Назначение установки
Несмотря на значительное развитие в последние десятилетия программно-алгоритмических средств и возможностей вычислительной техники, физическое (аналоговое) моделирование сохраняет свой потенциал при решении методических задач геологоразведки. Любая математическая модель и любой математический алгоритм не могут описать все многообразие эффектов, присущих реальным геологическим объектам и распространяющимся в них физическим полям. Массово используемое в настоящее время математическое моделирование обладает следующими принципиальными недостатками:
- Математические алгоритмы всегда основываются на различных допущениях и упрощают реальные волновые процессы;
- Имеются пределы точности аппроксимации математических функций и неизбежны ошибки округления;
- Надежность результатов моделирования зависит от априорного понимания изучаемых волновых эффектов.
В основе физического моделирования лежит абсолютно другой принцип: волновые поля распространяются в среде согласно реальным физическим законам, независимо от наших знаний об этом процессе.
Физическое моделирование необходимо использовать для изучения таких сред и ситуаций, которые на данный момент являются проблемными для численного моделирования. Среди подобных задач:
- Изучение геологических объектов сложной формы, таких, как соляные диапиры, надвиговые зоны, карстовые пустоты и т.п.;
- Моделирование анизотропных, трещиноватых и флюидонасыщенных сред;
- Решение задач 4D сейсморазведки;
- Изучение строения консолидированной земной коры;
- Изучение сейсмоэлектрического и электросейсмического эффектов.
Кроме того, физическое моделирование геофизических полей позволяет в лабораторных условиях получать данные для анализа эффективности разрабатываемых новых методик и алгоритмов. Можно утверждать, что внедрение нового метода геофизической разведки редко обходится без предшествующего физического моделирования, несмотря на существующие возможности численных расчетов. При этом возможен выбор различных систем наблюдений, изучаемых моделей сред и т.п. Сбор подобных данных в реальных полевых условиях сопряжен с несопоставимыми материальными затратами.
Созданная в Геологическом центре СПбГУ установка позволяет выполнять физическое моделирование сейсмического и/или электромагнитного зондирования над масштабными моделями геологических структур, перекрытых осадочным чехлом. Осадочный чехол моделируется слоем электролита глубиной до 50 см, масштабный коэффициент установки 1:10000.
Схематический вид баковой установки для физического моделирования сейсмических и электромагнитных зондирований. Над измерительным бассейном размещена излучающая многовитковая рамочная система для моделирования магнитотеллурического поля.
Состав установки
Для проведения физического моделирования был создан аппаратно-программный комплекс (АПК), состоящий из следующих компонентов:
- Измерительный бассейн
- 3D система позиционирования пьезокерамических преобразователей для сейсмического моделирования, датчиков и источников электромагнитного поля для электромагнитного моделирования
- Комплект управляющей аппаратуры, обеспечивающий функционирование системы позиционирования
- Комплект специализированной аппаратуры для генерации, усиления и регистрации ультразвуковых колебаний, предназначенный для излучения и приема сейсмических волн в водной среде измерительного бассейна
- Комплект специализированной аппаратуры для генерации и регистрации электромагнитного поля на поверхности водной среды
- Многовитковая рамочная система для создания в измерительном бассейне поля плоской электромагнитной волны (в варианте моделирования МТЗ).
- Персональный компьютер со специализированным программным обеспечением, предназначенный для управления системой позиционирования и аппаратным комплексом в целом.
Измерительный бассейн с 3D системой позиционирования
На установке возможно моделирование сейсмических зондирований по схеме МПВ-ГСЗ, МОВ-ОГТ и др., электромагнитного зондирования с контролируемым источником в частотной (ЧЗ) или временной (ЗС) области и магнитотеллурического зондирования. Датчики упругих колебаний, электрического и магнитного поля перемещаются при помощи 3D координатной системы, управление которой компьютеризировано и осуществляется дистанционно. Работа установки может отслеживаться в режиме реального времени по WEB-каналу.
Уникальной особенностью комплекса является возможность проведения совместного сейсмического и электромагнитного моделирования на одних и тех же моделях геологических структур, что важно для отработки технологий комплексирования методов.
Рабочее место оператора и окно удаленного управления установкой
Область применения
Выполнение работ по заявкам нефтяных и сервисных геофизических компаний, в том числе:
- Моделирование сейсмических данных для последующего динамического анализа (AVO, AVAZ);
- Совместное физическое моделирование сейсмических и электромагнитных зондирований (MT, CSEM);
- Проведение измерений на моделях для задач 4D-сейсморазведки;
- Проведение физического моделирования с целью верификации имеющихся алгоритмов обработки и интерпретации сейсмических данных, в частности – программ амплитудного анализа;
- Создание сложно построенных моделей с полностью контролируемой геометрией элементов и акустическими свойствами материалов;
- Исследование анизотропных сред.
Модель соляной структуры в измерительном бассейне и сейсмограммы ОТП в разных точках секущего профиля
Авторы разработки:
Ведущий научный сотрудник ООО «Геологический центр СПбГУ» Н.Ю. Бобров
Научный сотрудник ООО «Геологический центр СПбГУ» Д.А. Попов
Научный сотрудник ООО «Геологический центр СПбГУ» Д.М. Молодцов
Контакты:
199155, г. Санкт-Петербург, ул. Одоевского, д. 24, корп. 1, офис 608
Тел.: (812) 500-08-15, +7 (921) 940-97-73
Email: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.