Применение метода видеотепловизионной генерализации

Опытными работами Института аэрокосмического приборостроения с применением технологии МВТГМ (метод видеотепловизионной генерализации Мухамадярова) доказано, что дальний ИК-диапазон (7,5÷13,5 мкм) позволяет зондировать глубинную структуру термодинамического поля. В результате практически реализуется эффект дистанционного геофизического зондирования. Решаются задачи:

прогнозная оценка территорий на наличие углеводородного сырья;
поиск и разведка перспективных месторождений стратегически важного сырья;
поиск и оценка запасов подземных вод;
создание карт современной неотектоники на основе структурно-геологического дешифрования.

Конечными результатами обработки ИК-тепловых видеосцен являются:

новые информационные показатели: прогнозные оценки, новые закономерности;
геотермические аномалии: относительно «холодные» и «теплые» - оконтуренные как в плане, так и в разрезе;
геодинамические аномалии: зоны сжатия и растяжения, влияющие на фильтрационные параметры – оконтуренные как в плане, так и в разрезе;
аномалии водонасыщенности горных массивов;
флюидопроницаемые зоны, флюидизированные разломы, «трубы», зоны водообмена, места нагрузки подземных вод, безамплитудные зоны дезинтеграции пород;
направленность конвективных теплопотоков – нисходящая, восходящая;
картированные структуры не только открытые, но и глубинные, – это в основном блоковые и линейные морфоструктуры;
картированные микроамплитудные блоковоразрывные структуры, новейшие деформации большого радиуса кривизны, местные деформации, разрывы, флексуры, определяющие условия миграции и кумуляции флюидов в продуктивных осадочных комплексах;
детализация морфологии поднятий по перспективным горизонтам осадочного чехла;
неотектоническая активность структур;
гидродинамические связи блоков;
горные массивы, различающиеся по теплопроводности, теплоемкости и тепловой инерции;
изменчивость фильтрационно-коллекторских свойств горизонтов;
нефтегазоперспективные термодинамические ситуации на поисковых площадях;
составление многоуровневых срезов термодинамического поля плитного комплекса в помощь построению трехмерных геомиграционных моделей флюидных бассейнов и месторождений (флюидогеодинамическая 3D модель);
проектирование сейсморазведки, опорно-параметрического и поискового бурения на базе предварительных флюидогеодинамических моделей;
обоснование заложения скважин на месторождениях;
инженерно-геологические неоднородности;
тепловой режим нефтепромыслового и промышленного оборудования;
обнаружение утечек в нефте- и газопроводах, теплотрассах, водоводах;
контроль за недроиспользованием.

Актуальность внедрения технологии использования многоуровневого ИК-теплового зондирования при поисках, разведке и эксплуатации месторождений УВ сырья на такой неоднородно освоенной территории как Татарстан, Башкортостан, Пермская область, Западная и Восточная Сибирь [3÷8] и др. определяется необходимостью развития интегрированной георазведки на основе системы космос-воздух-земля-скважина и методов комплексного системного анализа. МВТГМ входит в первые звенья этой системы.

Универсальный мониторинговый комплекс УМК – ДП-3 на базе дирижабля ДП-3 обеспечивает решение задач в интересах многих потребителей. На основе технологии МВТГМ с использованием видеотепловизионных снимков, получаемых УМК–ДП-3, помимо задач геотермического зондирования нефтегазоносных бассейнов и месторождений решается широкий спектр задач в ряде других областей хозяйственно-производственной и социальной деятельности:

Эксплуатация трубопроводного транспорта

Обзорная тепловизионная съемка трубопроводов с высоты Н=3 км при масштабе съемки 1:200, 1:1000, 1:2000 и пространственном разрешении 10-30 см позволяет:

произвести картирование трубопровода с определением взаиморасположения отдельных ниток трубопровода;
определить месторасположение разломов Земли и мест пересечения с ними трубопроводов;
определить места и степень активизации мерзлотных, эрозийных, оползневых и обводняющих процессов;
обнаружить места утечек нефтепродуктов с вероятностью 0,7-0,8;
определить места нарушения изоляционного покрытия трубопроводов;
оценить техническое состояние накопительных резервуаров.

Детальная тепловизионная съемка с высоты Н=500 м. при масштабе съемки 1:50, 1:100, 1:500 и пространственном разрешении 1,5-5 см позволяет:

определить степень нарушения изоляционного покрытия трубопроводов;
повысить вероятность обнаружения мест утечек нефтепродуктов до 0,8-0,9;
определить места коррозийной активности грунтов, крыш резервуаров и нарушения конструкционных прочностных характеристик;
определить состояние переходов трубопроводов через естественные и искусственные препятствия.

Сверхдетальная тепловизионная съемка трубопровода с высот 50-200 м при масштабе съемки 1:1, 1:10, 1:50 и пространственном разрешении 0,5-1 см позволяет:

определить возможные области возникновения высоких уровней напряженно-деформированного состояния трубопроводов;
определить возможные области стресс-коррозийно-механического разрушения трубопроводов и накопительных резервуаров;
определить влияние разломов Земли, карстовых пещер, эрозийных процессов и процессов обвалования на напряженно-деформированное состояние трубопроводов;
определить места потери продольной устойчивости трубопроводов: просадка или всплытие (вспучивание), арки, гофры и т.д.;
определить места изменения геометрических размеров труб – деформации: овальности, вмятины, арки, гофры и т.д.;
определить места температурных изменений трубопроводов, связанные с переходом геолого-геоморфологических уровней (коренной берег-пойма и т.п.), контрастных местностей (мерзлое-теплое, болото-сухой участок), водостоки и т.д.

Транспортные магистрали и сооружения

картирование железнодорожных путей и комплекса инженерных сооружений с обнаружением и оценкой размеров нарушений балластного слоя, земляного полотна и дренажной сети;
обнаружение и оценка степени активизации коррозионных, мерзлотных, эрозионных, оползневых и обводняющих процессов в местах нахождения железнодорожных мостов и дорог;
обнаружение и оценка размеров оползней, усадок, выбоин, карстовых пустот, и размывов земляного полотна, путепроводов, мостов и тоннелей;
оценка состояния защитного покрытия откосов, влияния грунтовых вод, прилегающих к земляному полотну, путепроводам, мостам и тоннелям;
диагностика рельсов, опор и пролетных строений мостов в статике и динамике (без нагрузки и с нагрузкой) на предмет обнаружения напряженно-деформированного состояния;
определение мест и величины стока электричества на высоковольтных изоляторах, в трансформаторах, в масляных выключателях и местах контактной ветви;
контроль эффективности ремонтных и профилактических работ;
обнаружение и оценка возможных нарушений целостности инженерных сооружений, земляного полотна, путепроводов, мостов и тоннелей, вызванных геологическими разломами.

Электро-энергетический комплекс

картирование и оценка технического состояния инженерных сооружений энергетического комплекса (гидроэлектростанций, тепловых и атомных и других электростанций, высоковольтных ЛЭП);
картирование и оценка технического состояния сети высоковольтной ЛЭП;
определение месторасположения геологических разломов в районе инженерных сооружений энергетического комплекса;
определение места и степени активизации мерзлотных, эрозийных, оползневых и обводняющих процессов в районе инженерных сооружений энергетического комплекса;
определение места и величины стока электричества на высоковольтных изоляторах;
определение технического состояния трансформаторов, масляных выключателей и контактных сетей;
определение возможных областей возникновения высоких уровней напряженно-деформированного состояния гидротехнических и энергетических объектов;
определение влияния разломов Земли, карстовых пещер, эрозийных процессов и процессов обвалования на напряженно-деформированное состояние гидротехнических и энергетических объектов.

Городское хозяйство

картирование месторасположения зданий, дорог, водоводов, теплотрасс, подземных коммуникаций, линий высоковольтной передачи и т.д. (обзорная съемка);
определение местоположения и диагностика состояния подземных тепловых сетей и водоканалов с выделением аварийных и предаварийных участков;
обнаружение мест утечек воды из водоводов и водоканалов;
обнаружение мест утечки тепла из тепловых магистралей, зданий гражданского и промышленного назначения и оценка их объемов;
контроль эффективности ремонтных и профилактических работ;
обнаружение оползней, провалов дорог и зданий, карстовых и аналогичных пустот;
обнаружение и оценка возможных разрушений зданий и дорог, вызванных геологическими разломами;
обнаружение мест повреждений линий электропередач высокого напряжения;
определение мест и величины стока электричества на высоковольтных изоляторах, в трансформаторах, в масляных выключателях и местах контактной ветви;
оценка технического состояния мостов, путепроводов и транспортных развязок;
анализ состояния канализационной системы;
выявление участков подземного самовозгорания на полигонах по захоронению отходов;
выявление участков сбросов коммунальных и промышленных вод в реки и водоемы;
картирование месторасположения зданий, дорог, водоводов, теплотрасс, подземных коммуникаций, линий высоковольтной передачи и т.д.;
обнаружение мест утечек воды из водоводов и водоканалов;
обнаружение мест утечки тепла из тепловых магистралей, зданий гражданского и промышленного назначения и оценка их объемов;
контроль эффективности ремонтных и профилактических работ;
обнаружение оползней, провалов дорог и зданий, карстовых и аналогичных пустот;
обнаружение и оценка возможных разрушений зданий и дорог, вызванных геологическими разломами;
обнаружение мест поврежденний линий электропередач высокого напряжения;
определение мест и величины стока электричества на высоковольтных изоляторах, в трансформаторах, в масляных выключателях и местах контактной ветви;
оценка технического состояния мостов, путепроводов и транспортных развязок.

Строительство

выявление наиболее сейсмоопасных зон и прогнозная оценка риска размещения техногенных объектов.
создание современной цифровой картографической основы территорий;
комплексный анализ развития территорий;
оперативная корректировка отдельных цифровых тематических слоёв и поддержание картографической информации на современном уровне;
обнаружение оползней, карстовых пещер;
определение особенностей строения верхней части осадочного чехла;
решение оптимизационных и управленческих задач (выбор площадок под застройку, определение страховых рисков при размещении объектов на конкретных территориях, оценка стоимости жилья в зависимости от комфортности жизнедеятельности и т. д);
предоставление различных сценариев развития территории в зависимости от вариантов экономического развития и экологической ситуации;
получение информации о рельефе территории и его изменениях в процессе освоения территории;
отслеживание изменений земельной собственности.

Прогноз, предупреждение техногенных и природных катастроф

мониторинг и контроль опасных атропогенных объектов (нефтегазодобывающие и перерабатывающие объекты ТЭК, АЭС, гидротехнические сооружения, плотины, магистральные трубопроводы и др.);
прогноз возникновения и развития опасных процессов природного и техногенного происхождения (наводнения, оползни, сели, подтопления, карстовые пустоты);
выявление потенциально аварийных участков территорий;
оценка последствий разрушений для определения причиненных ущербов.

Экологический контроль

мониторинг и контроль состояния окружающей природной среды (природные и природно-антропогенные комплексы, экосистемы различного ранга);
выявление границ и глубин залегания свалок и полигонов твердых бытовых отходов;
определение толщины и состояния ледяных покровов акваторий и снежных покровов земной поверхности;
исследование водоносных слоев;
мониторинг континентального шельфа, внутренних морей, месторождений полезных ископаемых, экологического состояния портовых сооружений, буровых установок (в т. ч. на платформах), нефтеналивных терминалов и др.;
контроль в области природоохранной и лицензионной деятельности (несанкционированные рубки, застройки водоохранных зон и т.д.);
выявление мест скрытого выведения сточных вод в проточные и замкнутые водоемы.