​​​Научно-исследовательская работа в отчетном периоде направлена на создание теоретико-методической базы моделирования и инверсии электромагнитных сигналов новых зондирующих установок для задач промысловой геофизики. Коллективом исследователей обосновывается новый способ изучения макроанизотропных свойств осадочных горных пород с применением тороидального источника. Для теоретического обоснования проводится всестороннее математическое моделирование и численная инверсия электромагнитных откликов на основе решений многомерных прямых и обратных задач геоэлектродинамики.

Решена прямая трехмерная задача электромагнитного зондирования при возбуждении электромагнитного поля круговым магнитным током в двух классах моделей – изотропной и анизотропной. Получено уравнение для задачи Дирихле, аппроксимируемое методом конечных разностей с использованием консервативной схемы. Для решения системы линейных алгебраических уравнений с комплексной несимметричной неэрмитовой матрицей применяются итерационный метод бисопряженных градиентов и прямой метод решения. На их основе разработана серия вычислительных схем и алгоритмов, проведено их тестирование и анализ ресурсоемкости. Для значительного ускорения создан оригинальный параллельный алгоритм для вычислений на кластере, с применением которого быстродействие повышается в 35 раз. Разработанные алгоритмы и выполненная программная реализация обеспечивают высокую точность и производительность вычислений для численного моделирования электромагнитных откликов в геоэлектрических моделях с произвольной траекторией скважины.

Для создания процедур экспресс-обработки данных разработаны алгоритмы трансформации измеряемых сигналов в значения кажущихся электрофизических параметров. Выполняется трансформация электромагнитных откликов в значения кажущегося удельного сопротивления и коэффициента электрической анизотропии в рамках моделей однородной изотропной и анизотропной среды, а также с учетом скважины на основе линейной аппроксимации и сплайн-интерполяции. Для количественной оценки параметров геологической среды разработан алгоритм численной инверсии данных в сложной модели, соответствующей реальным геологическим условиям. Численная инверсия данных электромагнитного зондирования заключается в поиске минимума целевой функции, являющейся среднеквадратическим отклонением модельных данных от экспериментальных с учетом модели ошибки измерения. Для минимизации целевой функции используется модифицированный метод покоординатного спуска, позволяющий оптимизировать направление поиска с помощью фильтрации вектора смещений. Поскольку обратная задача является многоэкстремальной, используется модифицированный много-стартовый алгоритм, обеспечивающий оптимальный выбор начальной точки для работы алгоритма поиска локального минимума. Анализ результатов инверсии показал, что значения геометрических и электрофизических параметров прискважинной зоны и пласта, включая коэффициент анизотропии, определяются с достаточной для практики точностью.

Возможность оценки характеристик тонкослоистых нефтенасыщенных коллекторов с помощью тороидальных источников электромагнитных сигналов исследована на примере Приобского нефтяного месторождения Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Для создания реалистичных моделей продуктивных горизонтов проведена численная инверсия практических данных бокового каротажного зондирования. В рамках построенных моделей выполнено конечно-разностное моделирование сигналов рассматриваемой зондирующей системы с использованием разработанных алгоритмов. Выполненные теоретические исследования и полученные результаты подтверждают возможность применения нового типа источника электромагнитного зондирования для изучения макроанизотропных свойств тонкослоистых нефтенасыщенных коллекторов.

Полученные за текущий период результаты демонстрируют широкие возможности нового типа электромагнитного источника для создания новых высокоразрешающих методов электромагнитных зондирований применительно к задачам нефтепромысловой геофизики.