Разработка иерархии вычислительных моделей и численных методов для описания геофизических процессов в разномасштабных средах с флюидонасыщенной микроструктурой и областями концентрации напряжений. Создание научно-исследовательских версий соответствующего программного обеспечения, ориентированного на использование современных высокопроизводительных вычислительных систем

12.1. В области развития методов многоволновой сейсморазведки. Понимание структуры флюидопотоков в резервуаре углеводородов невозможно без картирования расположенных в нем зон разломов. Кроме того, для резервуаров в карбонатах первостепенную важность также имеет локализация областей скопления трещин и каверн, поскольку известно, что трещины зачастую определяют направления потоков флюидов, в то время как каверны определяют зоны аккумуляции углеводородов. Следовательно, способность с максимально доступной точностью локализовать структурные неоднородности, а также определять их свойства имеет первостепенное значение для обеспечения эффективной разработки нефтегазовых залежей. Трещины, каверны и разломы суть геологические объекты, которые могут быть классифицированы по масштабу: • макромасштаб – от первых сотен метров до десятков километров; • мезомасштаб – от десятков сантиметров до десятков метров; • микромасштаб – от микрометров до сантиметров. Как правило, разломы относятся к макромасштабным объектам и довольно уверенно проявляются в стандартных сейсмических атрибутах отраженных волн. Упорядоченные скопления микромасштабных трещин приводят к анизотропии упругих свойств горных пород, а следовательно, и к анизотропии сейсмических волновых полей. Они весьма надежно определяются путем азимутального анализа амплитуд и времен пробега отраженных волн. Небольшие разломы, зоны деформации вблизи крупных разломов, каверны, кластеры трещин (или крупные трещины) – это мезомасштабные объекты, которые порождают дифракцию/рассеяние сейсмических волн. На сегодняшний день существуют различные методы локализации и определения ряда свойств этих объектов посредством анализа дифрагированных/рассеянных сейсмических волн. Основываясь на потребностях практики, подход к построению глубинных изображений в рассеянных/дифрагированных волнах нами модифицирован таким образом, чтобы обеспечить возможность его использования для построения волновых изображений во временной области. Предложенная модификация расширяет возможности практического применения дифрагированных/рассеянных волн, так как не требует знания глубинной скоростной модели. Выполненный азимутальный анализ трехмерных изображений в рассеянных/дифрагированных волнах, обеспечил построение новых дифракционных атрибутов. Эти атрибуты позволяют провести дифференциацию трещиноватых и кавернозных геологических объектов и определить преимущественную ориентацию трещин и разломов. Разработанные алгоритмы апробированы на синтетических данных, полученных для реалистичной модели одного из геологических объектов Юрубчено-Тохомской зоны, расположенной на севере Восточной Сибири, а также на результатах полевых сейсмических исследований на площади, содержащей аналогичный объект. 12.2. В области развития направления «Цифровой керн». Разработан и апробирован алгоритм оценки эффективного тензора жесткости и скорости продольных и поперечных волн по цифровым изображениям образца породы, полученным с помощью рентгеновской компьютерной томографии и сканирующей электронной микроскопии. Алгоритм включает в себя следующие составляющие: • разделение цифрового образца сцементированной породы на зерна и прослои между ними по результатам топологического анализа; • статистическое моделирование шероховатых границ зерен в моделях межзернового контакта по данным SEM-изображений; • эквивалентное преобразование полученных представлений к моделям с плоскими границами с сохранением эффективных упругих параметров; • численное моделирование трехосного нагружения на основе принципа эквивалентности энергий деформации [1]. Использование изображений нескольких масштабов позволяет, с одной стороны, использовать при оценке модель породы ре-презентативного объема, а с другой стороны, учесть ее микроструктуру и влияние цементирующего ма-териала, заполняющего межзерновые прослои Разработано программное обеспечение для численного моделирования химического взаимодействия флюида с матрицей породы с учетом изменения геометрии порового пространства. При этом проводится оцениваются основные петрофизических свойства породы, такие как абсолютная проницаемость, извилистость порового пространства, удельное электрическое сопротивление, коэффициент теплопроводности, геометрические и топологические характеристики порового пространства. Программное обеспечение ориентировано на использование современных вычислительных систем с гибридной архитектурой, объединяющей CPU и GPU и включает в себя следующие модули: • Расчет флюидопотока при фиксированной геометрии порового пространства; • Оценка абсолютной проницаемости образца и извилистости его порового пространства; • Расчет массо-теплопереноса в образце; • Расчет потенциального электрического поля в пористых материалах с последующей оценкой форм - фактора породы.