Из-за развития мощности компьютеров совершенствование методов сейсморазведки пошло по пути развития численных методов моделирования. Однако в противоположность им существуют аналитические; более универсальные, но требующие глубоких теоретических разработок. Соединив два подхода, сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН Николай Юрьевич Зятьков под руководством Аркадия Марковича Айзенберга создал пакет программ, за несколько минут обсчитывающий информацию, для анализа которой раньше требовалось около 20 часов.

«В настоящее время идет «бум» использования разнообразных численных методов моделирования волн, — рассказывает старший научный сотрудник ИНГГ СО РАН кандидат физико-математических наук Аркадий Маркович Айзенберг, — аналитический же подход, хотя во многом и превосходит численные методы по своему потенциалу и универсальности, разработан гораздо слабее, отстает лет на пятьдесят. Поэтому не удивительно, что Николай Зятьков добился признания на конференциях EAGE (Европейской ассоциации геоучёных и инженеров — прим. авт.), состоявшихся в Копенгагене в прошлом году и в Лондоне в 2013 году», — заключает Аркадий Маркович.

В основе аналитического подхода, с которым работают А. М. Айзенберг и Н. Ю. Зятьков, лежат разработки профессора Камилла Давыдовича Клем-Мусатова. В нем комбинируются операторы распространения в слоях произвольной формы и конволюционные операторы прохождения на криволинейных границах, что позволяет работать там, где пролегают неоднородные пласты. Основанный на этих операторах метод получил название метода наложения концевых волн (МНКВ).

Сейсмическая разведка включает в себя геофизические методы исследования земной коры, которые основаны на изучении искусственно возбуждаемых упругих волн. Для максимально эффективного процесса необходимы алгоритмы точного моделирования волновых процессов земли. Проще говоря, необходимо уметь уверенно предсказывать, как поведет себя волна в тех или иных природных условиях, и каких искажений следует ожидать при возращении сигнала на приемник. Особенно непросто это делать в геологически сложных средах, где различные пласты и блоковые образования вызывают дифракционные процессы.

«Специфика МНКВ состоит в том, что он позволяет моделировать и обычную сейсмограмму, и разделять ее на отдельные волны, порождаемые конкретными геологическими элементами. Это то, чего не может предложить ни один численный метод», — отмечают исследователи.

Высокая точность этого способа была подтверждена в рамках международного проекта BENCHIE, в котором участвовали Франция, Норвегия и Россия.  Ученые проверяли различные методы моделирования сейсмических и акустических волн, сравнивая их данные с теми, что были получены в лаборатории с помощью физических наблюдений. И метод сибирских ученых был настолько точным, что в дальнейшем стал использоваться для контроля стабильности оборудования уже самой лаборатории проекта.

«Теоретические вопросы были разработаны несколькими поколениями наших исследователей: математиков, геофизиков. А Николай был первым, кто пришел к нам с факультета информационных технологий НГУ, — говорит Аркадий Маркович о вкладе Николая Зятькова в развитие этого метода. — Имея за плечами хорошую подготовку, он взялся за разработку программного обеспечения для дифракционного моделирования с помощью МНКВ, в основу которого положены принципы нашего аналитического подхода. И менее чем за два года из вычислительной программы-прототипа вырос полноценный пакет программ, который ускорил вычисления почти в сто раз. Теперь те расчеты, которые ранее занимали до двадцати часов, Николай производит за считанные минуты. Для нас это настоящий прыжок из мечты в реальность». Как отмечает сам Николай, особое внимание ему приходилось уделять вопросам оптимизации — программа работает с огромными массивами данных, оперируя терабайтами информации. Поэтому ключевое значение имело максимально эффективное распределение системных ресурсов.

Метод, разработанный сотрудниками ИНГГ СО РАН, можно использовать для оценки и разработки нефтегазовых ресурсов в России, и в частности — в Сибири. Значительную долю новых месторождений составляют так называемые «подсолевые», «подтрапповые» и подобные им залежи. Природные ископаемые в них соседствуют с солевыми или трапповыми (состоящими из продуктов извержений подземных вулканов) прослойками, которые значительно искажают сейсмические волны при прохождении. Таким образом, снижается и точность локализации нефтегазовых залежей, необходимая для безопасного бурения. А метод наложения концевых волн и пакет программ, созданные на его основе, позволяют решить эту проблему.