Глаз на алмаз: в России создадут виртуальные двойники месторождений
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».
Двойник месторождения
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.
Увидеть больше
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.
Добавить объем
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 исследователей 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.
Северный Ледовитый океан
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.
Россия в августе 2015 года направила в комиссию ООН заявку на расширение границ континентального шельфа в Арктике на 1,2 млн кв. км. В апреле подкомиссия ООН заявила о геологической принадлежности территорий, которые входят в расширенные границы континентального шельфа, к структурам продолжения шельфа и континента Российской Федерации.
