В России создадут виртуальные двойники месторождений. С помощью суперкомпьютера можно увидеть залежи полезных ископаемых на глубине до 7 км

11 июня 2019

Привычные способы поиска полезных ископаемых не всегда дают точную информацию. Разработанный сибирскими учеными программный комплекс позволит получить более детальные данные о месторождениях, расположенных на глубине в несколько километров, в том числе под дном Ледовитого океана, расширенный шельф которого недавно открыт. Подробности — в материале «Известий».

Большая часть полезных ископаемых залегает глубоко под землей или водой. Бурить для их добычи скважины наугад трудоемко и дорого. Поэтому компании, занимающиеся добычей полезных ископаемых, сначала исследуют содержимое недр Земли с помощью сейсморазведки.

Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука (ИНГГ) СО РАН разработали программу, которая позволяет получить более точную информацию о полезных ископаемых.Выходит не просто карта с примерным расположением пластов, а виртуальный двойник месторождения. Такая модель помогает лучше понять строение залежей, оценить сложности при добыче и разработать оптимальный план действий.

В основе всех сейсмических методов лежит возбуждение упругих волн при помощи особого технического устройства или комплекса. Распространяясь в объеме горных пород, эти волны попадают на границы слоев с различными свойствами, поэтому изменяют направление, амплитуду, образуют новые волны. Таким образом ученые получают информацию о составе и состоянии горных пород, их возрасте и глубине залегания.

На основе изменения параметров волн ученые строят приблизительную картину полезных ископаемых, залегающих под землей. Глубина проникновения волн зависит от породы, но в среднем она составляет около 5–7 км.

В стандартных программах для построения картины земных недр применяют лишь обработку изменения скорости волн. На основе этой информации можно судить о составе подземных пород и примерной толщине их слоев. Сибирские ученые включают в свои расчеты также изменения амплитуд волн, за счет чего модель месторождения получается более точной.

–– Помимо использования полноволновой картины поля, мы также строим поэтапную систему расчетов, в которой происходит постепенное обновление компьютерной модели месторождения, –– рассказывает старший научный сотрудник ИНГГ СО РАН Кирилл Гадыльшин. — Чем больше расчетных операций, тем точнее цифровая модель. На данный момент мы полностью отработали получение двумерного изображения.

Стандартные программы для обработки данных позволяют увидеть только обширные залегания полезных ископаемых — толщиной слоя не менее 100 м. Созданный сибирскими учеными алгоритм дает возможность разглядеть даже слой до 5 м.

Над решением задачи поиска полезных ископаемых с помощью модели полноволнового поля работает множество научных коллективов во всем мире, в том числе и лаборатория прикладной вычислительной геофизики МФТИ. Как сообщает старший научный сотрудник этой лаборатории Василий Голубев, переход от тестирования алгоритма на синтетических моделях к работе с настоящими полевыми данными требует приложения значительных усилий.

–– Учитывая, что коллектив исследований из Института нефтегазовой геологии и геофизики успешно прошел этот этап, пусть пока и на двумерных данных, можно поздравить их со значительным достижением, –– добавил эксперт.

Что касается времени расчетов, авторы работы признают, что даже с помощью мощного компьютера этот процесс (например, для площади около 500 кв. км) займет месяц. Для своих задач исследователи использовали оборудование Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН.

По словам заведующего лабораторией суперкомпьютерного моделирования института Игоря Черных, сократить время, требуемое на обработку полноволновых данных, можно будет лишь при увеличении вычислительной мощности суперкомпьютерных центров.

В ближайшее время ученые планируют заняться построением трехмерных глубинно-скоростных моделей, чтобы получать полноценные изображения скрытых под землей и океаном богатств. В частности, созданный алгоритм может помочь в исследовании залежей полезных ископаемых на дне российского шельфа Ледовитого океана.