CC BY
49
УДК 504.5.06: 551.24 А.И. Никонов, М.Е. Тужиков ИПНГ РАН, Москва
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Концепция выявления зон повышенной аварийности объектов нефтегазового комплекса (НГК), связанных с геодинамическими процессами, должна базироваться на разработанных и адаптированных геоинформационных технологиях, а также на обобщении отечественного и зарубежного опыта в вопросах комплексирования материалов дистанционного зондирования и методов исследования природно-техногенных систем.
Природно-технические системы (ПТС) нефтегазового комплекса (месторождения, скважины, объекты обустройства, нефте- и газопроводы и др.) в период их длительного функционирования могут находиться в обстановке постоянного активного воздействия на них геодинамических процессов [1]. Аномальные геодинамические события природного генезиса надежно зарегистрированы в нефтегазоносных регионах и на отдельных месторождениях УВ.
Однако в настоящее время имеется ряд причин, которые, являясь общими для нефтегазового комплекса, не позволяют в должной мере оценить практическую важность решения этой проблемы. Основные причины состоят в следующем:
- Недооценивается роль современной геодинамической активности разломных зон платформенных регионов, которые считались стабильными в геодинамическом плане структурами;
- Случаи аномальных (катастрофических) событий на объектах нефтегазового комплекса относятся к явлениям, не связанным с проявлением современной геодинамической активности разломных зонах;
- Отсутствует нормативно-правовая база оценки современного геодинамического состояния недр в районах функционирования ПТС нефтегазового комплекса с обоснованием допустимых уровней деформационного воздействия, обеспечивающая устойчивость ПТС и защищенность экосистем.
В этой связи является очень важным опора на аэрокосмические методы, обеспечивающие значительный прирост необходимой информации о линеаментно-блоковой структуре (ЛБС) земной коры в комплексе с традиционными методами, позволяют создавать физико-геологические модели качественно нового содержания на основе слоисто-блокового строения геологических объектов на разном иерархическом уровне [2], учитывающие в том числе фактор эколого-геодинамической опасности для человека.
Создаваемые на основе дистанционного и наземного мониторинга постоянно пополняемые компьютерные базы данных должны определять и
поддерживать управленческие природоохранные и технологические решения, направленные на обеспечение экономически и экологически рационального функционирования объектов НГК, что невозможно без создания экспертных технологий на базе геоинформационных систем (ГИС) [3].
ГИС-технологии начали разрабатываться более 35 лет назад. На сегодняшний день они претерпели значительные изменения, но остались, к сожалению, на уровне информационных систем и не более. Автоматизация производства при разработке месторождений нефти и газа предъявляет к системе контроля, прежде всего, требования аналитических решений в вопросах промышленной и экологической безопасности, что должно отвечать планированию экономической стратегии вложения средств в наиболее полное извлечение углеводородов и их транспортировку. Конечной целью данных систем, построенных на основе ГИС-технологий, является выработка экспертных решений, обеспечивающих надежность работы объектов НГК.
Современный этап развития информатизации нефтегазового комплекса характеризуется переходом от информационно-справочных к разработке и созданию информационно-аналитических и информационно-управляющих систем, позволяющих давать оценку изменений ситуаций при различных, как эндогенных, так и экзогенных воздействиях, в конечном итоге отслеживая изменения параметров, которые отвечали бы реальной динамике природных процессов.
Подобные системы должны быть ориентированы на работу:
- С картографическими базами данных;
- С аэрокосмическими изображениями, полученными в определенных спектральных диапазонах и регламентированных временных интервалов съемок;
- Получаемых данных (параметров) при разработке месторождений и их не противоречивую интерпретацию с имеющейся аэрокосмической и картографической информацией;
- А также на обработку результатов наблюдений мониторинга за природно-техногенными системами с целью выработки экспертных решений.
Оценка влияния палеогеодинамических процессов на формирование нефтегазоносных структур, на физические и физико-химические свойства пород и флюидов, а также современных аномальных деформационных процессов, проявляющихся как на поверхности, так и в недрах при изменении состояния динамических систем, является главным фактором управления системой разработки месторождения и актуальной проблемой внедрения методов эколого-промышленной безопасности [4].
На рис. 1 приведена схема выработки экспертных решений для определения уровня эколого-промышленной безопасности объектов НГК на стадии проектной документации при освоении территорий нефтегазовым комплексом.
Вышесказанное позволяет сделать вывод о важности и необходимости ведения мониторинга за современными геодинамическими процессами,
оказывающими влияние на эколого-промышленную безопасность объектов трубопроводного транспорта и инфраструктуры добывающего комплекса [5].
ПРОЕКТНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ОБЪЕКТОВ НГК
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ (региональный уровень) 1. Аэрокосмические снимки 2. Топографические карты 3. Тематические карты (геофизич. полей, геологические, геоморфологические, карты современных движений) Выделение ЛБС-регионального уровня и проведение геодинамического районирования территории иследований
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
(локального уровня)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМНО-КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ЗОН
1. Построение базовых карт, отражающих связь эндогенных и экзогенных процессов
2. Базовые-производные карты, отражающие влияние инфраструктуры объектов на ландшафтные условия и недра
3. Производные карты для выделения ЛБС и выявления потенциально опасных геодинамических зон
3.1. Карты уровня геодинамической опасности (районирование территории по степени опасности)
3.2. Пересечение или расположение объектов инфраструктуры (линейных, площадных, точечных) в геодинамически опасных зонах
3.3. Карты потенциального ущерба от проявления аномальных геодинамических процессов на объектах НГК (для корректировки проектных решений)
Разработка структуры баз данных и классификаторов
Создание цифровых картографических моделей
Разработка аналитических методов для выработки решений по эколого-промышленной безопасности объектов НГК
ПРОЕКТ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ НГК
1. Методы слежения за развитием деформационных процессов при разработке месторождения и эксплуатацией трубопроводов.
2. Регламенты проведения контроля за развитием опасных геодинамических процессов
Рис. 1. Схема выработки экспертных решений на основе ГИС-технологий
Одним из примеров получения пространственно-временной информации о динамике изменения ландшафтных условий в геодинамически опасных зонах и их связи с активизацией глубинных процессов используется технология локального аэромониторинга «Биосфера ТМ» [6] на базе мотодельтаплана «Поиск-06 ТМ», оборудованная бортовым программно -
аппаратурным комплексом в следующем составе:
- Спутниковая навигационная система GARMIN GPS II Plus с программным обеспечением;
- Тепловизионная камера с программным обеспечением и периферией, размещенная в карданном подвесе с демпферами и виброгасителями;
- Профессиональная цифровая телевизионная камера высокого разрешения DV с 3 ПЗС-матрицами и фото режимом - Sony DCR-VX9000, предназначенная для выполнения съемки в надир;
- Маятниковая система подвеса аэросъемочной аппаратуры, снабженная демпферами и виброгасителями;
- Бортовой вычислительный комплекс на базе Rover Book Discovery.
Специальный программный комплекс обеспечивает захват видеокадра синхронного получения GPS-данных центра видеокадра и отслеживает проекцию летательного аппарата на местности в программной среде MapInfo.
Комплексная интерпретация данных локального мониторинга и материалов наземных геолого-геофизических изысканий свидетельствует о существенном преимуществе описанной выше системы по сравнению с традиционно применяемыми в практике дистанционного зондирования нефтяных месторождений аэрофотоматериалами.
В первую очередь это касается повышения информативности при дешифрировании динамичных экзогенных процессов, линейные размеры которых варьируются от метров до десятков метров. Возможность изучения деталей морфологии, текстуры и структуры изображения, а также изменения морфометрических параметров и их планового положения в сезонном и многолетнем циклах съемки, позволяет получить дополнительную информацию о динамике состояния опасных геодинамических зон на поверхности Земли и прогноза их развития с целью разработки научно обоснованных мероприятий по защите инженерных сооружений (рис. 2). Система также позволяет выявлять участки земель, загрязнённых углеводородами, на участках размещения геотехнических систем нефтепромыслов, эксплуатируемых с нарушениями технологического режима или находящихся в неисправном состоянии (рис. 3).
Рис. 2. Контроль состояния дренажных сооружений и системы межпромысловых коммуникаций в предполагаемых опасных
геодинамических зонах
Рис. 3. Картографирование кустовых площадок, размещенных в опасных зонах, с целью проведения мониторинга за развитием негативных
экологических процессов
Создание подобной системы на базе сверхлегкого самолета класса "Ультра-Лайт" позволит в перспективе обеспечить независимую от Авиапредприятий эксплуатацию системы локального мониторинга "Биосфера ТМ" со значительной экономией средств и обеспечением автономного режима выполнения работ по локальному геоэкологическому мониторингу природно-антропогенных геосистем на нефтегазовых месторождениях [7].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кравцов, В.В. Геодинамическая цикличность как фактор потенциальной аварийности природно-техногенных систем в нефтегазовых районах / В.В. Кравцов, А.И. Никонов // Нефтепромысловое дело. -1996. - № 8-9. - С. 20-23.
2. Кузьмин, Ю.О. Современная геодинамика и оценка геодинамического риска при недропользовании / Ю.О. Кузьмин // М.: Агентство Экономических Новостей, 1999 г.
3. Никонов, А.И. Геоинформационное картографирование для оценки воздействия на окружающую среду объектов нефтегазовой промышленности / А.И. Никонов и др. // Геоинформатика. - 2001. - №1. - С. 3.-9.
4. Кузьмин, Ю.О. Геодинамическая природа аварийности скважин и трубопроводных систем / Ю.О. Кузьмин, А.И. Никонов // Перспективы развития экологического страхования в газовой промышленности. - М.: ВНИИГАЗ, 1999. - С. 315328.
5. Кузьмин, Ю.О., Никонов А.И. Геодинамический мониторинг объектов нефтегазового комплекса / Ю.О. Кузьмин, А.И. Никонов // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности: сб. науч. тр. - М.: Наука, 2002. - Вып.2. - С. 427-433.
6. Топчиев, А.Г. Технология аэрокосмического мониторинга в нефтегазовом деле / А.Г. Топчиев. - М.: Изд-во РГУ нефти и газа, 2002 г.
7. Топчиев, А.Г. Информационно-аналитические системы контроля нефтезагрязнений / А.Г. Топчиев, М.Е. Тужиков // Нефть. Газ и Бизнес. - 2006.- №7.- С. 56-61.
© А.И. Никонов, М.Е. Тужиков, 2007
