Анализ возможностей применения шумоподобных сигналов в морских системах импульсного электромагнитного зондирования в условиях шельфа Российской Арктики

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-27-00228

НазваниеАнализ возможностей применения шумоподобных сигналов в морских системах импульсного электромагнитного зондирования в условиях шельфа Российской Арктики

Руководитель Кошурников Андрей Викторович, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-406 - Электромагнитное поле, электропроводность

Ключевые слова Морская геофизика, электроразведка, электромагнитное зондирование, метод переходных процессов, зондирование становлением поля, переходная характеристика, электропроводность, обработка сигналов, псевдослучайные последовательности, шумоподобные сигналы, Арктика, шельф, геологоразведка, подводная мерзлота

Код ГРНТИ37.15.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на повышение эффективности геофизических исследований Арктического шельфа, которое предполагается обеспечить за счёт новой технологии морских электромагнитных (ЭМ) зондирований, обладающей расширенными возможностями. Электроразведка важным образом дополняет результаты сейсморазведки за счёт высокой чувствительности удельного электрического сопротивления (УЭС) горных пород к их литологии, а также к наличию представляющих особый интерес объектов, таких как залежи нефти и газа, скопления газогидратов, зоны деградации многолетней мерзлоты. Несмотря на столь очевидное преимущество, имеющийся отечественный и зарубежный опыт применения морской электроразведки неоднозначен, что связано со сложностью реализации морских наблюдений, которые бы обеспечивали высокое соотношение уровня полезного сигнала и помех различной природы. Данный проект предполагает решение этой проблемы на всех этапах: проведения высокоточных измерений, помехоустойчивой обработки данных и их интерпретации, обеспечивающей надёжный и детальный результат. Важной составляющей успешного решения геологических задач на шельфе является выбор оптимальных методик наблюдений и интерпретации данных. Для этого в рамках проекта предполагается на основе имеющегося мирового опыта создать ряд геоэлектрических моделей шельфа, включающих слои разного литологического состава, а также залежи углеводородов и зоны развития газогидратов и области деградации многолетнемерзлой толщи. Ключевым элементом модельных исследований станет анализ возможностей импульсного электромагнитного зондирования на основе специальных последовательностей импульсов тока – так называемых шумоподобных сигналов (ШПС) и разработка специализированных методов обработки/интерпретации данных, получаемых в рамках такого подхода. Актуальность задачи связана с относительно низкой помехозащищенностью методов ЭМ зондирования переменного тока в морском варианте ввиду особенностей возбуждения и приема сигнала в морских измерительных установках. Определение оптимальной конфигурации установок и применение шумоподобных сигналов (ШПС) вместо традиционно применяемых гармонического (частотное зондирование, ЧЗ) или импульсного (зондирование становлением поля, ЗС) возбуждения дает возможность существенно расширить неискаженный шумами диапазон времен регистрации, а значит – увеличить глубинность исследований. При оптимальном выборе параметров ШПС можно рассчитывать на создание морской системы с помехоустойчивостью, обеспечивающей (в условиях шельфа с глубиной моря до 50 м) глубинность исследований порядка 1-2 км и детальность, не уступающую наземным системам. В рамках проекта будут проанализированы возможности применения ШПС для возбуждения ЭМ поля в установках морской электроразведки, включая аспекты решения обратной задачи, в т.ч., в 2-D и 3-D геоэлектрических моделях среды. Новизна исследований будет состоять в применении принципов ШПС-зондирований в рамках системы морской электроразведки с учетом специфики применяемых в ней установок, характерных помех и геоэлектрических моделей, типичных для Арктического шельфа и решаемых на данной территории геолого-геофизических задач. Результаты проекта смогут использоваться для составления проекта и технического задания на модификацию системы морской электроразведки.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кошурников А.В., Алексеев Д.А., Пушкарев П.Ю., Гунар А.Ю., Балихин Е.И. Теоретический анализ применения шумоподобных сигналов в морской импульсной электроразведке Вестник Московского университета. Серия Геология., № 2 (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетный период были получены следующие основные результаты: 1. Применение свип-сигналов на основе ПСКП, в совокупности с использованием специальных процедур деконволюции и фильтрации получаемых откликов, позволяет существенно повысить помехоподавление в целевом диапазоне времен становления поля. Представляется, что дальнейшие исследования возможностей применения ШПС-сигналов в системах импульсной электроразведки могут опираться на поиск оптимальных свип-сигналов по желаемым спектральным характеристикам, с учетом их технической реализуемости в рамках подобных систем. 2. Для технологии ЗСБ в морском исполнении моделированием показано, что закрепление мощности водного слоя приводит к существенному сужению области эквивалентных моделей, а морская вода существенно демпфирует поляризационные эффекты, которые могут возникать в многолетнемерзлых толщах.

Публикации

1. Д.А. Алексеев, Е.И. Балихин, А.А. Гончаров, А.Ю. Гунар, Н.И. Игнатьев, А.В. Кошурников, П.Ю. Пушкарев Зондирование становлением электромагнитного поля на акваториях Арктики Журнал «Геофизические исследования» (год публикации - 2024)
D0I: https://doi.org/10.21455/GR

2. Д.А. Алексеев, А.В. Кошурников, П.Ю. Пушкарев, Е.И. Балихин, А.Ю. Гунар, А.А. Гончаров Оценка возможностей применения свип-сигналов в морской буксируемой системе импульсной электроразведки на основе математического моделирования Журнал «Сейсмические приборы» (год публикации - 2024)

Возможность практического использования результатов
Возрастающий интерес к Арктической зоне предопределяет вектор развития Российской Федерации в сторону более интенсивного освоения арктических морей, что в свою очередь потребует выполнения изысканий, в том числе в морских и прибрежных условиях. Разрабатываемая методика повышает качество электромагнитных исследований в условиях моря, что во-первых, расширяет зону возможного применения этого метода в сторону больших глубин и, во-вторых, должно повысить качество инженерных изысканий, предупреждая риски, обусловленные наличием многолетнемерзлых пород в разрезе.