КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-11-00023
НазваниеРазработка вычислительных методов и математических моделей для расчета поведения ледовых островов применительно к проблемам нефтегазовой промышленности на Арктическом шельфе
Руководитель Петров Игорь Борисович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва
Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-217 - Математическое моделирование физических сред
Ключевые слова математическое моделирование, численные методы, параллельные алгоритмы, сейсмические процессы, статические нагрузки, таяние и намораживание льда, Арктика, шельфовые месторождения, обратные задачи сейсморазведки, пласты трещин, нейронные сети, распознавание образов, сверточные нейронные сети, рекуррентные нейронные сети
Код ГРНТИ37.01.77
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В связи с открытием новых нетрадиционных месторождений актуальной задачей является разработка новых подходов к их разведке и эффективной разработке. Так, например, ледовые острова — это, зачастую, единственный способ провести разведочное бурение в мелководных районах Арктики, куда из-за суровой ледовой обстановки невозможно доставить обычную платформу. Однако технологии как их создания, так и дальнейшей эксплуатации имеют множество особенностей и до конца не изученных проблем. В рамках проекта будет решён ряд задач, возникающих во время жизни ледового острова. К ним относятся: задача о статической стабильности острова (температурные перегрузки, воздействия ветра, силы Архимеда, давление буровой установки, неоднородность льда), задача о сейсмическом воздействии (землетрясения, естественная фоновая сейсмическая нагрузка), задача наморожения/таяния острова с учётом фазовых переходов. В работе планируется использовать передовые методы численного моделирования: сеточно-характеристический (сейсмические нагрузки), разрывный метод Галёркина (ударные нагрузки), численное решение задачи Стефана, конечно-элементные методы. Также представляет интерес вопрос минимизации вероятности соударения стационарных и подвижных шельфовых объектов с ледовыми образованиями природного характера путем техногенного воздействия на последние. В данном проекте предполагается решение сложной вычислительной задачи разрушения ледовых образований в зависимости от характеристик техногенных воздействий.
Отдельно в работе планируется рассмотреть обратные задачи, для решения которых будут использоваться методы машинного обучения. Для решения задач удобным будет использовать рекуррентные нейронные сети, которые проектировались для анализа временных рядов и последовательностей и на текущий момент применяются в различных областях (анализ текста, аудио, последовательностей событий и пр.), и сверточные нейронные сети, так же широко используемые (классификация фотографий, анализ МРТ или КТ в медицине и др. ), а так же другие методы. Для обучения нейронной сети предполагается использовать результаты решений определенного объема прямых задач сейсморазведки, полученные с использованием математического моделирования сеточно-характеристическим методом с интерполяцией на неструктурированных треугольных (в 2D-случае) и тетраэдральных (в 3D-случае) сетках. Для решения данных задач используется сеточно-характеристический метод, так как учитывает физические особенности процессов и позволяет строить наиболее корректные вычислительные алгоритмы на границах области интегрирования и контактных поверхностях. С использованием описанного подхода планируется получить решения для обратных задач сейсморазведки в областях неоднородностей: одиночных трещин, пластов макро- и мезотрещиноватости.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. Голубев В.И., Шевченко А.В., Петров И.Б. Моделирование распространения сейсмических волн в флюидонасыщенных геологических породах сеточно-характеристическим методом Geomodel 2019 - 21st Science and Applied Research Conference on Oil and Gas Geological Exploration and Development (год публикации - 2019)
2. Левянт В.Б., Квасов И.Е., Петров И.Б. Numerical Modeling of Seismic Responses from Fractured Reservoirs by the Grid-characteristic Method Society of Exploration Geophysicists, 2019 (год публикации - 2019)
3. Муратов М.В., Петров И.Б. Application of fractures mathematical models in exploration seismology problems simulation by grid-characteristic method Computer Research and Modeling, Volume 11, Issue 6 (год публикации - 2019)
4. Стогний П.В., Петров И.Б. Численное моделирование распространения сейсмических волн в моделях с ледовым полем в зоне Арктического шельфа КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ, 2020, т. 12, №1 (год публикации - 2020)
5.
Стогний П.В., Петров И.Б., Фаворская А.В.
The influence of the ice field on the seismic exploration in the Arctic region
Procedia Computer Science, 159 (2019) 870–877 (год публикации - 2019)
10.1016/j.procs.2019.09.246
6. Стогний П.В., Петров И.Б., Голубев В.И., Шевченко А.В. Исследование кратных волн в моделях с ледовым полем в зоне Арктического шельфа с помощью сеточно-характеристического метода Geomodel 2019 - 21st Science and Applied Research Conference on Oil and Gas Geological Exploration and Development (год публикации - 2019)
7. Петров И.Б. Application of grid-characteristic method for mathematical modeling in deformable solid mechanics dynamical problems Computer Research and Modeling, Volume 11, Issue 6 (год публикации - 2019)
8. Голубев В.И., Муратов М.В., Петров И.Б. Different approaches for solving inverse seismic problems in Advances in Theory and Practice of Computational Mechanics: Proceedings of the 21 International Conference on Computational Mechanics and Modern Applied Software Systems (год публикации - 2020)
9. Муратов М.В., Бирюков В.А., Петров И.Б. Решение задач обнаружения трещин в среде методами машинного обучения Доклады Академии Наук (год публикации - 2020)
Публикации
1. Фаворская А.В., Хохлов Н.И. Icebergs Explosions for Prevention of Offshore Collision: Computer Simulation and Analysis Smart Innovation, Systems and Technologies, 193, с. 201-210 (год публикации - 2020)
2.
Фаворская А.В., Петров И.Б.
A novel method for investigation of acoustic and elastic wave phenomena using numerical experiments
Theoretical & Applied Mechanics Letters, 10(5), p. 307-314 (год публикации - 2020)
10.1016/j.taml.2020.01.040
3.
Петров И.Б., Муратов М.В., Сергеев Ф.И.
Исследование устойчивости искусственных ледовых островов методами математического моделирования
ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. МАТЕМАТИКА, ИНФОРМАТИКА, ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ, т. 495, с. 33-36 (год публикации - 2020)
10.31857/S2686954320060107
4.
Муратов М.В., Рязанов В.В., Петров И.Б.
Решение обратных задач сейсморазведки пластов макротрещин с использованием сверточных нейронных сетей
РЭНСИТ/RENSIT, т.12, №2, с. 253-262 (год публикации - 2020)
10.17725/rensit.2020.12.253.
5.
Петров И.Б.
Solution of Deformable Solid Mechanics Dynamical Problems with Use of Mathematical Modeling by Grid-Characteristic Method
Continuum Mechanics, Applied Mathematics and Scientific Computing: Godunov's Legacy, pp 299-305 (год публикации - 2020)
10.1007/978-3-030-38870-6_39
Публикации
1.
Петров И.Б.
Mathematical Modeling of Natural and Anthropogenic Processes in the Arctic Zone
Lobachevskii Journal of Mathematics, Vol. 41, No. 4, pp. 552–560 (год публикации - 2020)
10.1134/S1995080220040204
2.
Муратов М.В., Бирюков В.А., Петров И.Б.
Geological Fractures Detection by Methods of Machine Learning
Lobachevskii Journal of Mathematic, Vol. 41, No. 4, pp. 533–537 (год публикации - 2020)
10.1134/S1995080220040150
3. Шевченко А.В., Голубев В.И., Екименко А.В., Петров И.Б. Моделирование сейсмических откликов от нефтенасыщенных пластов Труды 22-й конференции по вопросам геологоразведки и разработки месторождений нефти и газа "Геомодель 2020", 2020 (год публикации - 2020)
4.
Петров И.Б.
Математическое моделирование динамических процессов в деформируемой среде с применением сеточно-характеристического метода
Успехи кибернетики, 2(2), с. 74-81 (год публикации - 2021)
10.51790/2712-9942-2021-2-2-6
5. Муратов М.В., Стогний П.В., Конов Д.С., Петров И.Б. Numerical modeling of elastic and thermal dynamical processes in artificial ice island Proceedings of the 26th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions June 14-18, 2021, Moscow, Russia, 2021 (год публикации - 2021)
6.
Муратов М.В., Бирюков В.А., Конов Д.С., Петров И.Б.
Математическое моделирование воздействия температурных изменений на искусственные ледовые острова
РЭНСИТ, 13(1):79-86 (год публикации - 2021)
10.17725/rensit.2021.13.079
7. Конов Д.С., Муратов М.В., Бирюков В.А. Численное решение задачи Стефана для искусственного ледового острова Материалы международной конференции «Математические идеи П. Л. Чебышёва и их приложения к современным проблемам естествознания», с. 75-77 (год публикации - 2021)
8.
Голубев В., Шевченко А., Петров И.
Simulation of Seismic Wave Propagation in a Multicomponent Oil Deposit Model
International Journal of Applied Mechanics, Vol. 12, No. 08, 2050084 (год публикации - 2020)
10.1142/S1758825120500842
9.
Петров И.Б., Фаворская А.В.
Computation of Seismic Resistance of an Ice Island by the Grid-Characteristic Method on Combined Grids
Computational Mathematics and Mathematical Physics, 61, pages 1339–1352 (год публикации - 2021)
10.1134/S0965542521060129
10.
Фаворская А.В., Петров И.Б.
Calculation of the destruction of ice structures by the grid-characteristic method on structured grids
Procedia Computer Science, 192 (2021), p. 3768–3776 (год публикации - 2021)
10.1016/j.procs.2021.09.151
11. Конов Д.С., Муратов М.В., Бирюков В.А. Численное решение задачи Стефана для искусственного ледового острова Успехи кибернетики, т. 3, №1 (год публикации - 2022)
12.
Петров И.Б., Голубев В.И., Гусева Е.К.
ГИБРИДНЫЕ СЕТОЧНО-ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДЛЯ ЗАДАЧ АРКТИЧЕСКОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ
ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. МАТЕМАТИКА, ИНФОРМАТИКА, ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ, том 501, с. 67–73 (год публикации - 2021)
10.31857/S2686954321060138