| 19. |
Аннотация |
Разработать отечественное программное обеспечение для обработки и анализа данных активной и пассивной сейсмики для исследований в сфере энергетики
Особенностью организации Лаборатории является решение как фундаментальных, так и прикладных задач в области энергетики на основе анализа данных активной и пассивной сейсмики. Долгое время сейсмология (пассивная сейсмика) и сейсморазведка (активная сейсмика) развивались фактически независимо, несмотря на то, что они имеют одинаковую физическую основу - использование упругих волн для изучения Земли. Однако, в последнее время эти два научных направления начали сближаться. Например, при разработке месторождения в ходе гидроразрыва пласта используется сейсмологический подход - микросейсмический мониторинг, позволяющий локализовать и определять механизмы возникающих трещин. С другой стороны, плотность сейсмологических сетей постоянно растет, что открывает возможность использования в сейсмологии таких типично разведочных процедур, как миграционные преобразования. Совместное рассмотрение подходов активной и пассивной сейсмики становится актуальным для решения разведочных и сейсмологических задач в рамках одной исследовательской группы, в том числе для взаимного обогащения экспертизой со стороны сейсмологии и сейсморазведки.
Основной задачей сейсморазведки является получение структурной (каркасной) модели среды, которая используется для гидродинамического и геомеханического моделирования в пределах нефтегазового месторождения. Важнейшим этапом обработки сейсмических данных, позволяющим получить эту модель, является сейсмическая миграция – построение изображений земной среды на основе данных метода отраженных волн в модификации общей глубинной точки. В рамках работы лаборатории разрабатываются вычислительные модули временной и глубинной миграции до суммирования, которые в дальнейшем будут модульно интегрированы в пакет обработки сейсморазведочных данных. Это внесет важный вклад в импортозамещение в сфере геолого-геофизических программных комплексов и в особенности сейсморазведочного ПО, что является насущной необходимостью нефтегазовой индустрии.
Актуальность развития алгоритмов томографии заключается в том, что они позволяют получать скоростные модели, которые дают информацию о структуре и неоднородностях среды. Методы сейсмологии, в которых применяются естественные источники сейсмических волн, могут служить недорогими инструментами для получения информации о геологическом объекте. Использование пассивных сейсмических методов актуально для задач мониторинга. Особенно востребовано это решение для объектов исследования, где использование активных источников невозможно или затруднено, например в городской среде, в горных, вулканических регионах и т.д. Так, для решения инженерных задач, таких как: исследование подземных объектов городской инфраструктуры, исследование грунтов в зоне многолетнемерзлых пород, мониторинг изменений в зонах протаивания, в Лаборатории разрабатываются и будут опробованы новые для России методы шумовой томографии. Ожидается, что результаты применения различных методов сейсмологии для мониторинга изменения свойств среды, проведенные в период работы Лаборатории с 2025-2027 года, будут соответствовать развитию одной из наукоемких технологий, утвержденных Указом Президента Российской Федерации от 18 июня 2024 г. № 529, а именно “Мониторинг и прогнозирование состояния окружающей среды и изменения климата (в том числе ключевых районов Мирового океана, морей России, Арктики и Антарктики), технологии предупреждения и снижения рисков чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, негативных социально-экономических последствий.”
В связи с развитием систем наблюдений и ростом объемов сейсмических данных, актуальной задачей также является разработка вычислительных библиотек для автоматизации процессов обработки активных и пассивных сейсмических данных с применением искусственного интеллекта. Использование искусственных нейронных сетей позволяет автоматизировать решение сложных задач и значительно сокращать время обработки сейсмических данных. При этом объемы данных значительно растут как для сетей непрерывного сейсмологического мониторинга, так и для площадных сейсморазведочных съемок. Также процедуры обработки очень схожи для данных сейсморазведки и сейсмологии. Так, для задачи снятия времен прихода волн в лаборатории успешно используются нейронные сети одинаковой архитектуры для обоих типов данных.
Результаты работы Лаборатории соответствуют приоритетному направлению п. 21 Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 28 февраля 2024 г. № 145 “переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения”, так как разрабатываемые подходы и вычислительные библиотеки проходят тестирование на реальных геологических объектах, носящих энергетический характер (геотермальные зоны, нефтегазовые месторождения, угольные шахты).
План работы Лаборатории согласован в рабочем порядке с представителями отраслевых компаний. Компания ООО «ГеоПрайм» заинтересована в разработке различных модулей по обработке данных сейсморазведочных работ. С компанией АО "ВНИМИ" коллектив пришел к договоренности о передаче данных микросейсмического мониторинга и применении методов сейсмической томографии для мониторинга геологических процессов в районах угольных шахт и рудников.
В рамках Проекта планируется решение нескольких взаимосвязанных задач. Первой задачей является автоматизация процессов обработки активных и пассивных сейсмических данных с применением искусственного интеллекта. Второй задачей является разработка программ сейсмической томографии и миграции. На базе исследовательских программ будет проведена параллелизация и оптимизация вычислительных библиотек для их применения к большим объемам данных. Третьей не менее важной задачей является применение полученного программного обеспечения в целях проведения исследований природных геологических объектов, носящих энергетический характер, таких как нефтегазовые месторождения, ресурсы геотермальной энергии, угольные месторождения.
Все три задачи взаимосвязаны. Высокий мировой уровень и важное прикладное значение планируемых исследований подтверждается предшествующими публикациями коллектива и положительным опытом выполнения прикладных договоров. |