procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»procyber-204Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИPhysics and MathematicsЧисленное решение двух сейсмических задач сеточно-характеристическим методом в полной трехмерной постановкеNumerical Solution of Two Seismic Problems with Grid-Characteristic Method in a Full Three-Dimensional SettingГолубевВ. И.GolubevV. I.w.golubev@mail.ruПетровИ. Б.PetrovI. B.petrov@mipt.ruМосковский физико-технический институт (государственный университет); Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАНРоссияMoscow Institute of Physics and Technology; System Research Institute, Russian Academy of SciencesRussian Federation20182603202002 (30)8085Copyright © Голубев В.И., Петров И.Б., 20202020Голубев В.И., Петров И.Б.Golubev V.I., Petrov I.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/204

Сейсмическая разведка является наиболее распространенным методом поиска месторождений нефти и газа. Ввиду открытия нетрадиционных коллекторов важной задачей является разработка новых процедур обработки данных полевых работ. Развитие высокопроизводительных вычислительных систем позволяет с высокой точностью проводить моделирование процессов распространения сейсмических волн в гетерогенных геологических средах для формирования синтетических сейсмограмм. В настоящей работе использован сеточно-характеристический метод на гексаэдральных расчетных сетках, позволяющий корректно описать криволинейные границы между геологическими слоями и в явной форме выделить трещиноватые включения. Решена задача о распространении волн из очага землетрясения, происходящего на шельфе, получена полная трехмерная картина процесса. Проведено исследование прохождения сейсмических волн через трещиноватую среду с вариацией параметров трещиноватости. Оценена кинематическая и динамическая анизотропия регистрируемого на дневной поверхности сигнала.

Seismic prospecting is the routine method of locating oil and gas fields. In view of the discovery of non-traditional reservoirs, an important task is the development of new procedures for processing field data. The development of high-performance computing systems allows simulating seismic wave propagation processes in heterogeneous geological environments to prepare synthetic- seismograms with high precision. The article presents the use of the grid-characteristic method on hexahedral grids, which describes correctly the curved boundaries between geological layers and explicitly identifies fractured inclusions. The problem of waves’ propagation from an earthquake source occurring in the shelf area is solved; a complete three-dimensional picture of the process is obtained. A study of the passage of seismic waves through a fractured medium with a variation in the fracture parameters is undertaken. The kinematic and dynamic anisotropy of the signal recorded on the day surface is estimated.

сейсмические волныматематическое моделированиесеточно-характеристический численный методseismic wavesmathematical modelinggrid-characteristic numerical methodИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-29-02018 офи_м.ReferencesVirieux J., Calandra H., Plessix R. É. A review of the spectral, pseudo-spectral, finite-difference and finite-element modelling techniques for geophysical imaging // Geophys Prosp. 2011. V. 59. № 5. P. 794–813.Virieux J., Calandra H., Plessix R. É. A review of the spectral, pseudo-spectral, finite-difference and finite-element modelling techniques for geophysical imaging // Geophys Prosp. 2011. V. 59. № 5. P. 794–813.Carcione J. M., Herman G. C., Kroode P. E. Seismic modeling // Review Literature And Arts Of The Americas. 2002. V. 67. № 4. P. 1304–1325.Carcione J. M., Herman G. C., Kroode P. E. Seismic modeling // Review Literature And Arts Of The Americas. 2002. V. 67. № 4. P. 1304–1325.Virieux J., Etienne V. et al. Modeling seismic wave propagation for geophysical imaging // Seismic Waves: Research and Analysis. InTech. 2012. Р. 253–304.Virieux J., Etienne V. et al. Modeling seismic wave propagation for geophysical imaging // Seismic Waves: Research and Analysis. InTech. 2012. Р. 253–304.Moczo P., Kristek J., Galis M. The Finite-Difference Modeling of Earthquake Motions: Waves and Ruptures. Cambridge : Cambridge Univ. Press, 2014.Moczo P., Kristek J., Galis M. The Finite-Difference Modeling of Earthquake Motions: Waves and Ruptures. Cambridge : Cambridge Univ. Press, 2014.LeVeque R. J. Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems. New York : Cambridge University Press, 2002.LeVeque R. J. Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems. New York : Cambridge University Press, 2002.Etienne V., Chaljub E., Virieux J. et al. An hp-adaptive discontinuous Galerkin finiteelement method for 3D elastic wave modelling // Geophys J Int. 2010. Т. 183. № 2. P. 941–962.Etienne V., Chaljub E., Virieux J. et al. An hp-adaptive discontinuous Galerkin finiteelement method for 3D elastic wave modelling // Geophys J Int. 2010. Т. 183. № 2. P. 941–962.Hermann V., Käser M., Castro C. E. Non-conforming hybrid meshes for efficient 2D wave propagation using the Discontinuous Galerkin Method // Geophysical Journal International. 2011. Т. 184. № 2. С. 746–758.Hermann V., Käser M., Castro C. E. Non-conforming hybrid meshes for efficient 2D wave propagation using the Discontinuous Galerkin Method // Geophysical Journal International. 2011. Т. 184. № 2. С. 746–758.Mercerat E. D., Glinsky N. A nodal high order discontinuous Galerkin method for elastic wave propagation in arbitrary heterogeneous media // Geophys J Int. 2015. № 201 (2). Р. 1099– 1116.Mercerat E. D., Glinsky N. A nodal high order discontinuous Galerkin method for elastic wave propagation in arbitrary heterogeneous media // Geophys J Int. 2015. № 201 (2). Р. 1099– 1116.Голубев В. И., Петров И. Б., Хохлов Н. И. Моделирование волновых процессов внутри планеты с помощью гибридного сеточно-характеристического метода // Матем. моделирование. 2015. Т. 27. № 2. С. 139–148.Голубев В. И., Петров И. Б., Хохлов Н. И. Моделирование волновых процессов внутри планеты с помощью гибридного сеточно-характеристического метода // Матем. моделирование. 2015. Т. 27. № 2. С. 139–148.Голубев В. И., Петров И. Б., Хохлов Н. И., Шульц К. И. Численный расчет волновых процессов в трещиноватых средах на гексаэдральных сетках сеточнохарактеристическим методом // Журн. вычисл. математики и матем. Физики. 2015. Т. 55. № 3. С. 512–522.Голубев В. И., Петров И. Б., Хохлов Н. И., Шульц К. И. Численный расчет волновых процессов в трещиноватых средах на гексаэдральных сетках сеточнохарактеристическим методом // Журн. вычисл. математики и матем. Физики. 2015. Т. 55. № 3. С. 512–522.Chelnokov F. B. Explicit representation of grid-characteristic schemes for elasticity equations in 2D and 3D spaces // Mat Model. 2016. № 18 (6). Р. 96–108.Chelnokov F. B. Explicit representation of grid-characteristic schemes for elasticity equations in 2D and 3D spaces // Mat Model. 2016. № 18 (6). Р. 96–108.Левянт В. Б., Миряха В. А., Муратов М. В., Петров И. Б. Оценка влияния на сейсмический отклик степени раскрытости трещины и доли площади локальных контактов к ее поверхности // Технологии сейсморазведки. 2015. № 3. С. 16–30.Левянт В. Б., Миряха В. А., Муратов М. В., Петров И. Б. Оценка влияния на сейсмический отклик степени раскрытости трещины и доли площади локальных контактов к ее поверхности // Технологии сейсморазведки. 2015. № 3. С. 16–30.Заславский Ю. М., Кержаков Б. В., Кулинич В. В. Вертикальное сейсмическое профилирование на морском шельфе // Акустич. журн. 2008. Т. 54. № 3. С. 483–490.Заславский Ю. М., Кержаков Б. В., Кулинич В. В. Вертикальное сейсмическое профилирование на морском шельфе // Акустич. журн. 2008. Т. 54. № 3. С. 483–490.Golubev V. I., Kvasov I. E., Petrov I. B. Influence of natural disasters on ground facilities // Mathematical Models and Computer Simulations. 2012. № 4 (2). Р. 129–134.Golubev V. I., Kvasov I. E., Petrov I. B. Influence of natural disasters on ground facilities // Mathematical Models and Computer Simulations. 2012. № 4 (2). Р. 129–134.Голубев В. И., Петров И. Б. Опыт расчета сейсмических откликов от криволинейных геологических границ на основе их явного выделения // Технологии сейсморазведки. 2016. № 4. С. 45–50.Голубев В. И., Петров И. Б. Опыт расчета сейсмических откликов от криволинейных геологических границ на основе их явного выделения // Технологии сейсморазведки. 2016. № 4. С. 45–50.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.