Автор: Гайнанов Валерий Гарифьянович
Название работы: Разработка компьютеризованной технологии одноканальных и многоканальных сейсмоакустических исследований на акваториях
|
Присвоенная ученая степень: доктор технических наук
Специальность: 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
Оппонент:
доктор технических наук Гогоненков Георгий Николаевич;
ст. научный сотрудник доктор технических наук Кондратьев Игорь Константинович;
доктор технических наук Гуленко Владимир Иванович;
Место защиты:
Дата защиты: 2009
Издательство: Москва
Количество страниц:
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы.
Введение
Глава 1. Сейсмоакустическое профилирование на акваториях история и современное состояние.
Глава 2. Разработка и совершенствование приемно-регистрирующих систем для сейсмоакустического профилирования на акваториях.
Глава 3. Исследование эффективности способов цифровой обработки сейсмоакустических данных и разработка новых способов.
Глава 4. Расчет систем наблюдений и исследование эффективности многоканального сейсмоакустического профилирования на модельных и полевых примерах.
Глава 5. Технологии сейсмоакустических исследований на примерах решения региональных и инженерно-геологических задач.
Заключение.
Список основных публикаций по теме диссертации.
|
Реферат:
Актуальность темы. Сокращение запасов полезных ископаемых, в особенности нефти и газа, на суше ведет к расширению их разведки и добычи на акваториях морей и океанов. Для этого
сооружаются крупные, в то же время аварийно опасные объекты: буровые платформы, подводные газопроводы, портовые сооружения. Эти проекты требуют серьезного инженерно-геологического
обоснования, и не последнюю роль в этом играет метод сейсмоакустического профилирования, который позволяет изучать геологический разрез на требуемую для этих целей глубину
с достаточно высокой детальностью. Метод широко используется также при региональных геологических исследованиях и геокартировании.
Повышение эффективности сейсмоакустического профилирования означает увеличение глубинности и разрешающей способности исследований, получение дополнительной информации по физико-механическим
свойствам и литологии отложений, достоверного выделения зон повышенной опасности, таких как газонасыщенные отложения, грунты низкой несущей способности и т.д. Однако довольно
долгое время первоначальная технология работ одноканальная система наблюдений с получением временного разреза непосредственно в процессе профилирования оставалась неизменной,
что тормозило дальнейшее развитие метода.
Успехи электроники и цифровой техники обеспечили возможность цифровой регистрации и обработки данных сейсмоакустического профилирования. Это повысило качество и надежность
получаемой информации, создало условия для реализации более сложных систем наблюдений.
Так как цифровая обработка и многоканальные наблюдения в сейсморазведке начали применяться гораздо раньше, чем в сейсмоакустическом профилировании, то казалось, что эти технологии
могут быть перенесены и на сейсмоакустическое профилирование. Однако практика показала, что механический перенос способов цифровой обработки данных, разработанных для сейсморазведки,
и переход к многоканальным наблюдениям, в сейсмоакустическом профилировании очень часто не дают желаемого эффекта. Причины неудач могли быть как в специфике технологии сейсмоакустического
профилирования, так и в особенностях строения изучаемой этим методом верхней части разреза. Поэтому потребовались теоретические и экспериментальные исследования с целью установления
границ применимости традиционных способов цифровой обработки к сейсмоакустическим данным, их усовершенствования и разработки новых способов. Необходим был также анализ и расчет
систем многоканальных сейсмоакустических наблюдений и оценка их реальных возможностей.
Целью работы является теоретическое обоснование, разработка и совершенствование технических средств, технологии полевых исследований и способов обработки данных сейсмоакустического
профилирования на акваториях, направленные на повышение разрешающей способности и глубинности исследований, надежности и качества получаемых данных.
Задачи исследований
1. Разработка и совершенствование компьютеризованных цифровых регистрирующих комплексов для качественной записи данных сейсмоакустического профилирования в широком частотном
и динамическом диапазонах, обеспечивающих реализацию как одноканальных, так и многоканальных систем наблюдений, а также одновременную работу с источиками разных типов.
2. Теоретическое обоснование и практическая реализация новых методических приемов наблюдений при сейсмоакустических исследованиях на акваториях, повышающих информативность
и надежность получаемых данных.
3. Разработка алгоритмов и программ для обработки сейсмоакустических данных с целью повышения разрешающей способности и глубинности исследований, для повышения информативности
исследований путем использования кинематических и динамических параметров сигнала.
4. Внедрение разработанных технических средств, методических приемов и способов обработки в практику научно-исследовательских и производственных работ при решении инженерно-геологических,
региональных и других задач.
Научная новизна
1. На основании теоретических и экспериментальных исследований, а также обобщения опубликованной информации, сформулированы требования к компьютеризованным аппаратурным комплексам
для одноканального и многоканального сейсмоакустического профилирования.
2. Созданы технические средства и программное обеспечение для одноканального и многоканального сейсмоакустического профилирования на акваториях с одновременным использованием
двух типов источников - спаркера и пьезоэлектрической антенны или спаркера и бумера.
3. Впервые проведены теоретические и экспериментальные исследования многоканальных систем наблюдений для сейсмоакустического профилирования на мелководье с использованием
различных типов источников, проанализированы возможности и ограничения таких систем для подавления основных типов помех и определения скорости волн в среде.
4. Исследованы возможности ряда известных способов цифровой обработки применительно к сейсмоакустическим данным, разработаны новые оригинальные способы обработки, повышающие
эффективность исследований при проведении работ в сложных сейсмогеологических и погодных условиях.
5. Разработана технология оценки литологических и физико-механических характеристик отложений с использованием кинематических и динамических параметров сейсмоакустических
записей, выявлены наиболее информативные для этих целей параметры.
6. Доказана на практических примерах эффективность разработанной технологии проведения полевых работ и обработки данных сейсмоакустического профилирования для повышения разрешающей
способности и глубинности исследований, для оценки физико-механических характеристик отложений, литологии, газонасыщенности.
Основные защищаемые положения
1. Компьютеризованные регистрирующие системы для одноканального и многоканального сейсмоакустического профилирования, в том числе с одновременным использованием двух типов
источников, существенно повышают эффективность исследований на акваториях, сокращают время и стоймость работ.
2. Технология многоканальных наблюдений увеличивает глубинность сейсмоакустического профилирования на мелководных акваториях и повышает точность построения разрезов, позволяет
определять сейсмические скорости и оценивать физико-механические характеристики отложений.
3. Способ обработки данных, позволяющий избавиться от специфических помех, возникающих при сейсмоакустическом профилировании в условиях волнения моря, обеспечивает получение
высококачественных временных разрезов даже при неблагоприятных погодных условиях.
4. Усовершенствованный способ подавления многократных волн по Бакусу позволяет повысить степень подавления многократных волн и устойчивость работы процедуры в применении к
сейсмоакустическим материалам, полученным на мелководье.
5. Технология обработки с комплексным использованием кинематических и динамических параметров сейсмоакустических данных позволяет оценивать литологические и физико-механические
характеристики, газонасыщенность отложений.
Практическая значимость
1. Разработанные и изготовленные под руководством и при непосредственном участии автора компьютеризованные аппаратурные комплексы для одноканального и многоканального сейсмоакустического
профилирования используются в ряде научно-исследовательских и производственных организаций в нашей стране (ИО РАН, ВСЕГЕИ, МГУ, ТОИ ДВО РАН, ГЕОХИ РАН) и за рубежом (Ханойский
океанографический институт, Геофизическая экспедиция Министерства природных ресурсов - Вьетнам, Стамбульский университет - Турция, Фундаментпроект - Украина).
2. Способы обработки данных реализованы в программных комплексах для обработки сейсмоакустических данных, которые используются в перечисленных выше организациях.
3. Расчетные соотношения и результаты анализа систем наблюдений для многоканального сейсмоакустического профилирования позволяют заранее оценивать их эффективность для решения
тех или иных задач, правильно выбирать параметры таких систем и способы обработки данных.
4. Разработанные аппаратурные комплексы, технологии и системы обработки сейсмоакустических данных опробованы при решении задач региональной геологии, геокартирования, инженерно-геологических
изысканий на акваториях с различными сейсмогеологическими условиями, и показали высокую эффективность.
5. Автор постоянно внедряет свои теоретические и прикладные разработки в учебный процесс он участник и руководитель учебных практик по морской сейсморазведке и сейсмоакустике
на геологическом факультете МГУ, в том числе международных практик Training Through Research под эгидой ЮНЕСКО, им подготовлены учебные пособия и программы учебных курсов,
читаемых на геологическом факультете МГУ, в университете Дубна, в Высшей Школе Инновационного Бизнеса МГУ.
Личный вклад автора. Работа является обобщением исследований, выполнявшихся начиная с 70-х годов прошлого века на кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета
МГУ, а в отдельные годы также при участии ИО РАН, ГИН РАН, ВСЕГЕИ, учебно-научного центра ЮНЕСКО при МГУ, географического факультета МГУ.
Все результаты получены автором лично, либо под его руководством и при непосредственном участии во всех этапах проектирования и проведения исследований, обработки и интерпретации
результатов.
Разработка, изготовление и внедрение компьютеризованных комплексов для одноканального и многоканального сейсмоакустического профилирования осуществлялось совместно с А.С.
Зверевым, разработка технологии многоканального сейсмоакустического профилирования и методов обработки данных - совместно с Н.А. Кузубом и М.Ю. Токаревым.
Полевые испытания разработанных аппаратурных комплексов и технологии работ проводились при поддержке и непосредственном участии Л.Р.Мерклина и О.В. Левченко (ИО РАН), М.А.
Спиридонова и Ю.П. Кропачева (ВСЕГЕИ), М.К. Иванова (Центр ЮНЕСКО по морской геологии и геофизике при МГУ), Л.В. Поляка (Центр полярных исследования Университета штата Огайо,
США), М.Л. Владова (кафедра сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ), руководства и сотрудников компании ДЕКО проект.
Апробация и публикации. Основные положения и результаты работы докладывались на ведомственных, всероссийских и международных конференциях: UNESCO-IOC-ESF 4-th Post Cruise
Meeting Sedimentary Basins of the Mediterranean and Black Seas (Moscow,1996), International Earth Sciences Colloquium of the Aegean regions (IESCA-95, Izmir, 1996), 11-th
Petroleum Congress and Exibition of Turkey (Ankara, 1996), Congress Gas and Fluids in Marine Sediments (Amsterdam, 1997), Congress Carbonate Mud Mounds and Cold Water Reefs
(Gent, Belgium, 1998), Third Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic (LOIRA) (Moscow, 2000), 3rd Balkan Geological Congress and Exibition (Sofia, Bulgaria,
2002), Ломоносовских чтениях. Секция геологии. (Москва 2003, 2005), Международной геофизической конференции Москва 2003, VII Международной научно-практической конференции
Геомодель-2005 (Геленджик, 2005), Международной конференции Инженерная геофизика-2006 (Геленджик, 2006), Международной конференции Санкт-Петербург-2006, IV Всероссийском
литологическом совещании ОСАДОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ: седиментогенез, литогенез, рудогенез (эволюция, типизация, диагностика, моделирование) ( Москва, 2006), Международной конференции
Нефть и газ Арктического шельфа-2006 (Мурманск, 2006), Международной научно-практической конференции Инженерная и рудная геофизика-2007 (Геленджик, 2007), Конференции
по инженерной геологии (Москва, 2007), Международной конференции Санкт-Петербург-2008, Международной научно-практической конференции Инженерная и рудная геофизика-2008
(Геленджик, 2008),
По результатам выполненных исследований автором опубликовано более 70 работ в виде статей и тезисов докладов, в том числе 25 статей в рецензируемых журналах. Прилагаемый в
конце автореферата список основных трудов по теме диссертации содержит 50 наименований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, а также списка литературы из __ наименований. Работа содержит __ страниц, в том числе __ рисунка.
Благодарности. Проведение исследований, сопряженных с аппаратурными разработками и полевыми экспедициями, не было возможно без поддержки и непосредственного участия многих
людей.
Автор благодарен М.К. Иванову (Центр ЮНЕСКО по морской геологии и геофизике), Л.Р. Мерклину и О.В. Левченко (ИО РАН), М.А. Спиридонову и Ю.П. Кропачеву (ВСЕГЕИ), А.Б. Матвеенко
и К.Г. Пухаеву (ДЕКО проект), Л. В. Поляку (Университет штата Огайо), оказавшим существенную поддержку в проведении исследований.
Автор искренне благодарен А.С. Звереву, без конструкторского таланта которого аппаратурные разработки не могли быть реализованы.
Автор благодарен В.В. Калинину, В.К. Хмелевскому, В.А. Богословскому, Е.А. Ефимовой, за ценные советы, внимание и поддержку при подготовке работы.
Автор глубо признателен своим коллегам из кафедры сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ: М.Л. Владову, А.В. Старовойтову, В.А. Стручкову, М.Ю. Токареву,
Н.В. Шалаевой, а также Н.А. Девдариани и В.Н. Ефремову за многолетнее плодотворное сотрудничество.
|
Библиография:
1. Опыт оптического анализа данных непрерывного сейсмического профилирования на море // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 1976. 1, С. 116120. 2. Опыт определения эффективных скоростей при непрерывном сейсмическом профилировании с двумя приемными системами // Океанология. 1978. т. 18, вып. 3 (соавторы: Ельников И.Н., Стручков В.А.) 3. Сейсмические свойства горных пород в районе Крымского полигона по данным скважинных исследований // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 1983. 3 (соавтор: Рыбачук Г.О.) 4. Опыт применения динамических параметров сигналов в НСП для целей геологического картирования на акваториях // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 1989. 4. 5. Исследование возможностей повышения разрешенности сейсмических данных при изучении глубоководных конусов выноса // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 1995. 4, С. 8587 (соавторы: Коротков И.П., Тихоцкий С.В., Трофимов С.В.) 6. Сейсмоакустические исследования следов покровных оледенений в Карском море // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2005. 1, C. 38-44. (соавторы: Поляк Л.В., Гатауллин В.Н., Зверев А.С.) 7. Использование отраженных волн при межскважинном сейсмическом просвечивании // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2005. 5, С. 8385. (соавтор: Рыковская Н.В.) 8. Новые данные о сейсмостратиграфии и процессах седиментогенеза на западном склоне Среднего Каспия // Докл. РАН. 2006. т. 411, 5. С. 663666. (соавторы: Левченко О.В., Мерклин Л.Р., Поляков А.С., Росляков А.Г.) 9. Опыт сейсмоакустического профилирования с многократным перекрытием: возможности и ограничения // Разведка и охрана недр.2006, 12. с. 21-24 (соавторы: Кузуб Н.А., Токарев М.Ю., Клещин С.М.) 10. Комплексное использование технологий скважинных сейсмических наблюдений при инженерно-геологических исследованиях // Там же. с. 30-32. (соавтор: Скворцов А.Г.) 11. Многоканальное сейсмоакустическое профилирование на разных частотных диапазонах реальные возможности // Разведка и охрана недр. 2008. 1, С. 3538. (соавторы: Токарев М.Ю., Зверев А.С., Росляков А.Д.) 12. Возможности и ограничения многоканального сейсмоакустического профилирования в инженерных целях: теория и практика. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2008. 5 (соавтор: Токарев М.Ю.) 13. Об использовании динамических параметров записи при сейсмоакустическом профилировании. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2008. 6. 14. Сейсмоакустический комплекс для двухчастотного профилирования на акваториях // Океанология. 2008. (соавтор: Зверев А.С.) 15. Программный комплекс для обработки данных сейсмоакустического профилирования // Океанология. 2008.. 16. Примеры использования динамических параметров сейсмоакустической записи при интерпретации // Разведка и охрана недр. 2008. 12. 17. Сейсмоакустические методы при инженерно-геологических изысканиях на реках // Там же. (соавторы: Старовойтов А.В., Баскакова Г.В.) 18. Mud volcanoes and dome-like structures at the Eastern Mediterranean Ridge // Mar. Geophys. Res., 1997, 19, p. 421 438. (co-authors: Cifci G., Limonov A., Dimitrov L.) 19. Seismic evidence for gas accumulation related to the area of mud volcanism in the deep Black Sea // Geo-Marine Letters, 1998, 18, p. 139-145. (co-authors: Bouriak S., Ivanov M.) 20. Kara Sea expedition yields insight into LGM ice sheet extent // Eos. 2002. 83, No. 46, p. 525, 529. (co-authors: Polyak L., Gataullin V. et al.) 21. The eastern extent of the Barents-Kara Ice Sheet during the Last Glacial Maximum based on seismic-reflection data from the eastern Kara Sea // Polar Research (APEX Special Volume), 2008. (co-authors: Polyak L., Niessen F., Gataullin V.) Другие публикации: 22. К вопросу о путях развития способов регистрации и обработки в методе сейсмоакустического профилирования. Экспресс-информация ВИЭМС, сер. "Морск. геол.и геофиз.", 1976. (соавторы: Полшков М.К., Калинин А.В., Калинин В.В.) 23. Регистрирующая система для сейсмоакуст. проф. на базе микро-ЭВМ "Электроника 60". Тез. докл. всесоюзн. школы "Тех. средства и методы исслед. Мирового океана". М.,1987. 24. Экспериментальные исследования зависимости динамических параметров сейсмического сигнала от литологического состава донных осадков. В сб. "Геол. конт. террасы окраинных и внутр. морей". Изд. МГУ, 1989. (соавторы: Старовойтов А.В., Девдариани Н.А., Рыбалко А.Е.) 25. Сейсмоакустические исследования следов глобальных оледенений в Баренцевом и Карском морях. (Тезисы) Ломонос. чтения. Секц. геол. М. 2003. (соавтор: Зверев А.С.) 26. Высокоразрешающее межскважинное сейсмическое просвечивание с использованием отраженных волн. (Расшир. тезисы) Междун. геофиз. конферен. Москва 2003. М. 2003. 27. Высокоразрешающие сейсмоакустические исследования в центральной части Каспийского моря. (Расшир. тезисы) Ломонос. чтения. Секц. геологии. М. 2005. (соавторы: Левченко О.В., Мерклин Л.Р. и др.) 28. Комплексные сейсмоакустические исследования площадок под установку буровых платформ в Каспийском море. Тез. VII-ой Международной научно-практической конференции Геомодель-2005. (соавторы: Левченко О.В., Мерклин Л.Р., Соколов С.Ю.) 29. Опыт сейсмоакустического профилирования с многократным перекрытием возможности и ограничения. Тез. Междун. конферен. Инженерная геофизика-2006. Геленджик, 2006. (соавторы: Кузуб Н.А., Лупырь Р.Р.) 30. Комплексное использование различных технологий скважинных сейсмических наблюдений при инженерно-геологических исследованиях. Там же. (соавтор: скворцов а.г.) 31. Многокан. сейсмоакуст. профилир. на акваториях ожидания и результаты. Расшир. тез. Междун. конферен. Санкт-Петербург-2006. (соавторы: Кузуб Н.А., Лупырь Р.Р.) 32. Сейсмоакустические исследования ледниковых отложений в Карском море. Расшир. тез. Междун. конферен. Нефть и газ Арктического шельфа-2006. Мурманск, 2006. (соавторы: Поляк Л. В., Гатауллин В. Н., Зверев А. С.) 33. Многоканальное сейсмоакустическое профилирование в Байдарацкой губе. Там же. (соавторы: Кузуб Н.А., Клещин С.М. и др.) 34. Некоторые результаты сейсмоакустических исследований в центральной части Каспийского моря. Там же. (соавторы: Левченко О.В., Мерклин Л.Р.и др.) 35. Сейсморазведка (Руководство к практическим занятиям по курсу сейсморазведка). Издательство МГУ. 2006. 148 с. 36. Многоканальное сейсмоакустическое профилирование в инженерных целях больше возможностей, больше информации. Тез. Междун. научно-практ. конферен. Инженерная и рудная геофизика-2007. Геленджик, 2007. (соавторы: Кузуб Н.А., Токарев М.Ю.) 37. Комбинированное сейсмоакустическое профилирование спаркер+бумер реальные возможности. Там же. (соавторы: Зверев А.С., Токарев М.Ю., Росляков А.Д.) 38. Расчет многоканальных систем сейсмоакустического профилирования на моделях. Сб. трудов каф. общ. и прикл. геофизики. Университет Дубна. М., РАЕН, 2007. с. 55 68. 39. Особенности обработки данных многоканального сейсмоакустического профилирования на акваториях. Там же. с. 42 54 (соавторы: Кузуб Н.А., Токарев М.Ю.) 40. О природе ярких пятен на временных разрезах сейсмоакустического профилирования. ГЕОРазрез, Электронный научный журнал университета Дубна, 2008. 41. Технология сейсмоакустических исследований на акваториях от двухчастотного профилирования к многоканальным системам. Расшир. тез. Междун. конферен. Санкт-Петербург-2008. (соавторы: Токарев М.Ю., Зверев А.С., Росляков А.Д.) 42. Характеристики ярких пятен на сейсмоакустических разрезах. Тез. междун. научно-практ. конф. Инженерная и рудная геофизика-2008. Геленджик, 2008. 43. Seismic characteristics of the Black Sea and the Eastern Mediterranean mud volcanoes. Proc. for the Intern. Earth Sc. Colloq. of the Aegean regions. Izmir. 1996. (co-author: cifci g.) 44. Investigations of the mud volcanoes at the Eastern Extension of the Mediterranean Ridge. Proc. of the 11-th Petrol. Congress and Exibition of Turkey, Ankara, Turkey, 1996, p. 49 - 57. (co-authors: Cifci G., Dimitrov L., Limonov A.) 45. Features of the Black Sea mud volcanoes and mud diapirs according to seismic data. (Abstr.) - Congress Gas and Fluids in Marine Sediments. Amsterdam, 1997. 46. Seismic Investigations of Carbonate Mounds in the North Atlantic to the West of Ireland. (Abstr.) - Congress Carbonate Mud Mounds and Cold Water Reefs. Gent, Belgium. 1998. 47. General characteristics of the Black Sea mud volcanoes and gas hydrates shield in the eastern Mediterr. sea // Annales Geophysicae. Suppl. I to V. 16. 1998. P. 296. (co-author: Cifci G.) 48. High-resolution seismic survey in the Barents and Kara Seas: implication for the last-glaciation history. (Abstr.) Third Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic (LOIRA). Moscow. 2000. (co-authors: Levchenko O., Merklin L. et al.) 49. Seismic mapping on the Thrace shelf (SW Black Sea); implications for recent sea level fluctuations (Abstr.) 3rd Balkan Geological Congress and Exibition. Sofia, Bulgaria. 2002. (co-authors: Alpar B., Yaltirak C.) 50. Late Pleistocene glaciation history of the southwestern Kara Sea. XVI INQUA Congress, Program with Abstracts, 2003, p. 71-72. (co-authors: Gataullin V., Polyak L. et al.)
|
|
