USD 64.4888

-0.14

EUR 71.9631

-0.28

BRENT 72.14

+0.09

AИ-92 41.76

0

AИ-95 45.15

+0.01

AИ-98 50.05

-0.01

ДТ 46.16

0

2 мин
21

Численное моделирование распространения сейсмических волн в присутствии газовых карманов в зоне Арктического шельфа

Зона Арктического шельфа — крайне важный регион для Российской Федерации, так как там содержится значительное количество нефтегазовых месторождений. Часто вблизи поверхности морского дна расположены залежи приповерхностного газа [1]. Приповерхностный газ (или газовый карман) — залежь свободного газа с аномально высоким пластовым давлением. Газовые карманы изолированы от внешних грунтов, но при их случайном вскрытии, в связи с повышенным пластовым давлением, газ начинает распространяться в пространстве с течением времени. Самопроизвольные выбросы газа случаются крайне редко. Но в процессе бурения скважины может произойти случайное вскрытие газовых карманов, в результате которого выброс газа повлечет за собой тяжелые последствия, вплоть до полного уничтожения буровых установок, судов и гибели людей. Для предотвращения подобных выбросов и своевременного принятия мер по минимизации ущерба от таких явлений, проводится сейсмический мониторинг территории водного пространства, содержащей газовые карманы. Перед мониторингом целесообразно провести численное моделирование распространения сейсмических волн сквозь слоистую структуру грунта с присутствующими газовыми карманами с течением времени. В данной работе приведены результаты моделирования распространения сейсмических волн сквозь  геологические газонасыщенные среды с помощью сеточно-характеристического метода в течение 4-х лет.

Метод расчета

В данной работе использовались системы уравнений для линейно-упругой и акустической среды [2].

В расчетах использовался сеточно-характеристический метод [3], который позволяет строить корректные численные алгоритмы при расчете точек на границах, а также точек, которые лежат на поверхностях раздела двух сред с разными плотностями. Модели считались с помощью схемы Русанова 3-го порядка точности.

 

Результаты численного моделирования

Моделировалось распространение сейсмических волн сквозь слоистую структуру грунта для двумерного случая. Базовая модель состояла из 9 геологических слоев: воды, ила, трех слоев влагонасыщенного песка, трех слоев глины и нефтесодержащего слоя. Модели для 2-го, 3-го и 4-го года расчета дополнительно включали в себя газовые карманы. Схематичное изображение 4-х моделей представлено на рис. 1.

4.png

На рис.2 изображена волновая картина в момент времени 0,65 с. для модели 3-го года расчета. Хорошо видны волновые отражения от различных геологических слоев и газовых карманов.

5.jpg

Рис. 2. Волновая картина для модели 3-го года при t = 0,65 с.

На рис. 3 представлены разности волновых картин для 2-го, 3-го и 4-го года расчета с 1-м годом. Данные разности представляют собой отражения непосредственно от газовых карманов. На волновых картинах из рис. 3 сейсмические отражения от газовых карманов приближаются к поверхности воды на 4-й года расчета (рис. 3в), что грозит скорым выбросом газа в атмосферу. Следует предпринять дальнейшие меры по избежанию разрушительных последствий от такого выброса.


6.jpg

а) 2(2-1) год расчета, t = 0,7 сек.

7.jpg

б) 3(3-1) год расчета, t = 0,5 сек

8.jpg

в) 4(4-1) год расчета, t = 0,4 сек.

Рис. 3.  Волновые картины сейсмических откликов от газовых карманов.

Выводы

Было проведено моделирование распространения сейсмических волн сквозь слоистую структуру грунта области газонасыщенного песка с течением времени. Получены волновые картины откликов от различных геологических слоев. Показано приближение газонасыщенных осадков к поверхности водного пространства на 4-й год расчета, что грозит скорым выбросом газа в атмосферу. Результаты моделирования показывают хорошую согласованность с реальными исследованиями на акватории Мирового океана. Данный метод расчета распространения сейсмических волн через газонасыщенные породы может быть в дальнейшем использован перед проведением реальных геологоразведочных работ на акватории Мирового океана с целью своевременного принятия мер во избежание выбросов газа в атмосферу.

 

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-01-00001 а.