Способ тепловизионной диагностики геологической среды (варианты)

Изобретение относится к способам дистанционного изучения геологической среды. Сущность: проводят тепловизионную съемку геологической среды. Получают и обрабатывают спектрозональные снимки в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн. Формируют объемную модель блоково-разломных структур плотности потока в дальнем спектре инфракрасного интервала длин волн. Интерпретируют полученные данные и составляют результативные карты. Причем съемку ведут с пошаговым линейным приближением к выделенной области геологической среды. При этом после получения первого снимка проводят его анализ на наличие опасных участков. При выявлении опасных участков проводят их детализацию на зоны и равноудаленную съемку каждой зоны при последующем приближении. Далее продолжают приближение, детализацию и съемку каждой зоны до получения снимков с максимальным разрешением. На основе интерпретации объемной модели блоково-разломных структур плотности потока формируют трехмерный образ геологической среды с выделением геотермических признаков. Судят об опасных техногенных участках исследуемой геологической среды и местоположении подземных вод. Технический результат: повышение точности диагностики геологической среды. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области инженерной геофизики, а именно к способам тепловизионного зондирования геологической среды горного массива в процессе строительства подземных сооружений (тоннелей). Способ основан на регистрации и анализе тепловизионных снимков в различных спектрах оптического излучения.

Известен способ мониторинга напряженно-деформированного состояния горного массива при ведении подготовительных, очистных работ и выполнении комплекса предупредительных защитных мероприятий (заявка РФ №2011112877, МПК G01V1/00, опубл. 10.10.2012), включающий размещение устройства сбора, обработки и передачи данных в зоне ведения горных работ, позиционирование датчиков колебаний, их закрепление во вмещающем горном массиве и возбуждение упругих волновых полей во вмещающем горном массиве, при этом процесс измерения характеристик упругого волнового поля в горном массиве осуществляется непрерывно по трем координатным осям, с применением трехосевых датчиков колебаний, регистрации изменений параметров волнового поля и количественной оценки компонент напряженно-деформированного состояния по данным прямых и отраженных волн различной поляризации.

Известен способ выявления залежей углеводородов (патент РФ №2421762, МПК G01V9/00, опубл. 20.06.2011), включающий получение снимка с тепловизионным изображением исследуемой территории в инфракрасном диапазоне длин волн 8-14 мкм, обработку тепловизионного изображения и составление результативных карт, при этом получают космический снимок тепловизионного изображения исследуемой территории с последующей интерпретацией полученных данных, проводят предварительную обработку тепловизионного изображения путем выбора фрагментов тепловизионного изображения с более равномерным распределением интенсивности плотности потока теплового излучения геологической среды по всему диапазону значений.

Известен способ неразрушающего контроля поверхности тоннеля (патент РФ №2263903, МПК G01N25/72, опубл. 10.11.2005), согласно которому контроль осуществляют путем перемещения тепловизионной системы с оптической системой и регистрации температурного поля поверхности, находящейся в поле обзора тепловизионной системы, по кадрам, которые формируют оптической системой, перед началом контроля задают величину перемещения поля обзора тепловизионной системы за время регистрации температурного поля поверхности в пределах одного кадра меньше величины поля зрения оптической системы, для чего устанавливают тепловизионную систему так, что поле зрения ее оптической системы образует угол βс нормалью к направлению движения тепловизионной системы.

Известен способ поиска подземных вод (патент РФ №2465621, МПК G01V8/02, опубл. 27.10.2012), ближайший по технической сущности к заявляемому способу и принятый за прототип, включающий получение космического спектрозонального снимка поверхности Земли, обработку тепловизионного изображения в инфракрасном диапазоне длин волн 8-14 мкм путем расчета и построения объемной модели плотности потока теплового излучения геологической среды и объемной модели блоково-разломных структур, построения горизонтальных и вертикальных разрезов с последующей интерпретацией полученных данных и составление результативных карт.

Однако указанные способы трудоемки при проведении работ, требуют больших временных и материальных затрат при получении исходного сейсмического поля и не позволяют получить геологическую информацию о тоннеле в интервале глубин 0-10 метров.

Также указанные способы не позволяют наиболее реально отразить эндогенное изменение температурных аномалий, получить наиболее полную и достоверную информацию о зонах трещиноватости и подземных водах по геотермическим признакам при проведении мониторинга физической модели геологической среды при строительстве тоннелей.

Также в приведенных способах не предусмотрена многоуровневая тепловизионная съемка забоя тоннелей, без которой возникают ограничения по разрешающей способности тепловизионного зондирования в недрах Земли.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является мониторинг состояния устойчивости горного массива в процессе строительства транспортных тоннелей.

Заявляемый способ также направлен на изучение в процессе строительства тоннелей физической природы геологической среды до глубин в несколько десятков метров на основе естественного потока теплового поля.

Выявление структуры и параметров устойчивости горного массива в динамической системе, которая формируется в реальных геологических средах в процессе строительства транспортных тоннелей, является объективной основой для опережающего прогноза развития возможных опасных ситуаций в процессе проходки тоннеля.

Техническим результатом, достигаемым при использовании первого варианта заявляемого изобретения, является повышение точности и достоверности выявления в геологической среде горного массива скрытых подземных вод и зон повышенной проницаемости с целью своевременного выявления и предотвращения возможных аварийных ситуаций.

Техническим результатом, достигаемым при использовании второго варианта заявляемого изобретения, является повышение точности и достоверности получения геофизической информации об исследуемой геологической среде, упрощение получения геофизической информации и снижение трудоемкости проведения работ при строительстве тоннелей.

Проводимая согласно заявляемому способу регистрация теплового поля позволяет наиболее реально отразить наличие и изменение эндогенных температурных аномалий в условиях формирования залежей подземных вод.

Заявляемый способ позволяет выявлять направления развития трещиноватости массива горных пород и участки разрушения пород (зоны относительно плотных и разуплотненных пород в разрезе и плане), зоны возможного обводнения среды и пути миграции вод по разрезу (участки флюидоперетоков и флюидонакопления подземных вод), что позволит предупредить и исключить возможные аварийные ситуации выхода флюидов на поверхность при проведении подземных работ.

Технический результат достигается тем, что в способе тепловизионной диагностики геологической среды, включающем проведение тепловизионной съемки геологической среды, получение и обработку спектрозональных снимков в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн с формированием объемной модели блоково-разломных структур плотности потока в дальнем спектре инфракрасного интервала длин волн, последующей интерпретацией полученных данных и составлением результативных карт, новым является то, что

съемку ведут с пошаговым линейным приближением к выделенной области геологической среды,

при этом после получения первого снимка проводят его анализ на наличие опасных участков,

при выявлении опасных участков проводят их детализацию на зоны и равноудаленную съемку каждой зоны при последующем приближении,

далее продолжают приближение, детализацию и съемку каждой зоны до получения снимков с максимальным разрешением,

на основе интерпретации объемной модели блоково-разломных структур плотности потока формируют трехмерный образ геологической среды с выделением геотермических признаков, по которым судят об опасных техногенных участках исследуемой геологической среды и местоположении подземных вод.

На основе трехмерного образа геологической среды судят о физических свойствах горных пород.

Выявление опасных участков на первых полученных снимках проводят по наличию характерных геотермических признаков минимальной и максимальной интенсивности теплового поля.

В случае невыявления опасных участков на первых полученных снимках съемку завершают.

При невыявлении на первых полученных снимках опасных участков анализ остальных снимков не проводят.

Технический результат также достигается тем, что в способе тепловизионной диагностики геологической среды, включающем проведение тепловизионной съемки геологической среды, получение и обработку спектрозональных снимков в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн с формированием объемной модели блоково-разломных структур плотности потока в дальнем спектре инфракрасного интервала длин волн, последующей интерпретацией полученных данных и составлением результативных карт, новым является то, что

съемку ведут с пошаговым линейным приближением к выделенной области геологической среды,

при этом после получения каждого снимка проводят детализацию полученного изображения на зоны и их равноудаленную съемку при последующем приближении,

далее продолжают приближение, детализацию и съемку каждой зоны до получения снимков с максимальным разрешением,

на основе интерпретации объемной модели блоково-разломных структур плотности потока формируют трехмерный образ геологической среды, по которому судят о физических свойствах геологической среды.

Детализация на зоны включает ранжирование зон по глубине.

Первый снимок включает всю выделенную область геологической среды целиком.

Объемную модель блоково-разломных структур плотности потока формируют после завершения съемки на основе всех полученных снимков.

На основе первого полученного снимка формируют региональную объемную структуру эндогенного потока теплового излучения с классификацией неоднородностей по форме блоково-разломных структур, по которой выделяют характерные геотермические признаки, связанные с тепловыми аномалиями и позволяющие пространственно локализовать в геологической среде залежи и пути миграции воды.

С помощью создания объемной модели блоково-разломных структур плотности потока определяют структуру теплового излучения геологической среды.

Количество и размеры выделенных зон зависят от размера выделенной области геологической среды и шага съемки.

Шаг съемки составляет 5-10 метров.

Максимальное расстояние до выделенной области геологической среды составляет около 50 метров, минимальное - 5-10 метров.

Проводят съемку не реже одного раза в неделю.

На основе объемной модели блоково-разломных структур получают горизонтальные срезы и вертикальные разрезы теплового потока.

Снимки получают с помощью видеотепловизионного комплекса высокого разрешения.

Максимальное разрешение снимков зависит от разрешающей способности видеотепловизионного комплекса.

Перед обработкой снимков дополнительно проводят отбор и предварительную обработку полученных снимков.

Отбор снимков осуществляют на основе масштаба исследований, оптимального покрытия изучаемого участка среды кадрами, отсутствия влияния техногенных помех, диапазона распределения значений интенсивности теплового поля для кадров.

Предварительную обработку снимков осуществляют путем перевода данных из исходного вида в стандартные форматы, составления мозаик из нескольких снимков, синтезирования снимков, устранения помех и подавления шумов, привязки изображений с использованием опорных точек.

Обработка снимков включает определение интенсивности потока теплового излучения Земли с последующей аппаратурной фильтрацией тепловизионного изображения, которую производят на основе функции:

,

где - элемент n-го слоя с координатами (i, j);

- элемент исходного тепловизионного изображения с координатами (m,k);

n - номер слоя;

k - шаг проникновения, связанный с эффективной глубиной зондирования .

Для каждого выбранного до выделенной области геологической среды расстояния съемки определяют размер пикселя изображения, который зависит от чувствительности регистратора в дальнем инфракрасном спектральном канале 8-14 мкм.

Объемную модель блоково-разломных структур формируют на основе максимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:

где bijn - элемент n-го слоя модели блоково-разломных структур с координатами (i, j),

smkn - элемент n-го слоя с координатами (m, k).

При интерпретации полученных данных выделяют линии разрывов геологической среды с помощью минимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:

.

Интерпретация полученных данных включает в себя морфоструктурное районирование по интенсивности плотности потока теплового излучения геологической среды, определение природы аномалий образующих геологических объектов, зон разуплотнения пород с улучшенными коллекторскими свойствами, в состав которых входят зоны флюидоперетоков и флюидонакопления, способные быть локальными природными резервуарами воды.

Местоположение подземных вод в геологической среде и опасные места выхода флюида определяют по минимальным значениям изолиний плотности потока теплового излучения в разрезе блоково-разломных структур.

Результативные объемные карты тепловизионного зондирования геологической среды составляют путем морфоструктурной интерпретации и наложения полученных данных на видимые векторные снимки высокого разрешения с добавлением необходимой текстовой и графической информации, включая результаты тематической классификации геологических объектов.

На фиг. 1 представлен пример конкретного выполнения заявляемого способа.

Сущность способа тепловизионной диагностики геологической среды заключается в следующем.

Путем последовательной подземной съемки исследуемого объекта в геологической среде, например, забоя тоннеля в процессе его строительства регистрируют тепловизионное монохромное изображение забоя тоннеля в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн 8-14 мкм комплексом аппаратуры высокого разрешения с температурной чувствительностью 0,02ºC. Спектрозональная съемка проводится на расстоянии «забой-тепловизор» от 5 до 50 метров. Глубина зондирования достигает 0-15 метров от забоя и связана с разрешающей способностью регистрируемого тепловизионного изображения, которая определяется размером пикселя снимка и зависит от расстояния до объекта съемки и характеристики измерительной аппаратуры.

В предпочтительном варианте реализации изобретения выбирают интересующую область геологической среды в строящемся тоннеле горного массива и делают снимки выбранной области целиком с максимально дальнего расстояния, около 50 метров, получая снимки в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн.

Подобранное опытным путем минимальное и максимальное расстояние до объекта съемки определяется размерами стандартного забоя при проходке тоннеля при проведении горных строительных работ, а также возможностями видеотепловизионной аппаратуры.

Получив первые снимки выбранной области целиком, проводят обработку и анализ полученного изображения, т.е. выделяются характерные геотермические признаки минимальной и максимальной интенсивности поля, по которым предварительно судят о наличии опасных участков в геологической среде, например, о потенциальной опасности прорыва подземных вод и разрушения стенок тоннеля при дальнейшем ведении работ.

В случае необнаружения характерных геотермических признаков опасных зон, дальнейшую съемку могут не проводить.

Это позволяет экономить время в случае проведения съемки в тоннеле непосредственно во время строительных работ.

В случае их обнаружения выделяют локальные участки теплового поля и разбивают их на зоны. Продолжают дальнейшую съемку уже выделенных зон, приближая при этом аппаратуру на один шаг и получая следующие снимки в видимом и инфракрасном спектре, уже в более крупном масштабе.

С каждым последующим приближением продолжают «разбивать» полученные зоны на все более мелкие фрагменты и получать снимки каждого фрагмента в еще более крупном масштабе.

Съемку продолжают до достижения минимально допустимого расстояния, определяемого возможностями видеотепловизионной аппаратуры и размером пикселя изображения.

Количество получаемых фрагментов зависит от шага съемки и от размеров исследуемой области. Шаг съемки составляет 5-10 метров.

Размеры исследуемой области определяются стандартными размерами забоя при строительстве подземного тоннеля.

После завершения съемки все полученные снимки обрабатывают и анализируют.

Анализ начинают с полученных первыми снимков всей поверхности выбранной области геологической среды. В случае если на них не обнаруживают характерные геотермические признаки, указывающие на наличие опасных участков выхода флюидов на поверхность, анализ могут прекратить и остальные снимки не обрабатывать.

Предпочтительный вариант изобретения направлен, в первую очередь, на детальное исследование наличия опасных зон в геологической среде.

По другому варианту реализации изобретения проводят съемку без предварительного выделения опасных зон на первых снимках. После получения первых снимков всей области геологической среды целиком проводят полную детализацию всего изображения, т.е. фрагментируют всю интересующую область. Далее также продолжают съемку с пошаговым приближением и последующей детальной фрагментацией.

Данный вариант направлен, в первую очередь, на исследование различных характеристик горных пород исследуемой геологической среды. Анализ проводится только после полного проведения съемки. Возможные опасные участки могут быть выявлены по результатам анализа объемной модели геологической среды.

Также по обоим вариантам после получения первых снимков всей исследуемой области целиком возможно формирование региональной объемной структуры эндогенного потока теплового излучения с классификацией неоднородностей по форме блоково-разломных структур, по которой также выделяют характерные геотермические признаки, связанные с тепловыми аномалиями и позволяющие пространственно локализовать в геологической среде залежи и пути миграции воды.

Такая обработка первых снимков позволяет оперативно оценить возможные риски выхода флюидов на поверхность при дальнейшем продолжении работ.

По предпочтительному варианту реализации изобретения после получения первых снимков проводят выделение локальных участков теплового поля, наиболее благоприятных для объемной концентрации воды в геологической среде, разбиение на зоны и ранжирование объектов по глубине.

На опасных участках проводят детальное спектрозональное тепловизионное зондирование геологической среды путем равноудаленной съемки.

Многоуровневая съемка позволяет получать результаты в региональном и детальном масштабах.

Перед анализом снимков дополнительно проводят отбор и предварительную обработку снимков.

Отбор снимков осуществляют на основе масштаба исследований, оптимального покрытия изучаемого участка среды кадрами, отсутствия внешних тепловых помех над участком, диапазона распределения значений интенсивности теплового поля для кадров.

Начальную обработку снимков осуществляют путем перевода данных из исходного вида в стандартные форматы, составления мозаик из нескольких снимков, синтезирования, устранения помех и подавления шумов, привязки изображений с использованием опорных точек. Установлено, что улучшение изображений необходимо проводить на основе определенного набора критериев, которые снижают влияние техногенных помех при выявлении эндогенного теплового поля.

Аппаратурную фильтрацию тепловизионного изображения на полученных снимках производят на основе функции:

,

где - элемент n-го слоя с координатами (i, j);

- элемент исходного тепловизионного изображения с координатами (m, k);

n - номер слоя;

k - шаг проникновения, связанный с эффективной глубиной зондирования .

Аппаратурная фильтрация тепловизионного изображения на снимке необходима для расчета глубинных параметров среды для дальнейшего построения объемной модели блоково-разломных структур.

Объемную модель блоково-разломных структур формируют на основе максимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:

где bijn - элемент n-го слоя модели блоково-разломных структур с координатами (i, j),

smkn - элемент n-го слоя с координатами (m, k),

Линии разрывов геологической среды (разломы, зоны трещиноватости) выделяют с помощью минимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:

Составление демонстрационной графики выполняется с применением пороговой фильтрации изображений. В этом случае сечение или плановая конфигурация локальных зон соответствует тектоническим активным участкам, описание которых адекватно отражает представления о характере строения среды.

Интерпретация полученных данных включает в себя морфоструктурное районирование по интенсивности плотности потока теплового излучения геологической среды, определение природы аномалий образующих геологических объектов, зон разуплотнения пород с улучшенными коллекторскими свойствами, в состав которых входят зоны флюидоперетоков и флюидонакопления, способные быть природными резервуарами воды.

Результативные карты составляют путем морфоструктурной интерпретации и наложения полученных данных на векторные или растровые электронные карты высокого разрешения с добавлением необходимой текстовой и графической информации, включая результаты тематической классификации геологических объектов.

Преимуществами предлагаемого способа является информативность данных и высокая производительность работ, относительная дешевизна при исследовании тоннелей и горных выработок, абсолютная экологическая чистота.

Заявляемый способ апробирован при изучении геологической среды в процессе строительства подземных сооружений (транспортных тоннелей) на территории г. Большой Сочи.

1. Способ тепловизионной диагностики геологической среды, включающий проведение тепловизионной съемки геологической среды, получение и обработку спектрозональных снимков в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн с формированием объемной модели блоково-разломных структур плотности потока в дальнем спектре инфракрасного интервала длин волн, последующей интерпретацией полученных данных и составлением результативных карт,
отличающийся тем, что
съемку ведут с пошаговым линейным приближением к выделенной области геологической среды,
при этом после получения первого снимка проводят его анализ на наличие опасных участков,
при выявлении опасных участков проводят их детализацию на зоны и равноудаленную съемку каждой зоны при последующем приближении,
далее продолжают приближение, детализацию и съемку каждой зоны до получения снимков с максимальным разрешением,
на основе интерпретации объемной модели блоково-разломных структур плотности потока формируют трехмерный образ геологической среды с выделением геотермических признаков, по которым судят об опасных техногенных участках исследуемой геологической среды и местоположении подземных вод.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят выявление опасных участков на первых полученных снимках, выявляя их по наличию характерных геотермических признаков минимальной и максимальной интенсивности теплового поля.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при невыявлении на первых полученных снимках опасных участков анализ остальных снимков не проводят или съемку завершают.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый полученный снимок включает всю выделенную область геологической среды целиком.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что на основе первого полученного снимка формируют региональную объемную структуру эндогенного потока теплового излучения с классификацией неоднородностей по форме блоково-разломных структур, по которой выделяют характерные геотермические признаки, связанные с тепловыми аномалиями и позволяющие пространственно локализовать в геологической среде залежи и пути миграции воды.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на основе объемной модели блоково-разломных структур получают горизонтальные срезы и вертикальные разрезы теплового потока и определяют структуру теплового излучения геологической среды.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество и размеры выделенных зон зависят от размера выделенной области геологической среды и шага съемки.

8. Способ по п.1 или 7, отличающийся тем, что шаг съемки составляет 5-10 метров, максимальное расстояние до выделенной области геологической среды составляет около 50 метров, минимальное - 5-10 метров, съемку проводят не реже одного раза в неделю.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что снимки получают с помощью видеотепловизионного комплекса высокого разрешения, от разрешающей способности которого зависит максимальное разрешение полученных снимков.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой снимков дополнительно проводят отбор полученных снимков на основе масштаба исследований, оптимального покрытия изучаемого участка среды кадрами, отсутствия влияния техногенных помех, диапазона распределения значений интенсивности теплового поля для кадров и предварительную обработку полученных снимков путем перевода данных из исходного вида в стандартные форматы, составления мозаик из нескольких снимков, синтезирования снимков, устранения помех и подавления шумов, привязки изображений с использованием опорных точек.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработка снимков включает определение интенсивности потока теплового излучения Земли с последующей аппаратурной фильтрацией тепловизионного изображения, которую производят на основе функции:
,
где - элемент n-го слоя с координатами (i, j);
- элемент исходного тепловизионного изображения с координатами (m, k);
n - номер слоя;
k - шаг проникновения, связанный с эффективной глубиной зондирования δ=kn/3.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого выбранного до выделенной области геологической среды расстояния съемки определяют размер пикселя изображения, который зависит от чувствительности регистратора в дальнем инфракрасном спектральном канале 8-14 мкм.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемную модель блоково-разломных структур формируют на основе максимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:
,
где - элемент n-го слоя модели блоково-разломных структур с координатами (i, j),
- элемент n-го слоя с координатами (m, k).

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что при интерпретации полученных данных выделяют линии разрывов геологической среды с помощью минимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:
.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что интерпретация полученных данных включает в себя морфоструктурное районирование по интенсивности плотности потока теплового излучения геологической среды, определение природы аномалий образующих геологических объектов, зон разуплотнения пород с улучшенными коллекторскими свойствами, в состав которых входят зоны флюидоперетоков и флюидонакопления, способные быть локальными природными резервуарами воды.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что местоположение подземных вод в геологической среде и опасные места выхода флюида определяют по минимальным значениям изолиний плотности потока теплового излучения в разрезе блоково-разломных структур.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что результативные объемные карты тепловизионного зондирования геологической среды составляют путем морфоструктурной интерпретации и наложения полученных данных на видимые векторные снимки высокого разрешения с добавлением необходимой текстовой и графической информации, включая результаты тематической классификации геологических объектов.

18. Способ тепловизионной диагностики геологической среды, включающий проведение тепловизионной съемки геологической среды, получение и обработку спектрозональных снимков в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн с формированием объемной модели блоково-разломных структур плотности потока в дальнем спектре инфракрасного интервала длин волн, последующей интерпретацией полученных данных и составлением результативных карт,
отличающийся тем, что
съемку ведут с пошаговым линейным приближением к выделенной области геологической среды,
при этом после получения каждого снимка проводят детализацию полученного изображения на зоны и их равноудаленную съемку при последующем приближении,
далее продолжают приближение, детализацию и съемку каждой зоны до получения снимков с максимальным разрешением,
на основе интерпретации объемной модели блоково-разломных структур плотности потока формируют трехмерный образ геологической среды, по которому судят о физических свойствах геологической среды.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что первый полученный снимок включает всю выделенную область геологической среды целиком.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что на основе первого полученного снимка формируют региональную объемную структуру эндогенного потока теплового излучения с классификацией неоднородностей по форме блоково-разломных структур, по которой выделяют характерные геотермические признаки, связанные с тепловыми аномалиями и позволяющие пространственно локализовать в геологической среде залежи и пути миграции воды.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что на основе объемной модели блоково-разломных структур получают горизонтальные срезы и вертикальные разрезы теплового потока и определяют структуру теплового излучения геологической среды.

22. Способ по п.18, отличающийся тем, что количество и размеры выделенных зон зависят от размера выделенной области геологической среды и шага съемки.

23. Способ по п.18 или 22, отличающийся тем, что шаг съемки составляет 5-10 метров, максимальное расстояние до выделенной области геологической среды составляет около 50 метров, минимальное - 5-10 метров, съемку проводят не реже одного раза в неделю.

24. Способ по п.18, отличающийся тем, что снимки получают с помощью видеотепловизионного комплекса высокого разрешения, от разрешающей способности которого зависит максимальное разрешение полученных снимков.

25. Способ по п.18, отличающийся тем, что перед обработкой снимков дополнительно проводят отбор полученных снимков на основе масштаба исследований, оптимального покрытия изучаемого участка среды кадрами, отсутствия влияния техногенных помех, диапазона распределения значений интенсивности теплового поля для кадров и предварительную обработку полученных снимков путем перевода данных из исходного вида в стандартные форматы, составления мозаик из нескольких снимков, синтезирования снимков, устранения помех и подавления шумов, привязки изображений с использованием опорных точек.

26. Способ по п.18, отличающийся тем, что обработка снимков включает определение интенсивности потока теплового излучения Земли с последующей аппаратурной фильтрацией тепловизионного изображения, которую производят на основе функции:
,
где - элемент n-го слоя с координатами (i, j);
- элемент исходного тепловизионного изображения с координатами (m, k);
n - номер слоя;
k - шаг проникновения, связанный с эффективной глубиной зондирования δ=kn/3.

27. Способ по п.18, отличающийся тем, что для каждого выбранного до выделенной области геологической среды расстояния съемки определяют размер пикселя изображения, который зависит от чувствительности регистратора в дальнем инфракрасном спектральном канале 8-14 мкм.

28. Способ по п.18, отличающийся тем, что объемную модель блоково-разломных структур формируют на основе максимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:
,
где - элемент n-го слоя модели блоково-разломных структур с координатами (i, j),
- элемент n-го слоя с координатами (m, k).

29. Способ по п.18, отличающийся тем, что при интерпретации полученных данных выделяют линии разрывов геологической среды с помощью минимизирующего фильтра, отклик которого по определенной окрестности задают выражением:
.

30. Способ по п.18, отличающийся тем, что интерпретация полученных данных включает в себя морфоструктурное районирование по интенсивности плотности потока теплового излучения геологической среды, определение природы аномалий образующих геологических объектов, зон разуплотнения пород с улучшенными коллекторскими свойствами, в состав которых входят зоны флюидоперетоков и флюидонакопления, способные быть локальными природными резервуарами воды.

31. Способ по п.18, отличающийся тем, что местоположение подземных вод в геологической среде и опасные места выхода флюида определяют по минимальным значениям изолиний плотности потока теплового излучения в разрезе блоково-разломных структур.

32. Способ по п.18, отличающийся тем, что результативные объемные карты тепловизионного зондирования геологической среды составляют путем морфоструктурной интерпретации и наложения полученных данных на видимые векторные снимки высокого разрешения с добавлением необходимой текстовой и графической информации, включая результаты тематической классификации геологических объектов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидрогеологии и может быть использовано для изучения и оценки достаточности ресурсов подземных вод в условиях дополнительного притока глубинных вод для водообеспеченности водозаборного сооружения.

Изобретение относится к гидрогеологии и может быть использовано для изучения динамики подземных вод. .

Изобретение относится к области гидрогеологии и может найти применение при проектировании подземных водозаборов, гидротехнических сооружений, объектов горных работ и дренажных устройств.

Изобретение относится к устройствам для дистанционного измерения параметров водной среды, в частности для измерений температуры, гидростатического давления, удельной электропроводности жидкости, содержания нефти в воде, водородного показателя рН, окислительно-восстановительного потенциала Eh, концентраций различных ионов водной среды, а также для измерения электрических полей в скважинах.

Изобретение относится к области сейсмологии, в частности к сейсморазведке, и может быть использовано для прямых поисков подземных вод (артезианских бассейнов). .

Изобретение относится к области гидрогеологических исследований динамики подземных вод и может быть использовано в гидрогеологии и инженерной геологии, преимущественно при исследованиях загрязненных подземных вод.

Изобретение относится к геологическим методам поисков и разведки месторождений подземных вод и может быть использовано для геологического обоснования проведения поисково-разведочных работ на подземные пресные и минерализованные воды.

Изобретение относится к устройствам для дистанционного измерения параметров водной среды, в частности для измерений температуры, гидростатического давления, удельной электропроводности, водородного показателя pH, окислительно-восстановительного потенциала Eh, содержания растворенного кислорода, концентраций различных ионов водной среды в скважинах.

Способ предназначен для решения задачи дистанционного обнаружения предвестников чрезвычайных ситуаций на подземных магистральных трубопроводах. Способ осуществляют получением и анализом изображений по отраженным и собственным излучениям подстилающей поверхности трассы пролегания трубопровода.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля состояния поверхности океана. Технический результат - повышение точности определения характеристик морской поверхности за счет разделения воздействия на отражённый от морской поверхности радиосигнал двух факторов, доминантных ветровых волн и мелкомасштабной ряби. Сущность: формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности и вертикально зондируют ими морскую поверхность, регистрируют отражённые радиоимпульсы и по их форме определяют характеристики морской поверхности, при этом дополнительно формируют более длинные радиоимпульсы и вертикально зондируют ими морскую поверхность, причем длительность дополнительно сформированных радиоимпульсов обеспечивает одновременное отражение от всей площади морской поверхности, освещаемой в пределах диаграммы направленности антенны, определяют амплитуду отраженных импульсов большей длительности, по ней определяют скорость ветра, и определяют характеристики морской поверхности с учетом скорости ветра.

Изобретение относится к области океанологических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля состояния поверхности океана. Технический результат - повышение точности определения асимметрии распределения возвышений морской поверхности. Сущность: формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности, зондируют ими морскую поверхность в надир и регистрируют отражённые радиоимпульсы.

Изобретение относится к области гидрофизических исследований и может быть использовано для исследований, проводимых в океане. Сущность: станция содержит плавучесть (1) из синтактика, внутри которой закреплены автономные модули (2, 3) с датчиками (4).
Способ относится к области океанографических измерений и может быть использован для контроля состояния открытых водоемов, вызванного их загрязнением, при проведении экологических и природоохранных мероприятий, а также для мониторинга гидрологических характеристик.

Изобретение относится к горному делу, а именно к исследованиям горных пород, в частности к способам исследования керна, извлеченного из скважины. Способ включает установку керна на предметный столик, освещение его поверхность направленным потоком видимого диапазона света, прием части света, отраженного от поверхности керна и обработку полученной информации.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска месторождений нефти и газа. Сущность: проводят геологическую и сейсмическую съемки, а также дистанционный оптический газовый анализ с помощью дистанционного лидара.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разведке и управлении разработкой месторождений углеводородного сырья. Техническим результатом является получение объективных данных о физико-химических свойствах добываемой нефти, а именно оптических свойствах для расчета остаточных извлекаемых запасов нефти и определения текущих свойств коллекторов разрабатываемого месторождения, а также данных по обводненности продукции скважин в промысловых условиях.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля состояния магистральных трубопроводов нефти и газа. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения микросейсмического мониторинга. Настоящее изобретение предусматривает волоконно-оптическую систему сейсмического мониторинга, включающую в себя источник света, который возбуждает оптическое волокно, расположенное в стволе скважины. По меньшей мере одним датчиком света анализируется свет рэлеевского обратного рассеяния для получения акустических сигналов для каждой из множества точек на всем протяжении ствола скважины. Множество точек измерения связаны с различными подмассивами, включающими в себя по меньшей мере один подмассив перед кривой вдоль траектории ствола скважины и по меньшей мере один подмассив после кривой. Процессор определяет угол падения для каждого из различных подмассивов и находит посредством триангуляции местоположение микросейсмического события на основании определенных углов падения. Технический результат - повышение точности данных исследований. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к способам дистанционного изучения геологической среды. Сущность: проводят тепловизионную съемку геологической среды. Получают и обрабатывают спектрозональные снимки в диапазонах видимого спектра и дальнего инфракрасного интервала длин волн. Формируют объемную модель блоково-разломных структур плотности потока в дальнем спектре инфракрасного интервала длин волн. Интерпретируют полученные данные и составляют результативные карты. Причем съемку ведут с пошаговым линейным приближением к выделенной области геологической среды. При этом после получения первого снимка проводят его анализ на наличие опасных участков. При выявлении опасных участков проводят их детализацию на зоны и равноудаленную съемку каждой зоны при последующем приближении. Далее продолжают приближение, детализацию и съемку каждой зоны до получения снимков с максимальным разрешением. На основе интерпретации объемной модели блоково-разломных структур плотности потока формируют трехмерный образ геологической среды с выделением геотермических признаков. Судят об опасных техногенных участках исследуемой геологической среды и местоположении подземных вод. Технический результат: повышение точности диагностики геологической среды. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх