СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Рассматриваются структура и особенности программного комплекса для 3D-инверсий геофизических данных. Представленный программный комплекс ориентирован на решение прямых и обратных задач электроразведки и инженерной геофизики. Помимо параметров, определяющих физические свойства среды, программный комплекс позволяет восстанавливать и геометрические параметры геофизической модели: рельефы слоев и границы трехмерных включений. Включения могут иметь форму произвольных шестигранников или призм с основанием в виде многоугольника. Программный комплекс состоит из четырех основных подсистем: графического интерфейса, подсистем решения прямых и обратных задач и клиент-серверной части для выполнения расчетов на удаленных вычислительных узлах. Графический интерфейс состоит из ориентированных на специалиста-геофизика модулей пре- и постпроцессора, позволяющих описать задачу и представить результаты ее решения в удобных для пользователя терминах. Для решения прямых задач используется метод конечных элементов и технология разделения поля на нормальную и аномальную составляющие. При этом используются специальные методы дискретизации расчетной области, позволяющие учесть как сложную трехмерную структуру среды, так и наличие в расчетной области техногенных объектов (скважин). Для увеличения эффективности решения прямых задач используются несогласованные сетки с ячейками в виде произвольных шестигранников. Для геометрических параметров описаны способы эффективного вычисления производных (по этим параметрам), необходимых для решения обратных задач методом Гаусса–Ньютона. Главной идеей для эффективного вычисления производных является выделение влияния изменения значения параметра (используемого для вычисления значения обобщенной производной) на задачу. Описаны основные действия, выполняемые подсистемой решения обратных задач, и особенности, связанные с обработкой геометрических параметров.

1. A three-dimensional transient electromagnetic data inversion method based on a time-frequency transformation / Y. Yang, X. Wang, X. Liu, X. Mi, L. Mao // Applied Geophysics. – 2020. – Vol. 17, iss. 3. – P. 361–376.

2. Um E., Kim J., Wilt M. 3D borehole-to-surface and surface electromagnetic modeling and inversion in the presence of steel infrastructure // Geophysics. – 2020. – Vol. 85, iss. 5. – P. E139–E152.

3. 3D electromagnetic modelling and inversion: a case for open source / D.W. Oldenburg, L.J. Heagy, S. Kang, R. Cockett // Exploration Geophysics. – 2020. – Vol. 51, iss. 1. – P. 25–37.

4. Tseng H., Lee K., Becker A. 3D interpretation of electromagnetic data using a modified extended Born approximation // Geophysics. – 2003. – Vol. 68, iss. 1. – P. 127–137.

5. Zhang Z. 3D resistivity mapping of airborne EM data // Geophysics. – 2003. – Vol. 68, iss. 6. – P. 1896–1905.

6. Three-dimensional inversion of airborne data with applications for detecting elongated subvertical bodies overlapped by an inhomogeneous conductive layer with topography / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, D.S. Kiselev, A.M. Grif, Y.I. Koshkina, A.P. Sivenkova // Geophysical Prospecting. – 2020. – Vol. 68, iss. 7. – P. 2217–2253. – DOI: 10.1111/1365-2478.12979.

7. 3D geological structure inversion from Noddy-generated magnetic data using deep learning methods / J. Guo, Y. Li, M.W. Jessell, J. Giraud, C. Li, L. Wu, F. Li, S. Liu // Computers and Geosciences. – 2021. – Vol. 149. – Art. 104701.

8. Finite element solution to 3-D airborne time-domain electromagnetic problems in complex geological media using non-conforming hexahedral meshes / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, D.S. Kiselev, Y.I. Koshkina // Journal of Applied Geophysics. – 2020. – Vol. 172. – Art. 103911. – DOI: 10.1016/j.jappgeo.2019.103911.

9. Finite-element solution to multidimensional multisource electromagnetic problems in the frequency domain using non-conforming meshes / Y.G. Soloveichik, M.G. Persova, P.A. Domnikov, Y.I. Koshkina, D.V. Vagin // Geophysical Journal International. – 2018. – Vol. 212, iss. 3. – P. 2159–2193. – DOI: 10.1093/gji/ggx530.

10. Numerical scheme for modelling the electromagnetic field in airborne electromagnetic survey taking into account follow currents in transmitter loop / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, Y.I. Koshkina, E.I. Simon // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2018): труды 14 международной конференции, Новосибирск, 2–6 октября 2018 г. – Новосибирск, 2018. – Т. 1, ч. 4. – С. 216–221.

11. 3-D modelling of marine electromagnetic technologies taking into account induced polarization / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, Y.I. Koshkina, M.G. Tokareva // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2018): труды 14 международной конференции, Новосибирск, 2–6 октября 2018 г. – Новосибирск, 2018. – Т. 1, ч. 4. – С. 222–225.

12. Parallel solution of 3D forward and inverse problems of airborne electromagnetic survey / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, D.S. Kiselev, O.S. Trubacheva, N.S. Kondratyeva // 14 International Forum on Strategic Technology (IFOST 2019). – Tomsk, Russia, 2019. – P. 193–196.

13. Intelligent scheduler for solution of forward and inverse geoelectrical problems / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, Y.I. Koshkina, O.S. Trubacheva, D.V. Vagin, P. Domnikov // 11 International Forum on Strategic Technology (IFOST 2016). – Novosibirsk, Russia, 2016. – Pt. 1. – P. 401–405. – DOI: 14.1109/IFOST.2016.7884139.

14. Oil production optimization based on the finite-element simulation of the multi-phase flow in porous media and inverse problem solution / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, A.M. Grif, I.I. Patrushev, A.S. Ovchinnikova // GeoBaikal 2020. – Irkutsk, Russia, 2020. – P. 1–6. – DOI: 10.3997/2214-4609.202052021.

15. An approach to the geometric 3D inversion of airborne EM data for detection and geometrization of local targets overlapped by laterally inhomogeneous layers / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, D.S. Kiselev, A.P. Sivenkova, Y.I. Koshkina // Engineering and Mining Geophysics 2020. – Perm, Russia, 2020. – P. 90. – DOI: 10.3997/2214-4609.202051090.

16. The approaches to geometric EM 3-D inversion with consideration for IP effect in survey with electric lines / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, O.S. Trubacheva, D.V. Vagin, D.S. Kiselev, A.P. Sivenkova, Y.I. Koshkina // GeoBaikal 2020. – Irkutsk, Russia, 2020. – P. 1–6. – DOI: 10.3997/2214-4609.202052022.

17. Approach to multidimensional geometric inversion of data obtained by multi-spacing TEM soundings / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, Y.I. Koshkina // GeoBaikal 2016. – Irkutsk, Russia, 2016. – P. 202–206. – DOI: 10.3997/2214-4609.201601697.

18. Geometrical nonlinear 3D inversion of airborne time domain EM data / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, Y.I. Koshkina, D.V. Vagin, O.S. Trubacheva // Near Surface Geoscience 2016 – First Conference on Geophysics for Mineral Exploration and Mining. Extended abstract. – Barcelona, 2016. – DOI: 10.3997/2214-4609.201602114.