автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система радиационной шельфовой и наземной геотермосъемки

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. И. М. ГУБКИНА

На правах рукописи УДК 681.518: 621.384:550.83 КОРНИЕНКО Сергей Гельевич

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА РАДИАЦИОННОЙ ШЕЛЬФОВОЙ И НАЗЕМНОЙ ГЕОТЕРМОСЪЕМКИ

Специальность 05.11.16 — Информационно-измерительные

системы (промышленность)

Л ВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1992

Работа выполнена в Государственной академии нефти и газа

им. И. М. Губкина

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Л. С. МОПСЕЕНКО.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ю. Л. КОЛОВЕРТНОВ, кандидат физико-математических наук Л. И. ИВАШУРА.

Ведущее предприятие — Московская опытно-методическая космоаэрогеолоп екая экспедиция ПГО «Аэрогеология».

Защита состоится « » _ 1992 г. в -^й — че

и ауд. на заседании специализированного совета Д 053.27.10 в Г(

дарственной академии нефти и газа им. И. М. Губкина по адресу: 117 ГСП-1, Москва, В-296, Ленинский проспект, 65, ГАНГ им. И. М. Губкина.

С диссертацией 'можно ознакомиться в библиотеке Государственной ак; мни нефти и газа им. И. М. Губкина.

Автореферат разослан «_ Ссс^Сг^г^._ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

£. В. Глнве

* 1. Общая характеристика работы.

Актуальность. Эффективность геотермической разведки на иельфе и на суше,как'одного из геофизических методов, во многом эпределяется функциональными возможностями и характеристиками специализированных информационно-измерительных систем. Однознач-гое решение вопроса о природе геотермических сигналов осуществило по более совершенным алгоритмам, учитывающим влияние различ-[ых неинформативных составляющих регистрируемого сигнала. Объек-гоы исследований является приповерхностное , придонное геотермй-iecKoe поле, отражающее нефтегазовые залежи, рудные и нерудные месторождения, различные геологические структура Полный вектор геотермического сигнала включает информативную, глубинную составляющую и различные неинформативные составлящие. Основными изме-зяемыш параметрами являются: температура в донных осадках я юды у дна,радиационная температура земной поверхности.

Одним из направлений оельфовой терморазведки является тридонная термосъеиса. основанная на непрерывном измерении тем-гературы воды. Преимущество метода - экспрессность, недостаток -такая достоверность выделения глубинного геотермического сигнала. Значительная инерционность используемых датчиков контактного геплообмена не позволяет пол* пгаь информацию о,тонкой (высоко-1астотной, высокодетальной) структуре температурного поля пригонной воды & ее- естественном состоянии и соответственно судить ) природе его аномалий.

Аналогично, исследование тонкой структуры поля радиаци-шного (ПК) излучения вемной поверхности, позволяющее более од-юэначно характеризовать информативный геотермический сигнал, не юуществимо ввиду того,.что ни„одна из известных ИКскстем не от-¡ечает комплексу характеристик: основная.погрешность измерений -),1'С в широком (-10г40®С). диапазоне входного сигнала и при ко-юбаниях температуры- воздуха от 0 до 30®С;постояйная времени юсколько миллисекунд; возможность обработки больших массивов на Ш;энергопотребление, габариты и масса, обеспечивающие доста-•очную автономность; технологичность изготовления и низкая ком-«ерческая стоимость.

В связи с этим, актуальной является задача разработки шюинерционной, высокочастотной ДОС для экспрессных наземных и зельфовых геотермических исследований.

Цель работа Целью работы является исследование и разра-

ботка информационно-измерительной системы шельфовой и наземной геотермосъемки на безе бесконтактных малоинерционных датчиков температуры, а такяе эффективных алгоритмов обработки данных.

Основные задачи разработки.

- анализ современных технических средств и методов шельфовой и наземной геотермосъемки;

- теоретическое и экспериментальное исследование измерительных сигналов шельфовой и наземной геотермосъемки. оценка неинформативных составлявших входного сигнала, разработка методов коррекции измеряемого геотермического сигнала

- разработка алгоритмов обработки данных экспрессной шельфовой и наземной геотермосъемки с оценкой тонкой структуры входного сигнала;

- разработка и исследование ИИС радиационной шельфовой и наземной геотермосъемки (ИИС РГТ), в том числе: специального буксируемого вонда-контейнера шельфовой ИИС РГТ;унифицированного приемного ИК-радиометрического модуля и реализация на его основе модулей шельфовой и наземной ИИС РГТ;

- теоретическое и экспериментальное исследование метрологических характеристик ИИС РГТ;

- натурные испытания ИИС РГТ и разработка технологий ее применение;

- оценка результатов применения ИИС РГТ.

Методы исследований. В работе использован аппарат математической статистики, математического моделирования и теории информации. Экспериментальные исследования и проверка технических решений проводилась в стендовых и натурных условиях.

Научная новизна.

1. Предложена линейно-системная модель получения,, передачи и перобразования измерительной геотермической информации на объекте исследований.

2. Экспериментально установлено, что при геотермической съемке на Мелководном шельфе и дистанционной геотермосъемке на суше составляющая геотермического поля , обусловленная случайными природными явлениями, соизмерима с величиной информативной составляющей поля.

3. Разработан метод коррекции геотермического сигнала I донных осадках на шельфе, учитывающий пространственно-временные вариации температуры придонного слоя воды. • ,

4. Разработан алгоритм обработки данных экспрессной шель-фовой геотермосъемки с оценкой тонкой структуры температурного поля придонной воды, отражающей степень гидродинамического возмущения.

5. Разработан алгоритм обработки данных наземной радиационной (ИК) геотермосъемки для условий неоднородной излучающей поверхности. :

6. Разработана и реализована Информационно-измерительная система радиационной шельфовой и наземной геотермосъемки (ИКС РГТ). Разработан унифицированный оптико-электронный ИИ-радиометрический модуль на базе которого реализованы модули шельфовой и наземной ИИС РГТ. Разработан подводный буксируемый зонд-контейнер с ИК-модудем и блоком контроля донного положения, обеспечивающий измерение температуры придонного слоя ¿оды в ее естественном состоянии в широкой (до 160 Гц)полосе частот входного сигнала, а такче двухканальный ИК-модуль для наземной геотермо-сгекки с оригинальным опорным иелучателем-термодатчиком, позволяющим снизить основную погрешность до 0,1°С в диапазоне температуры воздуха 2-35°С. Исследованы метрологические характеристики ИКС РГТ .разработаны методические и технические решения по их метрологическому обеспечению.

Практическая ценность и реализация' работы в производстве. Разработанная Информационно-измерительная система ради- . ационной .шельфовой и наземной геотермосъемки, а также алгоритмы обработки данных в первую очередь имеют значение в практике дистанционных поисково-разведочных, опытно-методических, научно-исследовательских работ, обязанных с локализацией нефтегазовых месторождений. Кроме того система может быть использована в любой области, связанной с мониторингом теплового режима водной толщи, земной и водной поверхности, различных объектов. ИИС РГТ ориентирована на широкое применение. -Опытные образцы ИИС РГТ прошли лабораторные и полевые испытания, используются на практике в шеяьфовых и наземных гёотермосъеночных работах.

Результаты работы нашли практическое применение з кссле- , дованиях температурного баланса в Северной части Каспийского моря, проводимых совместно с Институтом геологии и геофизики СО АН СССР. Система внедрена в МОМКАГЭ ПГО "Аэрогеология", в НТЦ проблем экологии "Техноэкос", в Геолого-тематической экспедиции ДО "Урайнефтегаз". Расчетный экономический эффект от внедрения од-.

кой системы 300 тыс. руб. в год.

Апробация. Результаты работы докладывались на Всесоюзном совещании "Стандартизация геотермических исследований в геотектонически активных районах" (г. Махачкала,1987), на Региональной конференции "Геотермия и ее применение в региональных и поисково-разведочных исследованиях" (г. Свердловск,1989), на семинаре кафедры ЭИИТ МИНГ им. И. Е Губкина (г. Москва, 1986), на НТС Центральной космоаэрогеологической экспедиции ПГО "Аэрогеология" (г. Москва,1986), на НГС "Каспнефтегазгеофизразведка" (г. Баку, 1988), ненаучных сессиях Дагестанского филиала АН ССС" (г.Махачкала,1985,1988), на научном семинаре лаборатории экспериментальной геотермии ИПГ Дат.Щ РАН (г.Махачкала,1992). Разработка демонстрировалась на Международной выставке "Наука-88" (г. Москва, 1988). .

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ в том числе 2 авторских свидетельства.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и содержит основной текст (143 стр. ); иллюстрации (67), фото (Б), таблицы (5), перечень литератур'ы (108 наименований), всего 222 стр.

В работе защищаются следующие основные положения. .

- разработанная Информационногизмерительная система радиационной шельфовой и наземной геотермосъемки (ИИС РГТ) для исследования тонкой структуры геотермического поля;

- разработанный . унифицированный оптико-электронный ИК-радиометрический модуль и реализованные на его базе ИК-модули для ИИС РГТ в шельфовой и наземной модификациях;

- разработанный метод коррекции геотермического сигнала, учитывающий пространственно-временные вариации температуры придонного слоя воды;

- разработанный алгоритм обработки данных Экспрессной шельфовой геотермосъемки с оценкой тонкой структуры температурного поля придонной воды;

- разработанные алгоритмы обработки данных наземной радиационной геотермосъемки с коррекцией геотермического сигнала в условиях неоднородной излучающей поверхности.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирован» цель и задачи исследования, приведена краткая аннотация разделов

диссертации.

3 первой главе диссертация проведен анализ современных технических средств и методов кзльфовой и наземной геотермической разведки. Значительный вклад в развитие технических средств, и метода морской терморазведки и термометрии внесли В. И. Артеменко, А. М. Бойкой, Е Е Калинин, Р. Г. Матвеев, А. Е Месхе-толл, Е Л. 1,Михайлов, Е Г. Осадчий, Е Е Пака , Л. С. Ситников , ЕЕ Суетнов и др.

Достоинствами систем термозондирования являются высокая точность и возможность измерения геотермического сигнала непосредственно в донных осадках. Недостаток заключается в низкой производительности, поскольку измерения производятся по точкам с остановкой плтв. средства

Экспрессная геотермическая съемка, основанная на непрерывном измерении температуры воды у дна более производительна, однако корректность метода определена двумя основными факторами: измерение должно осуществляться, в естественном состоянии придонного слоя, воды; естественные турбулентные процессы у дна не долины превышать граничной интенсивности, выше которого происходит нарушение равновесного теплового баланса между дном и придонным слоем воды. Однако используемые ког тактные датчики температуры не позволяют регистрировать колебания,- характеризующие турбулентность .■ Возможность- применения в подобных системах малоинерционных датчиков бесконтактного теплообмена отмечена еще в конце 60 - ых годов (А.С. Моисеенко, Ю. ЕПейсиков, 1969).

Перспективность применения ИК - систем для геотермической разведки была подтверждена результатами работ Е А. Вербицкого, ЕЕ Вишневского, Е А. Кйлтунова, ЕМ. Коростеле"а, Е О. Крутикова, М. 0. Лахтионова, Е И. Лялько и другими, внесшими весомый вклад в разработку технических средств и алгоритмов обработки данных. Однако, для решения задач устранения помех входного, сигнала, на основе анализа тонкой структуры радиационного поля ,. существующие технические средства малоэффективны, „поскольку не отвечают комплексу технических характеристик. Основными из них являются: точность измерения О, 1 С в широком диапазоне (-10+40 С) измеряемых и (0-30 С) рабочих температур; постоянная времени - не более 10 мс; угол поля обзора - 3 - 4 ; возможность обработки больших массивов данных на ЭВМ; энергопотребление , обеспечивающая автономность при съемке с автомобиля, самолета

или в пешеходной съемке; компактность и малый вес. Важным требованием к системам^для широкого внедрения является также высокая технологичность изготовления нестандартных узлов и низкая коммерческая стоимость. Малоэффективна радиационная геотер-мосъемка в условиях несплошного растительного покрова и дифференциации тепловой инерции почвы, когда тепловой режим (ввиду изменяющихся метеоусловий или других причин ) не подчиняется закону гармонических колебаний.

Анализ рассмотренных технических средств и методов геотермической разведки позволил определить основные направлена дальнейшего его развития:

1. Разработка специализированной ИИС для геотермосъемки,. позволяющий регистрировать широкий частотный спектр колебаний температуры придонной воды и радиационной температуры, земной поверхности.

2. Экспериментальное и теоретическое исследование характеристик информационных геотермических сигналов.

3. Разработка методов коррекции геотермического сигнала, учитывающих пространственно-временные вариации его различных неинформативных составляющих.

Во второй главе рассмотрен объект исследований, а также методы получения измерительной геотермической информации. Дана. обобщенная линейно-системная модель- формирования измерительной геотермической информации. На основе модели выделены факторы, формирующие случайную составляющую сигнала на входе ИИС, которые до настоящего времени не получили должной колличественной оценки. В общем виде даны погрешности входного сигнала, погрешность преобразования сигнала в приемной части ИИС, суммарная погрешность .

Результаты экспериментов в различные годы, в различных районах мелководного шельфа Каспийоадго моря показали , что колебания температуры воды у дна случайного характера, связанные с различными гидродинамическими и метеорологическими явлениями, могут оказывать существенное влияние на геотермическое поле донных осадков. На рис. 1 приведены характерные экспериментальные данные режимных наблюдений для мелководной (12 м) зоны шельфа.

Разработан метод коррекции геотермического сигнала в донных осадках, учитывающий колебания подобного рода, включающий в „себя следующие основные этапы: 1. восстановление (измерение) с

помощью специальных технических средств (ИИС) картины пространственно-временных колебаний температуры придонной воды в течение периода достаточного для минимизации вносимой ими погрешности. В конце периода осуществляется измерение геотермического сигнала в донных осадках на глубине "X" с помощью внедряемого термозонда; 2. расчет относительной поправки на случайные колебания температуры воды, проникающие до глубины "X" по данным, полученным на первом этапе; 3. коррекция измеренного геотермического сигнала на основе расчета поправок на случайные колебания температуры воды. Построение относительной картины скорректированного геотермического поля. Первый из перечисленных этапов осуществляется с помощью ИИС придонного экспрессного термопрофилирования. Реа-

Рис. 1 Данные репмных наблюдений температуры у дна (1) ив донных осадках ,(2) на 120 см.

лизация второго этапа предполагает решение уравнения теплопроводности с условием, что случайное колебание температуры воды у дца проникает в осадки только эй-счет кондуктивного теплоперено-

т.вс ' 20

13 16

14 12 10

июнь июль а^гусст «««тяЗрг» £

»' a I v

са. Решение уравнения имеет вид:

t r

9

+

О

где и - температура; Тв 7 температура в осадках бее случайных колебаний; Ф - интеграл ошибок;х - глубина в донных осадках;К - коэффициент температуропроводности;t - общее время;£ - градиент температуры (0,04 0 С/м);/1(Т) - сплайн-аппроксимация температуры воды у дна ( краевое условие);X - текущая координата времени.

Для оценки корректности применения предложенной математической модели было проведено сопоставление экспериментальных данных с расчетами. Критерием близости было взято значение функционала С _ -|/Ж7т I/ \ 2 '

Гл71* рЧ ■ (2)

где Та{ - измёренное значение температуры в осадках;расчетное согласно (1) значение;м - число замеров на выбранной реализации оценки. Расхождение результатов соответствует среднеквадрати-■ ческому отклонению порядка 0,2°С. Часть уравнения, стнрсящаяся к абсолютным температурам в начальный момент времени опускается. Учитывая относительный характер выделения аномалий геотерми-. ческого сигнала, имеем: ^

О

Третьим этапом осуществляется коррекция геотермического сигнала.

ТрЫ) = Т$(г)-и(Г) <*>

где Тр- скорректированное значение температуры в осадках на глубине " X " ; Т^- экспериментальное значение ; Ъ - координата.

Для определения минимального периода пространственно-временной съемки температуры воды у дна проведено моделирование сигналов характерных параметров. Результаты показали, что для скачков с амплитудой 3,5°С и длительностью 6-7 суток, на глубине 100 см. геотермический сигнал затухает до 0,1°С уже на 9-10 сутки (рис.2). Отсюда елодует, что .длительность съемки должна быть около двух недель.

Приведены результаты измерений динамики излучения основных (для выбранной зоны) ландшафтных элементов: глинисто-иесча-ная почва; кусты свехэй зелени, сухие кусты и трава. Разница значений радиационной температуры этих элементов, расположенных в непосредственной близости друг к другу, а таклв отличие темпов

Рис.2 Кривые затухания сигнала (1-6) в донных осадках различной температуропроводности: 1-0,006;2-0,004;3-0,003;

4-0,0026; Б-0,0023; 6-.0,002 (сма/с).

остывания в течении ночи послужили основанием разработки метода коррекции геотермического сигнала при наличии -несплошного растительного покрова (РП). Суть метода З'ключается в разделении данных по почве и РЕ Критерием является отличие значения от текущего1 среднего. Значения выше среднего отнесены к Й1, ниже к почве. Доказано, что при числе входных данных в несколько раз превышающем" . минимальное необходимое для локализации структур определенного' радиуса в процессе разделения неопределенность выделения геотермического сигнала уменьшается.

Разработан метод коррекции геотермического гчгнала в условиях вариации тепловой инерции почвы. Профильные измерения абсолютной радиационной Температуры Т(х). осуществляются дважды: после эахода солнца и перед восходом. Изменение разности вечерних и утренних значений отражает тепловую инерцию почвы. Диапа^ зон изменения разностйдТ делится на число " п " уровней (зон). Из всего числа значений Т(х) выбираются те, координаты (х) которых соответствуют зоне д'Г£ (t-1.. .п), охватывающей максимальное число значений из Т(х). В результате, после интерполяции, выделяются аномалии температуры не зависящие от тепловой инерции почвы. В отношении вариаций излучательной способности почв еде-

лано предположение, что они адекватны вариациям тепловой инерции, поскольку последние характеризуют конкретный вид почвы.

На основе анализа реальных геотермических сигналов, объемов необходимой информации, а также особенностей технологии съемки сформулированы требования к характеристикам ИИС для шель-фовой и наземной геотермосъемки. Обоснована целесообразность и перспективность разработки ИИС шельфовой геотермосъемки с применением бесконтактных приемных устройств, обеспечивающих измерение температуры в широком частотном спектре.

Третья глава посвящена разработке технических решении ИИС для радиационной шельфовой и наземной геотермосъемки (ИИС РГТ), исследованию ее метрологических характеристик, технологий применения и результатам испытания в натурных условиях. Рассмотрены варианты структурной схемы ИИС РГТ с различными" способами передачи информации.. Показано, что для шельфовой ИИС наиболее приемлема передача информации в цифровом коде с временным разделением каналов. Для наземного варианта ИИС более приемлимо пространственное разделение каналов с передачей сигнала в виде интенсивности напряжения. ...

Разработана структурная схема Информациошю-измерительной системы для радиационной шельфовой геотермосъемки (рис.3) с передачей информации по трехжильному кабелю, соединяющему подводную, ' буксируемую по дну приемную ^асть (1), с бортовым информационно-вычислительным комплексом. Приемная часть объединяет четыре информационных канала: ИК-излучения К; термокомпенсации Т; гидростатического давления Р; контроля донного положения К. В структуре ИБК центральное место отвёдено цифровому накопителю данных (П), объединенному с устройством управления системы в целом и общим интерфейсом. Стандартные интерфейсы обеспечивают вывод данных с накопителя на микро-ЭВМ профессионального и бытового назначения. Для координатной привязки используется цифровой приемоиндикатор ФРГС "Поиск" с.выходом в один из четырех резервных каналов накопителя.

Для специфических условий измерения температуры воды у дна разработан буксируемый вонд-контейнер, в котором размещены элементы приемной части ИИС. Цилиндрическая обтекаемая форма зонда, размешенный в.его головной части ИК - радиометр и канал контроля данного положения с.датчиком-звуковых колебаний обеспечивают измерение придонного слоя воды в его естественном состоя-

НИИ.

Особенностью шельфовой ИИС РГТ является ИК - радиометр, разработанный с учетом специфики придонных измерений температуры воды. Радиометр представляет собой модуль, который ввинчиваете* в головную часть зонда - контейнера В качестве приемника излучения используется пироэлектрическое устройство МГ - 30. Входное oi-mo выполнено из стекла KRS-5 толщиной 1,5'мм и ф 20 мм с полиэтиленовым покрытием. В качестве компенсационного излучателе используется обтюратор и внутренняя полость модуля, температура которых контролируется меднопроволочным термодатчиком канала термокомпенсе-щи Т. С целью компенсации собственного излучения окна половина его экранирована, а излучение от половин подвергается временному разделению. Поскольку прямое суммирование iвходных напряжений каналов R и Т приводит к возникновению существенной основной погрешности (ввиду нелинейности характеристики канала R) суммирований осуществляется в .ЭВМ после перевода кодов в «С.

Исследованы технические и метрологические характеристики ИК - модуля гаельфовой ИИС РГТ. Аналитический расчет показал, что для данной оптической системы и приемника на частоте модуляции Б00 Гц пороговая чувствительность по температуре равна 0,005°К. Показано, что требуемая АЧХ радиометра может быть реализована С помощью фильтра Баттгерворта восьмого порядка. Разработана методика калибровки радиометра в лабораторных и натурных условиях.

Значение выходного сигнала, соответствующее той или иной калибровочной температуре устанавливалось на основагчи 16 серий измерений по 100 значений в каждой с построением гистограмм. Калибровочная. характеристика оптического канала радиометра имеет вид: 2 3 ч

То! - Go + ^ * ад. + + а, А/. (5) .

где N; - значение кода, соответствующие значению температуры во ДЫ:а,,а,,ог ,flj.av- коэффициенты. Для канала термокомпенсации характеристика имеет вид

r^-^Mj (6)

Nj • значение кода, соответствующее значению температуры if оптике;^, ¿-i - коэффициенты. Искомое значение температурь воды В Ч! вычисляется по формуле:

"Tpi ~ ~Гд -t •+ TKj - 22

где Tkj- показания оптического канала радиометра без поправки на дрейф температуры в оптике:, 22''С - значение температуры в модуле, при котором°проводилась калибровка оптического канала. Дрейф характеристики оптического канала расширяет динамический диапазон до +59®С. Приведенная погрешность - 0,30%. Экспериментально установлена зависимость динамической погрешности от частоты входного сигнала Постоянная времени порядка 1 мс. Предел допустимой систематической погрешности - 0,1°С; ' среднеквадрати-ческая погрешность - 0,022 "С. Пороговая чувствительность -0,01'С. Разработана технология применения шельфовой ИИС РГТ. Рассмотрены принципы анализа регистрируемого материала. Показано, что. по мере восстановления теплового режима у дна после сильного возмущения (шторма) дисперсии по данным профиля и отдельной реализации уменьшаются и сближаются. Полеченный результат послужил основанием для разработки метода экспрессной придонной геотермосъемки с помощью ШС РГТ, в котором по величине дисперсии выборочных реализации судят о степени гидродинамического возмущения и, следовательно, о корректности интерпретации материала.

Разработанная структурная схема наземной ИКС РГТ является модификацией шельфового варианта с использованием того же накопителя данных объединенного с устройством управления и общим интерфейсом. Информационными каналами системы являются: два оптических канала (3-5, 10-13 мкм), два термокомпенсационных ИК -модуля; каналы температуры воздуха и координатной привязки. В процессе съемки осуществляется только регистрация данных с визуальным контролем по цифровому таблг Обработка и вывод информации осуществляется в лабораторных условиях. В качестве датчика температуры воздуха использован меднопроволочный термометр. Для координатной привязки при съемке с движущегося автомобиля моиет быть использован привод спидометра. При пешеходной схемке или съемке с самолета запись реперкых точек, проходимых на местности. Оригинальной особенностью модуля является использование з качестве опорного излучателя тончайшей плоскости медногроволоч-ного термодатчика установленного перед одной из половин входного окна. Объединение в одном *лем0нтв традиционно двух с различи»». Т.укэд1она:ъннм к-«начешем позволяет ссущес^рить k.'ü!öo.vh» адек-

ватный контроль за дрейфом опорного излучения и, т. о. снизить основную погрешность измерения в широком интервале колебаний температуры. Конструктивно ИК - радиометр выполнен по принципу дисковой оборки, что существенно упрощает технологию изготовления основных несущих и корпусных элементов.

Основные характеристики ИК - радиометра : плоский угол поля обвора - 2,5x3,5 град.; диапазон измеряемых температур -. - 10М0°С; расширяемый -Зб*б4°С; пороговая чувствительность -0,05°С; постоянная времени - 3 мс; основная погрешность - 0,1°С (2*35®0 - рабочих температур); напряжение литания (+-) 12, +6В; потребляемый .ок - 0,16 А;габариты - ^ 100 х 280 мм; масса - 2,6 кг.

Отработана технология применения ИИС РГТ при съе же с движущегося автомобиля и самолета АН-2.

Четвертая глава посвящена алгоритмическому и программному обеспечению ИИСЧЕТТ и результатам ее практического использования. -

Описана структура программы обработки данных по методу шельфовой геотермосъемки с коррекцией геотермического сигнала в . донных осадках, учитывающему колебания температуры воды у дна Приведен алгоритм обработки данных по методу:шельфовой экспрессной .геотермосъемки, в основа которого лежит сравнение уровня среднейвадратического отклонения высокочастотных пульсаций сигнала отдельной текущей реализации с нормированным (установленным экспериментально).

Приведены результаты геотермической съемки с помощью ИИС РГТ на участке шельфа Каспийского моря, перекрывающее предпола- ( гаемое структурное поднятие. После обработки данных по приведенному выще алгоритму выделена граница структурного поднятия. Коррекция сигнала в донных осадках по методу учета пространственно-временных колебаний температуры воды у дна позволила устранить ло?кную аномалию геотермического поля. На основе данных экс-' пр^сеной придонной геотермосъемки сделан вывод о том, что ослабление гидродинамического воамущения у дна, сопровождающееся уменьшением среднеквадратического отклонения по реализациям, ведет к восстановлению теплового равновесия на границе вода-дно, при котором корректна придонная геотермосъемка. С помощью ИИ<? ТТТ локализована зона субаквальной разгрузки подземных вод, про-лодяшдя по известному разрнряому нарушению (пл. Камень -Игнатия,

шельф Аз. ССР). Над выходом разлома на поверхность дна отмечается существенное увеличение уровня высокочастотных пульсаций температуры придонной воды.

Описан алгоритм обработки данных, ■ полученных с помощью наземной ИИС ^ТТ по методу коррекции геотермического сигнала с учетом несплошного растительного покрова. Описана структура программы с коррекцией сигнала при вариации тепловой инерции почвы.

Основные результаты применения ИИС РГТ наземной геотер-мосъемки были получены на.площадях, где проводились геолого-минералогические и геофизические исследования на нефть и газ, золоторудное сырье на территории Дагестанской ССР, Узбекской ССР и Тюменской области. Рад предполагаемыми разрывными нарушениями отмечается повышенный разброс сигнала и депрессии среднего значения. По данным съемки с самолета над предполагаемым по геологическим данным нефтегазовым месторождением в Тюменской области отчетливо выделяется положительная аномалия по профилю, проявившаяся после обработки данных по методу коррекции сигнала на изменчивость теплой инерции почвы. Авток-бильная съемка с помощью

Рис. 4 Кривые радиационной температуры построенные по 5-ой(а) и б-ой(б). зонам тепловой инерции и температуры в скважинах (в) над нефтяным месторож-• • дениемАчису. ...

МО РГТ была проведена над открытым нефтяным месторождением Ачи-' су (ДССР) . Нефтяная залежь отразилась повышением радиационной температуры на 0,б*С (рис. 4). причем более отчетливо, чем по данным проведенной ранее ыалоглубинной (2,4 м) скважияной термосъемки. что, по-видимому, связано с коррекцией сигнала на изменчивость тепловой инерции почв при обработке данных ИК-оъемки.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод . о том, что разработанная ИИС РГТ, технология ее применения и методы обработки данных в целом могут явиться новым инструментом, позволяющем повысить эффективность экспрессной дистанционной ге-отермосъемки. ■

.3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЕ

1. Разработана и реализована Информационно-измерительная система радиационной, шельфовой и наземной геотермосъемки (ИИС РГТ).позволяющая исследовать тонкую структуру геотермического, поля. Предложен структурно-алгоритмический принцип стабилизации

передаточной, характеристики оптического (ИК) канала, позволяющий уменьшить основную погрешность,расширить динамический диапазон.

2. Разработан унифицированный оптико - электронный модуль на базе которого реализованы ИК - модули для ИИС РГТ в шельфовой и наземной модификации. Предложен новый опорный иглу-. чатель - термодатчик, позволяющий снизить основную погрешность в широком интервале рабочих температур.

3. На основе экспериментальных данных и мат? этического моделирования нестационарного теплообмена у дна на мелководном шельфе разработан метод коррекции геотермического сигнала в донных осадках, учитывающий пространственно-временные вариации температуры придонной воды. ■ '

4. Разработан алгоритм обработки данных шельфовой. экспрессной геотермосъемки в основе которого лежит оценка тонкой структуры температурного, поля придонной воды, отражающего сте-, пень гидродинамического возмущения.

5. На основе экспериментальных дангчх о пространственно- временных вариациях радиационной температуры различных назем-0

ных фонов разработаны, алгоритмы обработки данных с коррекцией 1 еотермического сигнала в условиях несплокшого растительного по-

крова и изменчивости тепловой инерции почвы.

6. Данные, полученные с помощью ИИС РГТ и обработанные по предлагаемым алгоритмам наши практическое применение при локализации различных геологических объектов и-внедрены в производственных и научно - исследовательских организациях.

Основные положения диссертации изложены в работах.

1. Корниенко С. Г. Некоторые особенности методики и аппаратуры геотермической разведки На шельфе. Сб. тр. /¡'чт-т проблем геотермии Дат. ФАН СССР, 1984, вып. 2. С. 92-102.

2. Корниенко С. Г.' Особенности приповерхностного геотермического поля на шельфе. Тезисы доклада научной сессии Дат. ФАН СССР. Махачкала, 1985, с. 74 -75.

3. Корниенко С. Г. Информативность придонной геотермосъемки На мелководье. Сб. тр. /Ин-т проблем Даг. ФАН СССР, 1985 вып. 3, с. 65-70.

4. Сардаров С. С., . Корниенко С. Г., Кутузов О. Н. Морские геотермические исследования на структурах Апшеронского порога. -Геология нефти и газа, М., 1986, 6. с. 61 - 63.

5. Корниенко С. Г., Гехтман М. М. (мл.), Казиев К. С. К вопросу о временных вариациях температуры приповерхностного геотермического поля на шельфе... Сб. тр. /Им-т проблем ге .термин Даг. ФАН СССР, 1986, 6. с. 19-26.

6. Корниенко С. Г., Пашук Ы. Г. Анализ температурного поля у дна по данным инфракрасной, информационно - измерительной системы непрерывного термопрофилирования. Сб. тр. /Ин-т проблем геотермии Даг. ФАН СССР 1986, вып. б с. 27 - 34.

7. Моисеенко А. С., Корниенко С. Г., Киселев С. Б., Ми: :>й-левский Л. П., Лашкевич Л. 0. Инфракрасная информационно - измерительная система для термопрофилнрования придонного слоя водной толщи акваторий - "Геология, бурение и разведка морских нефтяных и газовых месторождений, Э. И., 1987, вып. 4, с. 10-14.

8. Корниенко С. Г. Инфракрасная информационно - измерительная система непрерывного термопрофилироЕакия и области ее применения. Стандартизация геотермических исследований в тектонически активна районах: Сб.. науч. тр. /Кн-т проблем геотермии. Даг. ФАН ОССР. 1987, вып. 7. "с. 64 - 68. ' "

9. Аграновский А. В. , Коломенский А. А. , Корниенко С. Г. ,

Симонович И. Е Модуль регистрации для ИИС морского термопрофилирования. Тезисы Доклада Научной сессии Дат. ФАН СССР. Махачкала» 1988, г. с. 21.

10. Корниенко С. Г.,' Гехтман Ы. М. (мл) Применение инфракрасной информационно - измерительной системы непрерывного терке*' ^офилирования в морской .терморазведке. Геология и разведка гьиовых и гааоконденоатных месторождений, Э. И. 1088, вып. 1. с. 9 - 14.

11. A.C. 1414084 (СССР) Устройство для измерения температуры глубинных профилей жидких сред / Моисеенко A.C., Корниенко С. Г.. Мельников И. Г., Лашкевич JL С., Егорова И. В - 1 апреля 1988г.

12. Корниенко С. Г. Инфракрасные информационно - измерительные системы для геотермических исследований. ВНИИЭГазпром, Обэ. информация. Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений. М., 1989, вып. 2.

13. Корниенко С.Г., Осипов КГ. Малогабаритная инфракрасная информационно - измерительная система для геотермических исследований. Тезисы докл. региональной конференции "Геотермия И ее применения в региональных и поисково-разведочных исследованиях", 16-20 октября 1989г., Свердловск, с. 69.

• 14. A.C. 1480594 (СССР) Устройство для придонной геотермической съемки /Аграновский А. Е , Корниенко С. Г., Мэисеенко A.C. 15.01.89. •

15. Корниенко С. Г., Осипов В. Г. Инфракрасная система экспрессной геотермосъемки, ПТЭ, 1991, N 4, с. 251. .

Формат 60x90 I/I6. Заказ & 4ÜI. ¥ираж 100

Типография,Дагестанского научного центра РАН

Махачкала, 5-й .талгородок, корпус Ю