В МФТИ разработано первое российское ПО для сейсморазведки на шельфе

Ученые из Московского физико-технического института создали первое в своем роде отечественное ПО в интересах нефтегазодобывающих компаний – экспертную систему моделирования группы источников акустического сигнала для выполнения сейсморазведочных работ на шельфе. Программа способна полностью заменить западные аналоги и стать ключевым компонентом семейства ПО, применяемого для морской сейсморазведки. Об этом CNews сообщили представители МФТИ.

Российский шельф имеет самую большую площадь в мире – свыше 6 млн кв. км, его ресурсный потенциал сложно переоценить. Исходя из геополитических реалий, интерес к этим богатствам в ближайшие годы продолжит расти. При этом традиционно используемое для сейсморазведочных работ британское и норвежское специализированное ПО в настоящее время в России недоступно.

Сейсморазведка с момента своего появления в середине прошлого века является основным инструментом поиска месторождений углеводородов. Для выполнения сейсмической съемки на шельфе используют научно-исследовательские судна, которые буксируют за собой оборудование: сейсмические источники и принимающие устройства. Сейсмоисточники имеют собственные характеристики, каждый из них создает определенный акустический сигнал. Кроме того, важна геометрия их взаиморасположения и время включения каждого. Когда все эти параметры определены верно, они работают, как единый оркестр. Как для определенного музыкального произведения подойдут не любые инструменты, и играть они должны созвучно, так и каждая геологическая задача требует особого подхода. Этот настроенный для наилучшего решения поставленной геологической задачи «оркестр» называют групповым источником.

Разработанная в МФТИ программа позволяет с высокой точностью определить параметры группового источника, используя компьютерное моделирование и искусственный интеллект. Она избавит сейсморазведочную экспедицию от затрат на простои судна, акватории работ - от опасного воздействия на флору и фауну, сэкономит компаниям значительные средства. Неправильный выбор характеристик источника может привести к не точному решению геологической задачи, что потребует проведения дополнительных экспедиций для сейсморазведки. Стоимость такой ошибки оценивают в 0,5–4 млрд. руб.. Также она приводит к безвозвратным потерям времени, что особенно болезненно при сезонной возможности работ.

Ключевая часть продукта — написанные с нуля алгоритмы моделирования сигнатуры, которые используют решение дифференциальных уравнений и методы искусственного интеллекта. Они позволяют точно рассчитывать поведение пневмоисточников для проектирования морских сейсморазведочных работ.

Новое ПО значительно упрощает работу инженеров-сейсмиков при проектировании сейсмосъемки на море. Функционал позволяет пользователю: выбирать масштаб, задавать геометрию группы источников, отображать их на плане и профиле с возможностью интерактивного взаимодействия и корректировок параметров, моделировать сигнатуры сигналов и рассчитывать их параметры с учетом отражений. Также программа позволяет определять критичность отключения для каждого из источников и определяет оптимальное расположение резервных источников.

«Функциональный блок “Оптимизатор” выполняет поиск массива с заданными параметрами и с учетом всех имеющихся ограничений. Благодаря функционалу сравнительного анализа можно определять расхождения между различными вариантами проектируемого группового источника, а также между проектными и фактически полученными сигнатурами. Встроенные базы данных помогают быстро вводить информацию, сохранять условно-постоянную информацию и лучшие сценарии. Пользователь может выгрузить отчет, содержащий все расчеты, диаграммы и таблицы проекта. Такой функционал делает работу проще, быстрее, а ее результаты — точнее», – сказала ведущий инженер лаборатории механики горных пород МФТИ Тамара Журавлева.

По словам разработчиков, использование созданного ПО повысит конкурентоспособность российских сейсморазведочных компаний на мировом рынке, снизит трудозатраты специалистов-геофизиков, а также серьезно сократит сроки подготовки проекта.

«В основу разработки заложены алгоритмы высокопроизводительных расчетов. Расчет внешнего сигнала проводится для каждого источника на каждом временном шаге, алгоритм расчета имеет квадратичную сложность относительно количества источников, что приводит к значительному росту затрат временных ресурсов при расчете массивов с большим количеством источников. Реализация многопоточного расчета производится в рамках стандарта OpenMP, и, поскольку каждый шаг по времени распараллеливается отдельно, то в синхронизации потоков нет необходимости», – отметила Тамара Журавлева.

Преимущества разработки перед зарубежными аналогами – повышенный уровень автоматизации и удобства процесса моделирования, возможность проработки неограниченного числа вариантов, высокая точность определения параметров группового источника, и, как следствие, надежное качество результатов морской сейсморазведки. Последнее стало возможным благодаря применению технологий искусственного интеллекта.

Точность созданного ПО проверили, сравнив его с аналогичной западной системой. Результаты показали очень близкое соответствие (выше 97%), быстродействие в ряде операций оказалась выше аналога. Использование многопроцессорных технологий (OpenMP) значительно ускоряет расчеты и помогает быстрее планировать морские сейсморазведочные работы.

«Достигнутое ускорение позволяет существенно увеличить скорость планирования морских сейсморазведочных работ при использовании нашей системы. Величина ускорения растет с производительностью используемого в расчете процессора. Программная часть реализована с учетом возможности расширения функционала системы. Основной язык разработки алгоритмической составляющей - С++, реализация программных компонентов приложения и расчетного ядра использует алгоритмы искусственного интеллекта», – сказала Тамара Журавлева.

В ближайшее время планируются испытания системы в реальных условиях – на производственных сейсморазведочных работах в акватории Охотского моря НИС «Николай Трубятчинский» (АО «МАГЭ»). Она пройдет до конца июля 2025 г.

Разработка системы выполнена в рамках программы создания и развития Центра компетенций Национальной технологической инициативы на базе МФТИ по направлению «Искусственный интеллект» в составе дорожной карты развития высокотехнологичного направления «Искусственный интеллект» на период до 2030 г. при поддержке Фонда НТИ в консорциуме с компаниями «МАГЭ» и «Страта Солюшенс» (договор No.70-2021-00207 от 22 ноября 2021 г., идентификатор субсидии 000000S507521QYL0002).