Новые численные методы и математические модели геологических сред в задачах сейсморазведки

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 19-71-10060

НазваниеНовые численные методы и математические модели геологических сред в задачах сейсморазведки

Руководитель Голубев Василий Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматизации проектирования Российской академии наук , г Москва

Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-218 - Математическое моделирование физических явлений

Ключевые слова математическое моделирование, численные методы, продолженные компактные схемы, явно-неявные схемы, параллельные алгоритмы, слоистая и блочная среда, сейсмическая разведка

Код ГРНТИ27.41.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на разработку новых численных методов и математических моделей геологических сред в задачах сейсморазведки. Предполагается проведение исследования возможности обобщения компактных продолженных разностных схем на случай полной определяющей системы линейной упругости. Ранее уже были получены положительные результаты при их применении к решению уравнения переноса, в том числе многомерного, а также при решении динамических задач акустических сред. Использование компактного шаблона позволяет устранить проблему постановки граничных условий, а учёт внутренней специфики физических процессов - обеспечить низкую дисперсию при сохранении высоких порядков аппроксимации, в том числе и на разрывных решениях. Для решения поставленной задачи предполагается использовать передовой мировой опыт в данной области науки (опубликованные в последние годы результаты коллективов из Японии) совместно с наработками, сделанными автором проекта во время работы над кандидатской диссертацией в Московском физико-техническом институте. Проект содержит не только фундаментальную, но и сильную прикладную составляющую, поскольку построенные схемы могут быть использованы для высокоточного моделирования процесса распространения сейсмических волн в гетерогенных геологических средах. Открытие в последнее время большого числа нетрадиционных залежей углеводородов сформировало запрос на разработку новых более точных методов моделирования процесса сейсмической разведки. Использование полной упругой постановки задачи позволит в явном виде получить все объёмные, поверхностные и скважинные волны, что в перспективе повысит достоверность полевых работ. Также в проекте предполагается применить современные континуальные модели блочных и слоистых сред, разработанные исполнителями проекта, которые корректно описывают поведение сред, содержащих ориентированные трещиноватые структуры. При этом в моделях будут учтены различные нелинейные контактные условия на границах структурных элементов (сухое, вязкое трение, отслоение), которые отражают локальные свойства межслойных или межблочных прослоек. Например, флюидонасыщенным прослойкам соответствуют вязкие или вязкопластические условия проскальзывания. Для расчета динамических систем континуальных моделей будут развиты неявные схемы аппроксимации определяющих нелинейных уравнений различного порядка точности. Будет разработан метод расщепления, который позволит вести расчет волновых процессов в структурированных средах в виде последовательности высокоточного явного упругого шага на основе компактных продолженных разностных схем и его корректировки с использованием формул неявной аппроксимации для определяющих уравнений нелинейных моделей. Для обеспечения возможности расчёта задач реалистичного масштаба в проекте будут разработаны параллельные алгоритмы для систем с общей и распределённой памятью, которые в настоящее время уже стали стандартом де-факто проведения промышленного компьютерного моделирования.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Голубев В.И., Екименко А.В., Никитин И.С. Применение континуальной модели слоистой среды для описания коллектора Баженовской свиты Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Пятая международная научная конференция-школа молодых ученых; 23-25 октября 2019г., Москва: Материалы конференции (год публикации - 2019)

2. Голубев В.И., Екименко А.В., Никитин И.С., Голубева Ю.А. Моделирование сейсмических откликов от коллектора Баженовской свиты в рамках континуальной модели слоистых сред Процессы в геосредах, No 1 (23), с. 567-575 (год публикации - 2020)

3. Никитин И.С., Бураго Н.Г., Голубев В.И., Никитин А.Д. Continual models of layered and block media with slippage and delamination Procedia Structural Integrity, Volume 23, 2019, Pages 125-130 (год публикации - 2019)
10.1016/j.prostr.2020.01.074

4. Никитин И.С., Бураго Н.Г., Голубев В.И., Никитин А.Д. Methods for Calculating the Dynamics of Layered and Block Media with Nonlinear Contact Conditions Advances in Theory and Practice of Computational Mechanics. Smart Innovation, Systems and Technologies, vol 173, p. 171-183 (год публикации - 2020)
10.1007/978-981-15-2600-8_13

5. Голубев В.И., Хохлов Н.И., Никитин И.С., Чуряков М.А. Application of compact grid-characteristic schemes for acoustic problems Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)

6. Голубев В.И., Екименко А.В., Никитин И.С., Голубева Ю.А. Continuum model of layered medium for reservoir of Bazhenov formation Processes in GeoMedia - Volume II (год публикации - 2020)

7. Голубев В.И., Никитин И.С., Екименко А.В. Simulation of seismic responses from fractured MARMOUSI2 model AIP Conference Proceedings, 2312, 050006 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0035495

8. Никитин И.С., Голубев В.И., Екименко А.В., Аносова М.В. Simulation of seismic responses from the 3D non-linear model of the Bazhenov formation IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 927, 012020 (год публикации - 2020)
10.1088/1757-899X/927/1/012020

9. Голубев В.И., Никитин И.С., Голубева Ю.А., Петров И.Б. Numerical simulation of the dynamic loading process of initially damaged media AIP Conference Proceedings, 2309, 020006 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0033949

10. Голубев В.И., Никитин И.С., Екименко А.В. Расчёт сейсмического отклика от трещиноватого геологического объекта на примере модели Marmousi2 Тезисы докладов X Всероссийской конференции с международным участием, посвященной памяти академика А.Ф. Сидорова и 100-летию Уральского федерального университета, с. 22-23 (год публикации - 2020)

11. Голубев В.И., Никитин А.Д., Скубачевский А.А., Миряха В.А. Исследование повреждаемости и разрушения слоистых композитов при динамическом нагружении Современные проблемы механики сплошной среды : тезисы докладов XX Международной конференции, с. 46 (год публикации - 2020)

12. Голубев В.И., Хохлов Н.И., Никитин И.С., Чуряков М.А., Стратула Б.А. Применение компактных сеточно-характеристических схем в задачах акустики Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики. сборник трудов Международной научной конференции, с. 768-771 (год публикации - 2020)

13. Никитин И.С., Голубев В.И., Голубева Ю.А., Миряха А.В. Numerical Comparison of Different Approaches for the Fractured Medium Simulation Proceedings of the International Conference on Computational Methods in Continuum Mechanics – CMCM2020 (год публикации - 2021)

14. Петров И.Б., Голубев В.И., Петрухин В.Ю., Никитин И.С. Моделирование сейсмических волн в анизотропных средах Доклады Российской Академии Наук, том 498, с. 58-63 (год публикации - 2021)
10.31857/S2686954321030140

15. Голубев В.И., Шевченко А.В., Хохлов Н.И., Никитин И.С. Numerical investigation of compact grid-characteristic schemes for acoustic problems Journal of Physics: Conference Series, 1902 (1), статья № 012110 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/1902/1/012110

16. Никитин И.С., Голубев В.И. Explicit-Implicit Schemes for Calculating the Dynamics of Layered Media with Nonlinear Conditions at Contact Boundaries Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics, 14(6), 768–778 (год публикации - 2021)
10.17516/1997-1397-2021-14-6-768-778

17. Голубев В., Шевченко А., Хохлов Н., Петров И., Маловичко М. Compact Grid-Characteristic Scheme for the Acoustic System with the Piece-Wise Constant Coefficients International Journal of Applied Mechanics, Номер статьи 2250002 (год публикации - 2022)
10.1142/S1758825122500028

18. Петров И.Б., Голубев В.И., Шевченко А.В. Higher-Order Grid-Characteristic Schemes for the Acoustic System Proceedings - 2021 Ivannikov Memorial Workshop, IVMEM 2021, стр. 61–65 (год публикации - 2021)
10.1109/IVMEM53963.2021.00017

19. Голубев В.И., Шевченко А.В. Explicit simulation of seismic waves in fractured VTI media 82nd EAGE Conference and Exhibition 2021, 6, p. 4778–4782 (год публикации - 2021)

20. Петров И.Б., Голубев В.И., Петрухин В.Ю., Никитин И.С. Simulation of Seismic Waves in Anisotropic Media Doklady Mathematics, 103(3), стр. 146–150 (год публикации - 2021)
10.1134/S1064562421030145

21. Никитин И.С., Голубев В.И. Higher Order Schemes for Problems of Dynamics of Layered Media with Nonlinear Contact Conditions Smart Innovation, Systems and Technologies, Том 274, Страницы 273 - 287 (год публикации - 2022)
10.1007/978-981-16-8926-0_19

Публикации