правобережье Енисея)

«Фотографии» волнового поля

Проблема ВЧР и статические поправки

Основные проблемы кинематического подхода:• Сильная изменчивость;• Трапповые интрузии;• Вечная мерзлота;

Способы решения:• Моделирование ВЧР и вычитание из общего

волнового поля;• Некинематические статические поправки;

Статические поправкипространственно-временной спектральный

анализ

Сравнение статпоправок полученных по стандартной

методике ( ) и поверхностным волнам ( )

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000-30

-20

-10

0

10

20

30

40

M

Ms

Обработка данных ВСП и прогноз механических свойств призабойной зоны

скважины с помощью обратных динамических задач

1 - источник; 2 - волны;3 - скважина; 4 - приемник.

20; 0.

(0, ), ( , ).

( ) .

tt z tz

z

u v u u

u t u h t

z v

Известны:

Ищется акустический импеданс :

Рефрагированные волны

Рефрагированные волны

Рефрагированные волны

Волновой метод общей глубинной точки (ВОГТ)

• Решение обратной линеаризованной задачи (миграция+скоростной анализ)

• Точный учет динамических характеристик волн (отраженные и рефрагированные)

• Истинные амплитуды на временных разрезах

Отличие ВОГТ от стандартного ОГТ

Сравнение результатов суммирования(впадина Дерюгина, шельф Охотское море)

ОГТ

ВОГТ

Построение интерфейса интерактивного моделирования

• Высокопроизводительная технология создания и редактирования геолого-геофизических моделей;

• Учет всей информации (Временные и глубинные разрезы, скважинные наблюдения, геологические карты);

• Создание данных для сложных систем моделирования

• Простота использования;

• Интерактивное моделирование в едином графе обработки;

• Управление модулями моделирования и обработки

Архитектура системы и технология разработки

• Эргономичный интерфейс;• Платформенная независимость;• Расширяемость разработки (реинжениринг);• Возможность распределенного моделирования и

распределенных вычислений

Архитектура системыРаспределенная система вычислений

Сервер распределнныхвычислений

Server

Компонентасервер

Клиент №1

Компонентаклиент

Servers

Клиент №2

Компонентаклиент

Mainframes

Клиент №4

Laptops

Компонентаклиент

Клиент №3

Компонентаклиент

Workstations

Координатор

Компонентауправлениясчетнымизадачами

Компонентауправлениязадачамисчетных

алгоритмов

Компонентауправления

даннымимодели

Модель

Графический интерфейсдля создания модели

Workstation

Описаниемодели вфайле на

диске

База данныхмоделей

мо

де

ли

ро

ва

ни

е

Алгоритмы обработки модели

CalculationTasks

Manager

Алгоритм решения двумернойдинамической задачи сейсмики

дифракционно-лучевым методом

Алгоритм решения прямойдинамической задачи для

вертикально-неоднороднойанизотропной среды

Алгоритм расчета прямых иобраных задач для 1,5D модели

упругой среды для системнаблюдения ВСП

Алгоритм решения прямойдинамической задачи со многими

источниками, реализующаячисленно-аналитический метод

расчета полных волновых полей всложнопостроенных упругих средах

Фрагменты заданий

Ра

сче

т м

од

ел

и

Seismic Unix

Об

ме

н д

ан

ны

ми

Данные расчетов

Эргономика интерфейса

Платформенная независимость

Распределенные вычисления

Межскважинной

интерполяция (Kraiging)

640 скважин,

Базовый компьютер

PIII 1Ггц

Dcalc Server

Server

ServerComponent

Client #1

ServersClientComponent

Client #2

ClientComponent

Mainframes

Client #4

Laptops

ClientComponent

Client #3

ClientComponent

WorkstationsРабочее местооператора

Внесение задач наобработку всистему

Время (мин)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1 3 5 10 25

Время

Контактная информация

Институт Вычислительной Математики и Математической Геофизики СО РАН

Новосибирск-90 пр. Ак. Лаврентьева 6

Тел.(3832) 34-26-50, 341-340

E-mail aleks@sscc.ru