Основатели научной школы: профессора Л.Л. Ваньян, Д.С. Даев, А.А. Кауфман, Л.А. Табаровский.
Основные направления научных исследований коллектива:
Математическое моделирование электромагнитных полей в неоднородных и градиентных средах с учётом частотной дисперсии и анизотропии электрофизических характеристик горных пород.
Интерпретационные системы для геоэлектрики и электро-электромагнитного каротажа.
Экспериментально-методические исследования по электромагнитному мониторингу сейсмоактивных зон. Построение трёхмерных геоэлектрических моделей по комплексу ВЭЗ, ЗС и МТЗ.
Электро-электромагнитный каротаж в нефтяных и газовых скважинах, в том числе со сложной траекторией. Геонавигация.
Сверхширокополосные зондирования наносекундными ЭМ импульсами в скважинах.
Разработка геофизических технологий морской геоэлектрики на основе новых способов возбуждения электромагнитных полей.
Теоретико-экспериментальное исследование электромагнитных эффектов во флюидонасыщенных средах на фоне протекающего постоянного электрического тока.
Разработка программно-алгоритмических средств для высокопроизводительных гибридных вычислений на CPU и GPU, системы облачных вычислений.
Основные научные результаты коллектива:
Общетеоретические результаты.
Показано, что в среде с двухосной анизотропией нестационарное электромагнитное поле пространственно распределено принципиально иначе, чем в изотропной или транверсально-изотропной моделях. При решении прямой
задачи даже для слоисто-однородной среды не удаётся разделить электромагнитное поле на индукционную и гальваническую моды. Из этого вытекает важное для электроразведки следствие: при возбуждении среды замкнутым
горизонтальным токовым контуром (петлей) в ней индуцируются не только горизонтальные, но и вертикальные вихревые токи. Таким образом, в нестационарной геоэлектрике выделен качественно новый индикатор макроанизотропии э
лектрической проводимости. Геофизика, 2007; Геология и геофизика, 2008.
Причиной появления немонотонных - вплоть до смены полярности - неустановившихся сигналов в индукционных установках может
быть индукционно вызванная поляризация (ВПИ) геологической среды. Проведен численный эксперимент, имитирующий процедуру инверсии сигналов МПП с учётом ВПИ. Результаты позволяют оценить возможности и ограничения
импульсной индуктивной электроразведки при изучении поляризующихся моделей и являются ещё одним свидетельством о высокой геологической информативности ВПИ. Инверсия данных МПП с учётом ВПИ позволяет отказаться
от рассмотрения этого явления как помехи, осложняющей «нормальные» переходные характеристики. При этом в описание модели добавляются параметры Cole-Cole, что расширяет возможности геологической интерпретации данных
импульсной индуктивной электроразведки. Геология, геофизика и разработки нефтяных и газовых месторождений, 2013.
Установлено, что присутствие в разрезе поляризующихся и суперпарамагнитных пород существенно влияет
на результаты измерений методами индуктивной импульсной электроразведки. Пренебрежение поляризационной или магнитовязкой составляющей переходного процесса может привести к неверному выбору класса интерпретационных моделей.
Качественные проявления вызванной поляризации и магнитной вязкости среды на трансформантах кажущегося сопротивления могут проявляться как артефакты в виде проводящих или изолирующих слоев. Геология и геофизика, 2011; Геофизика, 2013.
Создано оригинальное программно-алгоритмическое обеспечение для моделирования переходной характеристики совмещенной индукционной установки в присутствии горизонтально-слоистой проводящей магнитовязкой среды. Установлено, что пласты магнитовязких
пород существенно влияют на переходные процессы. Показано, что учёт магнитовязких эффектов позволяет картировать распределение траппов, туфов и других геологических объектов, в том числе и в тех случаях, когда последние не отличаются по УЭС от
вмещающих их пород. Геология и геофизика, 2011; Геофизический журнал, 2012.
Созданы теоретико-методическая и модельная базы нового направления в интерпретации диаграмм каротажа, основанные на концепции совместной инверсии. При этом
используются данные геофизических и геолого-технологических исследований в скважинах, что даёт ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными подходами. Геофизические модели строятся с учётом особенностей гидродинамической обстановки
в прискважинной зоне, что существенно повышает точность и достоверность определения физических свойств коллекторов, а учёт фактора времени в развитии фильтрационных процессов и изменении физических свойств позволяет получить не статические,
а динамические модели. Зона проникновения рассматривается как источник важной информации о фильтрационно-емкостных характеристиках залежи. ФТПР, 2013.
Разработаны теоретические положения и предложена оригинальная концепция определения
характеристик нефтяных залежей на основе единой геофизической и гидродинамической модели. Геоэлектрические модели строятся с учётом особенностей гидродинамической обстановки и напряжённо-деформированного состояния в окрестности скважины и
могут изменяться со временем. Такая комплексная геофизико-геомеханическая и гидродинамическая модель прискважинной зоны обеспечивает более глубокий уровень понимания причинно-следственных связей между процессами двухфазной фильтрации жидкостей
в пористом нефтенасыщенном коллекторе и пространственно-временным распределением электропроводности. Разработаны алгоритмические и программные средства, которые позволяют воспроизводить эволюцию зоны проникновения, начиная с момента вскрытия
коллектора, и прогнозировать её характеристики при различных режимах бурения. Совместная инверсия диаграмм электрического (БКЗ) и высокочастотного электромагнитного (ВИКИЗ) каротажа на основе гидродинамически обоснованной модели повышает
достоверность определения характеристик нефтяного пласта. Доклады РАН, 2005.
Получено новое аналитическое приближение для описания вертикальной компоненты магнитного поля магнитного диполя на оси скважины, которое позволяет
проводить более быструю и достоверную обработку данных высокочастотного электромагнитного каротажа в значительно большем, чем традиционно используемый, диапазоне параметров среды. Установлено, что с его помощью можно пересчитывать в кажущиеся
сопротивления
Решена прямая задача высокочастотного электромагнитного каротажа для модели «проводящая скважина - пласт» с учётом влияния корпуса прибора и
конечных размеров индукционных датчиков. Установлено, что появление отрицательных значений разностей фаз может быть вызвано, во-первых, чередованием контрастных по удельным электрическим сопротивлениям пропластков
и острым углом между скважиной и границами пластов; во-вторых, пересечением скважиной тонких проводящих (0.02-0.1 Ом*м) пропластков. Решена прямая задача профилирования сильно проводящего тонкого пласта с учётом конечных
размеров индукционных датчиков. Геология и геофизика, 2012; Геология и геофизика, 2013.
Открыто новое направление исследований по взаимодействию электрического поля и поля динамической деформации в водонасыщенных
породах. Изучение процессов распространения продольных и поперечных волн в пористых породах, насыщенных минерализованными растворами различной концентрации, при протекании постоянного электрического тока показало, что основными
эффектами взаимодействия являются изменения скоростей распространения упругих волн, возникновение анизотропии и нелинейности упругих свойств. На этой основе разработан способ определения флюидонасыщения. Динамика сплошной среды, 2005.
Созданы высокоэффективные программно-алгоритмические средства моделирования диаграмм электрического и электромагнитного каротажа с использованием высокопроизводительных параллельных вычислений на графических процессорах. Получены
оценки производительности при расчётах диаграмм каротажа в осесимметричных геоэлектрических моделях при вычислениях на центральном процессоре (CPU) и графических картах (GPU). Показано, что при использовании GPU для вычислений удается
достичь увеличения производительности более чем на 1.5 порядка по сравнению с идентичными расчётами на CPU. Численное моделирование и сравнительный анализ диаграмм в моделях терригенных коллекторов нефтегазовых месторождений показал
высокую эффективность разработанного алгоритма. Полученные результаты открывают принципиальные возможности создания автоматизированных систем интерпретации следующего поколения для решения актуальных задач современной геоэлектрики.
Вычислительные технологии, 2008; Вычислительные технологии, 2013.
Методика обработки и интерпретация.
Предложены и экспериментально подтверждены
способы измерения, позволяющие разделить индукционную и поляризационную части сигнала при гальванических нестационарных зондированиях с помощью специального расположения элементов гальванической установки и привлечения данных индукционных
зондирований. Установлено, что при зондировании поляризующегося полупространства параллельной гальванической установкой для каждого фиксированного разноса существует положение приёмной линии с максимально ослабленным влиянием вызванной
поляризации (ВП). Таким образом, появляется возможность восстановления электрофизических характеристик проводящего разреза, за счёт использования метода пространственного разделения поляризационной и индукционной составляющих сигнала.
Эффективность интерпретации данных зондирований гальванической установкой с учётом ВП может быть увеличена за счёт использования данных индуктивных зондирований при построении стартовой модели для проводящего неполяризующегося разреза.
Геофизика, 2007.
Построена трёхмерная модель поверхности опорного электрического горизонта Тункинского рифта Байкальской рифтовой зоны. Для определения строения Тункинской межгорной впадины использованы архивные материалы вертикальных электрических
зондирований (ВЭЗ), полученные в 1950-х годах. Установлено, что Тункинская впадина состоит из двух глубоких прогибов, разделенных перемычкой, приподнятой относительно их дна примерно на 1 км. Геодинамика и тектонофизика, 2013.
Проведены экспериментальные исследования и проинтерпретированы данные глубинных МТЗ в эпицентральной зоне Алтайского (Чуйского) землетрясения 2003 г. Основной целью работ являлось определение текущих значений геоэлектрических
параметров среды. В комплекс входили магнитотеллурические (МТЗ), электромагнитные (ЗС) и электрические (ВЭЗ) зондирования. Алтайское (Чуйское) землетрясение: прогнозы, характеристики, последствия. Геодинамика и тектонофизика, 2013.
Проведена двух- и трёхмерная интерпретация полевых данных вертикальных электрических зондирований, полученных в сейсмоактивных регионах, позволившая не только уменьшить неоднозначность решения обратной задачи,
но и учесть основные тектонические особенности. Моделирование проводилось с использованием разработанного трёхмерного прямого моделирования. Получены количественные оценки ширины разломных зон и наклона сместителя
разлома. Уточнена трехмерная структура песчаного массива Бадар в Тункинской впадине Байкальской рифтовой зоны. Построены основные геоэлектрические модели Гусиноозерской депрессии (мезозойская структура Байкальской
рифтовой зоны). Геодинамика и тектонофизика, 2013.
Мониторинг анизотропии пород верхней части разреза в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения показал, что электрическая и сейсмическая анизотропии являются
наиболее достоверными параметрами, в которых отражается процесс геодинамического разуплотнения геологической среды. Геодинамика и тектонофизика, 2013.
Предложен оригинальный подход к описанию пространственного
распределения геоэлектрических параметров непрерывными функциями. На его основе создан эффективный алгоритм инверсии данных высокочастотных электромагнитных зондирований. Исходя из гидродинамических особенностей
формирования зоны проникновения, предложено описывать распределение электропроводности кубическими сплайнами. Основным преимуществом предложенного подхода является повышение разрешения при восстановлении пространственного
распределения электропроводности. Геология и геофизика, 2013.
Разработана методика, созданы программные средства определения параметров макроанизотропии (горизонтальное и вертикальное удельные электрические сопротивления)
тонкослоистых коллекторов путем автоматической инверсии диаграмм выскочастотного электромагнитного каротажа в наклонно-горизонтальных интервалах. Реализован алгоритм решения обратной задачи для коллектора, где тонкие прослои залегают согласно его кровле и подошве. При анализе практических диаграмм выявлены основные эффекты и сформулированы предпосылки, определяющие возможность извлечения информации о тонкослоистых структурах из данных выскочастотного электромагнитного каротажа. Геология нефти и газа, 2013.
На основе анализа данных бурения и многократного электрического и электромагнитного каротажа построена динамическая модель эволюции электрофизических характеристик прискважинной зоны. Выделены основные (активные и пассивные) стадии гидродинамического воздействия на коллектор. Впервые в интерпретационной схеме обработки каротажных данных одновременно учитывались геофизические наблюдения и технологические параметры бурения. Доклады ДАН, 2012.
По данным комплекса электрических и электромагнитных методов получены спектры (0.8-15 мГц) диэлектрической проницаемости пород баженовской свиты. Геология и геофизика, 2013.
Новые технологии.
Проведено натурное моделирование проявлений электросейсмического эффекта в трещиноватых горных породах полигона Ключи (Новосибирская область) с последовательной регистрацией прямых и преломленных на границе водонасыщенного пласта при действии постоянного электрического поля. Анализ времен регистрации максимума амплитуд Р и РРР волн и их АЧХ показал, что времена задержек между одноименными экстремумами увеличиваются пропорционально времени протекания электрического тока в породе или количеству электричества. Доминирующие частоты в спектре продольной волны при воздействии электрическим полем смещаются в сторону более высоких значений. Также при воздействии постоянного электрического тока на том же полигоне было зафиксировано изменение свойств среды, отраженное в данных георадиолокации. Характерная продолжительность процессов после включения тока - около 5 минут, восстановления среды после выключения - около 25 минут. Динамика сплошной среды, 2005.
Создана технология электромагнитного сканирования (ЭМС) на основе известного в электроразведке метода электромагнитного частотного индукционного зондирования (43), включающая аппаратуру, программное обеспечение и методику. Благодаря применению оригинального принципа измерения и выбору оптимальных геометрических параметров была достигнута беспрецедентно высокая помехоустойчивость в сочетании с высокой чувствительностью, что позволяет применять ЭМС в городских и индустриальных условиях. Способ и устройство для индукционного зондирования, 2013.
На основе анализа распределения плотности тока и магнитного поля в стенках обсадной колонны была предложена установка, состоящая из двух горизонтальных генераторных рамок и четырех вертикальных приемных, в которых индуцируемая ЭДС пропорциональна производной по времени радиальной компоненты магнитного поля. Наибольшая чувствительность ЭДС к магнитной проницаемости и к толщине стенки колонны наблюдается на поздних временах. Магнитная проницаемость влияет на ЭДС так же, как и уменьшение толщины стенки. Геология и геофизика, 2004.
