Российские учёные разработали алгоритм, позволяющий создавать точные модели месторождений нефти и газа, а также предсказывать развитие трещин и разломов в недрах Земли.

Многие крупнейшие месторождения нефти, открытые в СССР и в странах Запада в середине прошлого столетия, сегодня содержат огромные запасы углеводородов, которые стали фактически недоступными для человечества из-за неправильной стратегии их эксплуатации. Как правило, жидкость, выкачиваемая нефтяными вышками из подобных скважин, почти полностью состоит из воды, а не топлива, что резко уменьшает рентабельность месторождений «со стажем».

Сегодня учёные пытаются избежать этого, создавая различные алгоритмы, анализирующие данные сейсморазведки и использующие их для предсказания того, как будет меняться поведение месторождения при выкачке из него углеводородов. Помимо повышения КПД нефтяных скважин, подобные расчёты помогают минимизировать шансы на то, что добыча углеводородов вызовет серию землетрясений, как это происходило в США в начале прошлого века.

Но ключевая проблема заключается в том, что подобные симуляторы месторождений часто предполагают однородность недр Земли по своему составу, а также отсутствие крупных трещин, расселин или микропещер. В реальности, конечно, это почти всегда не так, что заметно снижает точность прогнозов и не позволяет изучать эволюцию подобных разломов.

Российские учёные исправили этот недочёт, создав математическую модель, которая позволяет находить следы подобных трещин в сейсмологических данных, разбив трёхмерную модель месторождения на множество отдельных «кубиков» или элементов произвольной формы.

Этот набор формул позволяет геологам просчитать, как должны вести себя два типа сейсмических волн – эластические и акустические колебания – при движении через толщу пород, и на основании этих данных понять, скрываются ли внутри изучаемого «кубика» пустоты. Подобный подход, подробно изложенный в статье в научном журнале Geophysical Prospecting, не только повышает точность расчётов, но и позволяет «упаковывать» сейсмические данные, сохраняя место на диске.

Подобные алгоритмы и результаты расчётов критически важны для разработки крупнейших залежей сланцевых углеводородов в России. Как правило, добыча нефти ведётся в таких пластах путём создания множества трещин в породах, и новый метод моделирования позволит эффективно предсказывать, как будут формироваться эти разломы и как их можно эксплуатировать.

Фотография: Shutterstock.com