Российские учёные научились предсказывать трещины и разломы Земли

Российские ученые создали алгоритм, который позволит создавать точные модели месторождений нефти и газа, а также предсказывать развитие трещин и разломов в недрах Земли. Его описание было опубликовано в журнале Geophysical Prospecting, сообщает пресс-служба МФТИ. 

"Каждый виток научно-технического прогресса начинался с математики: паровые машины возникли вместе с методом суммирования векторов, а современный технологический уклад  — вместе с дифференциалами и интегралами. Наш подход может быть экстраполирован на волновые уравнения квантовой механики, что может привести к прорыву в понимании устройства материи", — рассказывает Алена Фаворская из Московского Физтеха в Долгопрудном.

Многие крупнейшие месторождения нефти, открытые в СССР и в странах Запада в середине 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 этих месторождений-ветеранов.

Сегодня ученые 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 расчеты помогают минимизировать шансы на то, что добыча углеводородов вызовет серию землетрясений, как это происходило в США в начале прошлого века.

Как отмечает Фаворская, проблема заключается в том, что подобные симуляторы месторождений часто предполагают, что недра Земли однородны по своему составу и что внутри них нет крупных трещин, расселин или микро-пещер. В реальности, конечно, это почти всегда не так, что заметно снижает точность прогнозов и не позволяет изучать эволюцию подобных разломов.

Российские ученые исправили этот недочет, создав математическую модель, которая позволяет находить следы подобных трещин в сейсмологических данных, разбив трехмерную 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, как отмечает пресс-служба вуза, не только повышает точность расчетов, но и позволяет "упаковывать" сейсмические данные, сохраняя место на диске.

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