Геофизические исследования: статья

ТРАНСФОРМАЦИЯ ДАННЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ В КАЖУЩИЕСЯ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ЗАДАЧИ МОНИТОРИНГА КРИОЛИТОЗОНЫ
М.Н. Никитенко, И.А. Бредихин, И.В. Михайлов, А.А. Федосеев
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН
Журнал: Геофизические исследования
Том: 25
Номер: 2
Год: 2024
Страницы: 65-78
УДК: 550.837, 551.34, 504.064.3
DOI: 10.21455/gr2024.2-4
Ключевые слова: импульсное зондирование, электромагнитный мониторинг, экологическая геофизика, криолитозона, кажущееся электросопротивление, трансформация сигнала.
Аннотация: В связи с происходящими глобальными климатическими изменениями, своевременное изучение объектов криолитозоны чрезвычайно важно для предотвращения потенциальных природных и техногенных катастроф. Широко применяются для исследования толщ многолетнемёрзлых пород и геофизические методы. Трансформация данных зондирований в кажущиеся удельные электросопротивления (УЭС) – стандартная процедура для электромагнитных методов изучения геологической среды, позволяющая оперативно получать общую информацию о её строении. Рассматриваемая в статье система измерений импульсного электромагнитного мони-торинга криолитозоны представляет собой наборы источников и приёмников поля, смонтированных внутри непроводящих корпусов и погружённых в две разные скважины. Предлагается способ преобразования данных импульсных зондирований в кажущиеся УЭС для всех времён регистрации. В основе алгоритма трансформации лежит подбор такого УЭС однородного проводящего полупространства, чтобы сигнал для этого УЭС соответствовал измеренному сигналу. Для создания алгоритма изучено поведение сигналов и построены их трансформации в полупространствах с произвольным УЭС. Приведены примеры определения кажущихся УЭС в моделях оттаивания верхнего слоя мёрзлых пород для разных расстояний между скважинами. Показано, что на ранних временах, где сигнал возрастает до своего максимального значения и становится измеримым, кажущиеся УЭС качественно описывают геоэлектрическую модель, при этом УЭС оттаявшего слоя определяется точно. Полученные кажущиеся УЭС необходимы для понимания, насколько глубоко произошло оттаивание, также они позволяют построить достоверную стартовую модель для последу-ющей инверсии данных импульсных зондирований с точной пространственной локализацией границы между мёрзлыми и оттаявшими породами.
Список литературы: Бухтияров Д.А., Глинских В.Н. Предварительные результаты мониторинга состояния гли-нистых грунтов при помощи установки импульсного электромагнитного зондирования // Геофизические технологии. 2022. № 2. С.44–64. DOI: 10.18303/2619-1563-2022-2-44

Волкомирская Л.Б., Гулевич О.А., Ляхов Г.А., Резников А.Е. Георадиолокация больших глубин // Журнал радиоэлектроники. 2019. № 4. С.1–15. DOI: 10.30898/1684-1719.2019.4.6

Гареев Р.М., Кубарев П.Н., Петрова Г.И., Терновская И.А., Боровский М.Я., Шакуро С.В. Эколого-геофизический мониторинг окружающей среды при разработке сверхвязкой нефти // Георесурсы. 2015. № 4(63). С.39–43. DOI: 10.18599/grs.63.4.23

Едемский Д.Е., Тумской В.Е., Овсюченко А.Н. Георадиолокационное зондирование отложений в пределах деградирующего полигонального микрорельефа в Арктике // Крио-сфера Земли. 2021. Т. 25, № 5. С.55–69. DOI: 10.15372/KZ20210506

Кауфман А.А., Морозова Г.М. Теоретические основы метода зондирований становлением поля в ближней зоне. Новосибирск: Наука, 1970. 123 с.

Лебедева Л.С., Баишев Н.Е., Павлова Н.А., Ефремов В.С., Огонеров В.В., Тарбеева А.М. Температура пород в слое годовых теплооборотов в районе распространения надмерзлотных таликов в Центральной Якутии // Криосфера Земли. 2023. Т. 27, № 2. C.3–15. DOI: 10.15372/

KZ20230201

Литвинцев В.С., Усиков В.И., Озарян Ю.А., Алексеев В.С. Метод дистанционного зондирования Земли в составе работ по оценке объемов техногенного сырья и экологической обстановки при эксплуатации россыпей // Георесурсы. 2021. Т. 23, № 4. С.116–123. DOI: 10.18599/

grs.2021.4.13

Михайлов И.В., Нечаев О.В., Глинских В.Н., Никитенко М.Н., Федосеев А.А. Численное моделирование сигналов импульсного электромагнитного межскважинного мониторинга многолетнемёрзлых пород под основаниями промышленных объектов // Геофизические исследования. 2023. Т. 24, № 3. С.87–102.

Моисеенко Т.И., Базова М.М. Эволюция арктических озер после снижения выпадений кис-лот и в условиях потепления климата // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 506, № 2. С.282–286. DOI: 10.31857/S2686739722601259

Нерадовский Л.Г. Упрощенный подход изучения мерзлых грунтов методом дистанционного электромагнитного зондирования // Геофизика. 2017. № 2. С.79–87.

Никитенко М.Н. Преобразования сигналов импульсных электромагнитных зондирований в частотную область для быстрой инверсии данных // Геофизические технологии. 2022. № 2. С.15–29. DOI: 10.18303/2619-1563-2022-2-15.

Никитенко М.Н., Глинских В.Н., Горносталев Д.И. Математическое обоснование импульсных электромагнитных зондирований для новых задач нефтепромысловой геофизики // Сибирский журнал вычислительной математики. 2021. Т. 24, № 2. С.179–192. DOI: 10.15372/SJNM20210205

Никитенко М.Н., Глинских В.Н., Михайлов И.В., Федосеев А.А. Математическое модели-рование сигналов импульсного электромагнитного зондирования для мониторинга со-стояния многолетнемерзлых пород // Геология и геофизика. 2023. Т. 64, № 4. С.591–600. DOI: 10.15372/GiG2022132

Панькова Д.С., Оленченко В.В., Цибизов Л.В., Камнев Я.К., Шеин А.Н., Синицкий А.И. Строение многолетнемерзлой толщи в пределах стационара Парисенто (п-ов Гыдан) по геофизическим данным // Криосфера Земли. 2020. Т. 24, № 2. С.52–67. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-2(52-67)

Туренко С.К., Дружинина К.В. О системном подходе к повышению эффективности исследований объектов криолитозоны геофизическими методами // Нефть и газ. 2018. № 2. С.27–31. DOI: 10.31660/0445-0108-2018-2-27-31

Федорова Л.Л., Федоров М.П., Куляндин Г.А., Саввин Д.В. Георадиолокационные исследования оттайкимерзлых горных пород в лабораторных условиях // Горный информаци-онно-аналитический бюллетень. 2021. № 5. С.99–111. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_5_0_99

Хрусталев Л.Н., Хилимонюк В.З. Прогноз аварийной ситуации по данным температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов вблизи подземного нефтепровода // Крио-сфера Земли. 2022. Т.26, № 3. С.12–20. DOI: 10.15372/KZ20220302

Чеверев В.Г., Брушков А.В., Сафронов Е.В., Кайнов Ю.А., Федотов А.Л. Результаты физического моделирования промерзания пучинистого грунта // Криосфера Земли. 2023. Т. 27, № 1. С.13–22. DOI: 10.15372/KZ20230102

Шехтман Г.А., Кузнецов В.М., Горбачев С.В., Жуков А.П. Решение методических и геологических задач методом ВСП в условиях вечной мерзлоты // Геофизика. 2019. № 6. С.76–84.

Bartsch A., Strozzi T., Nitze I. Permafrost monitoring from space // Surveys in Geophysics. 2023. V. 44. P.1579–1613. DOI: 10.1007/s10712-023-09770-3

Cunningham K., Hatfield M., Pericon L.S. Unmanned aircraft systems for geotechnical monitor-ing of pipelines in the Arctic // The Arctic Technology Conference: proceedings. Copenha-gen, Denmark, March 23–25, 2015. 2015. OTC-25582-MS. 7 p. DOI: 10.4043/25582-MS

Glinskikh V., Nechaev O., Mikhaylov I., Danilovskiy K., Olenchenko V. Pulsed electromagnetic cross-well exploration for monitoring permafrost and examining the processes of its geocry-ological changes // Geosciences. 2021. V. 11, N 2. P.1–15. DOI: 10.3390/geosciences11020060