автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Прогнозирование горизонтальных деформаций земной поверхности при разработке нефтегазовых месторождений

КИЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

На правах рукопису УДК 528.48:55124

БОНДАР АНАТОЛІЙ ЛАВРЕНТІЙОВИЧ

ПРОГНОЗУВАННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНИХ ДЕФОРМАЦІЙ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ПРИ РОЗРОБЦІ НАФТОГАЗОВИХ

РОДОВИЩ

05.24.01 - ГЕОДЕЗІЯ

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних паук

Київ - 1995

Дисертацією е рукопис

Робота виконана в Київському державному технічному університеті будівництва і архітектури

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Суботін Іван Єгорович

Офіційні опоненти:

1. Доктор технічних наук, професор Перович Лев Миколайович

2. Кандидат технічних наук, доцент Мазницький Анатолій Савич

Провідна організація: ВО "Укргазпром", мЛСиїв

Захист відбудеться "/£" і-Р^З"' ^ 1995 р.

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 01.18.02 при Київському державному технічному університеті будівництва і архітектури за адресою: 252037, Київ-37, Повітрофлотський проспект, 31.

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці Київського державного технічного університету будівництва і архітектури (Київ-37, Повітрофлотський проспект, 31).

Автореферат розісланий "/,'у"уУгі'Тдґі1 1995 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

О.ПІсаєв

з

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

льність роботи. На даному етапі розвитку України

передбачено розвиток нафтогазових родовищ і збільшення обсягів видобутку нафти та газу.

Параметри деформацій залежать від тектонічної будови породного масиву, обсягу видобутку нафти та газу, падіння пластового тиску, глибини нафтогазовсго горизонту, його потужності та площі родовища, що можуть бути визначені на основі даних маркшейдерсько-геодезичних вимірів зміщення точок земної поверхні і спрогнозовані на базі математичної моделі.

В умовах України до недавнього часу систематичних спостережень за процесами горизонтальних деформацій земної поверхні при розробці нафтогазових родовищ не проводилось. У зв"язку з цим вивчення закономірностей деформації земної поверхні при видобутку газу на Шебелинському родовищі, розробка методу їх прогнозування для забезпечення надійності, довговічності і безпеки експлуатації наземних і підземних об"єктіз, експлуатації свердловин та інших споруд є актуальним науковим завданням.

Використання результатів маркшейдерсько-геодезичних та інших натуральних спостережень для удосконалення проектування, будівництва і експлуатації інженерних споруд в районі газового родовища передбачено в директивах, нормативних документах і програмі наукових досліджень Укргазпрому.

Дана робота виконувалась відповідно плану держбюджетних і договірних науково-дослідницьких робіт, які були включені в розділ важливих тематик Південно-Західного АГП.

рухів земної поверхні в залежності від параметрів розробки родовища.

- встановлення закономірностей горизонтальних

. 4

Наукові положення, розроблені особисто ношукувачем і їх новизна:

® дано обгрунтування математичної моделі горизонтальних рухів земної поверхні;

• розроблено алгоритм, який реалізує прогноз горизонтальних рухів земної поверхні з урахуванням геодезичних даних і геологічних факторів;

• встановлено залежність між показниками горизонтальних рухів і параметрами розробки родовшца.

Обгрунтування____і__достовірність___наукових положень і

висновків підтверджується:

• узгодженістю величин горизонтальних рухів земної поверхні, встановленими запропонованим методом, з даними повторних вимірів на Шебелинському родовищі.

Методи досліджень. Для досягнення поставленої мети були використані такі методи досліджень: аналіз і узагальнення вітчизняного і зарубіжного досвіду, інструментальні спостереження за процесами деформації земної поверхні, аналітичні методи з використанням апарату теорії похибки вимірів, математичної статистики, лінійної і матричної алгебри, численні розрахунки з використанням ЕОМ.

Практичне застосування роботи міститься в розробці математичної моделі, а також алгоритму математичної обробки та інтерпретації результатів геодезичних спостережень горизонтальних рухів земної поверхні; є можливість практичного використання результатів досліджень в геодезичному виробництві та з науковою метою при вивченні, прогнозуванні і

картографуванні горизонтальних рухів земної поверхні на техногенних полігонах; запропонований метод прогнозування горизонтальних рухів земної поверхні дозволяє організувати ефективне видобування газу і надійний захист об"єктів інфраструктури на території Шебелинського газового родовища.

досліджень використовуються Українським АГП і виробничим об'єднанням "Укргазпром” при вивченні сучасних вертикальних і горизонтальних рухів земної поверхні на території Шебелинського газового родовища, при подальшому проектуванні і будівництві експлуатаційних свердловин, трубопроводів тощо.

Апробація роботи. Головні результати досліджень доповідались і обговорювались на науково-практичних конференціях Київського державного технічного університету будівництва і архітектури (м.Київ, 1986-1992 рр.), на науково-технічних нарадах і семінарах УкрАГП (м.Київ, 1986 р.), на науково-технічній конференції Державного університету "Львівська толітехніка" (м.Львів, 1993 р.).

На захист виносяться слідуючі основні результати шсліджспь, виконані особиста автором:

1. Геодинамічні аспекти інтерпретації сучасних

орйзонтальних рухів земної поверхні.

2. Дослідження точності визначення горизонтальних рухів ємної поверхні геодезичними методами.

3. Моделювання горизонтальних деформацій земної поверхні.

б

Пуйлікппіт. По темі дисертації опубліковано 15 робіт (в тому числі дві роботи одноосібно автора).

Структура і обсяг роботи. Дисертація загальним обсягом 115 сторінок складається з вступу, трьох розділів, висновків, бібліографії. В роботі є 12 малюнків, 10 таблиць.

Список літератури включає 133 назви.

Оспонний зміст роботи. Горизонтальні деформації земної позерхні території, що вивчається, визначаються на основі аналізу рухів земної поверхні в проміжках часу між повторними циклами спостережень і фіксуються точними вимірами елементів геодезичних мереж. Оскільки зміни, які ми спостерігаємо, є наслідком взаємних зміщень пунктів геодезичних побудов, то найбільш наочним шляхом визначення деформацій е порівняння координат однойменних пунктів, які обчислюються з вимірів різних циклів. При цьому обробка кожного окремого циклу вимірів виконується за звичайною схемою врівноваження лінійно-кутових .V > > тріангуляційних мереж. В результаті одержують дві реалізації мережі, відповідно циклам вимірів. За одержаними різницями координат будують вектори зміщення пунктів, які й повинні відображати ті деформації, що стались. Такий простий і досить поширений підхід має ряд недоліків. По-перше, для того щоб вектори зміщень, що обчислюються, мали реальний зміст, необхідно обидва цикли, що порівнюються, обробити в єдиній і стабільній в часі системі координат. Ця система реалізується на земній поверхні геодезичними пунктами, тому стабільність вихідних пунктів має першочергове значення при такому підході до визначення деформацій .

Для того щоб забезпечити цю необхідну умову, треба вибирати вихідні пункти (або вихідний пункт і азимут з нього) у

такому місці, де зміщення малоймовірні, використовуючи для цього додаткову інформацію про геологічну будову родовища.

Другим ускладнюючим фактором є те, що звичайні випадкові помилки напряму і вихідного базису (під час обробки тріангуляції) створюють уявні "розвороти" і масштабні "деформації" мережі. Типовим і широко відомим випадком є "вектори зміщень", величини яких збільшуються з віддаленням від вихідного пункту.

Характер зростання величин векторів такий, що він, як правило, добре пока'зує причину зростання - вплив вище названих похибок. Але при такому чіткому прояві вищезгаданих похибок може бути використаний досить ефективний засіб їх виключенню, який полягає в суміщенні з умовою мінімуму суми квадратів розходжень координат однойменних пунктів обох моделей реалізації мережі і визначенні звідси попередніх поправок за відмінність масштабів та орієнтації реалізацій, що порівнюються. Знайдені поправки будуть, звичайно, обтяжені впливом дійсних зміщень деяких пунктів, але при відносно малому числі останніх ці пункти можуть бути послідовно виключені на основі аналізу максимальних розходжень координат. Суміщення згідно з цією ж умовою решти стабільних пунктів дозволить уточнити взаємну >рієнтацію до масштабу обох реалізацій, а потім одержати уточнені їектори зміщень для виключених (зміщених) пунктів.

Обчислення показують, що такий прийом ідентифікації :табільних пунктів є ефективним за умови, коли кількість пунктів, ікі мають зміщення, не перевищує 40 % від загального їх числа.

Цей прийом дозволяє визначити деформації і в тому випадку, :оли вони обумовлені приблизно рівномірним розширенням або тисненням всього району, що досліджується. Деформація, що иникає, виявиться в одному з двох коефіцієнтів трансформування, кий покаже співвідношення масштабів реалізацій. Якщо

відмінність коефіцієнта від одиниці виходить за межі можливих систематичних помилок лінійних вимірів в обох циклах, то це буде вказувати на наявність деформацій згаданого типу.

В деяких випадках зони можливих зміщень точок земної поверхні відомі з різних опосередкованих даних, наприклад, при вивченні зміщень, які викликані землетрусом, епіцентр і магнітуда якого відомі. Тому під час аналізу правильно поставлених повторних вимірювань може бути застосований метод трансформування. Цей метод розробив Гельмерт з метою вставки тріангуляційних мереж без базису і азимуту в систему жорстких пунктів (наприклад, пунктів мережі вищого класу).

Таким чином, в низці практично важливих ситуацій векторні схеми мають місце, і такий спосіб подання деформацій бузсумнівно має право на існування.

Слід підкреслити, що вектори зміщень, якщо їх надійно визначити, є найбільш інформаційними даними про деформації, що відбулися. З цих даних можуть бути визначені будь-які параметри деформацій, що нас цікавлять.

Якщо в межах території, що вивчається, відбуваються повільні деформації, які призводять до створення всієї мережі, то векторне зображення (подання) зміщень не має сенсу. Найбільш ефективний у цьому випадку є метод деформаційного опису, що використовується в теорії пружності. Деформації суцільного середовища (у даному випадку двомірного) описуються у формі, що найбільш віповідає цьому випадку.

При визначенні відносних зсувів система координат закріплюється на місцевості стабільними (фіксованими, жорсткими або вихідними) пунктами, взаємне положення яких з часом не змінюється. Згідно з частковим принципом відносності у механіці зсуви геодезичних пунктів, що спостерігаються, не є інваріантними

величинами, тобто не залежать від обраної з деяким стулене*.! точності локальної (інерціальної) системи відліку або системи координат.

У дисертаційній роботі передбачається, що мобільні пункти відображають рухи однієї ділянки земної кори відносно іншої.

Визначення положення вихідних пунктів і орієнтування осей координат може бути виконане в кожній епосі спостережень астрономічними або супутниковими методами і, отже, в принципі можливе спостереження так званих абсолютних рухів.

Відрізняючись від векторів зсувів, зміни в часі відстані між пунктами є величинами інваріантними по відношенню до різних систем відліку (в рамках класичної механіки). Тому при спостереженні сучасних рухів земної кори геодезичними методами доцільно поєднувати визначення векторів зсувів з визначенням змін відстаней і їх напрямків.

Визначення і оцінка точності параметрів сучасних рухів земної кори можуть бути здійснені двома основними методами. Перший метод є традиційним. Він полягає у визначенні параметрів рухів і'’1,2 за вірогіднішими координатами ідентичних пунктів або за іншими елементами геодезичної побудови Р1 і Р2 в І і П епохи спостережень.

Елементи Р1 і Г2 приймаються в цьому методі за незалежні між собою величини, а середні квадратичні похибки параметрів обчислюються за формулою:

пі*,., = тгг> + тп£ (1)

Під час спостережень в обох епохах побудов однієї і тієї ж сонструкції (системи або схеми) і при невеликих величинах зсувів іунктів (що забезпечує незмінність коефіцієнтів рінянь похибок) формула (1) може бути представлена у вигляді:

= (Ні2 + (2)

де (х, і ц, - помилки одиниці вага вимірів відповідно в І і П епохи; Q к, - вагові коефіцієнти, які рівні оберненим вагам Рг„ функції, що оцінюється (параметра рухів, який оцінюється), і визначені алгоритмом методу найменших квадратів з допомогою часткових похідних / функцій по виміряних величинах

<3,., = [// • г] (3)

При невеликому зсуві пунктів маємо такі вирази для обчислення помилок визначення F*’2 :

(4>

М = М« = , (5)

де ц,д- похибка одиниці ваги різниці величин, виміряних в II і І епохи; (т)£)е і )<*„.- помилки параметра F1'2.

Далі уявимо, що поверхня, на якій розташовані жорстко зв"язані пункти, зазнає розтягування чи стискування у будь-якому напрямі. В цьому разі змінюються взаємні відстані між пунктами, тобто відбувається деформація поверхні. Задача полягає в тому, щоб на основі вимірювання кутів і ліній між суміжними точками у їх вихідному і зміщеному положеннях математично описати деформації, що відбулися, тобто визначити систему взаємопов"язаних параметрів, які кількісно характеризують деформаційний процес.

Розгляд проводиться в системі координат, початок якої суміщений з одним із пунктів мережі, поблизу якої вивчається деформація поверхні. Таким чином, введена система координат може переміщуватися разом з цим пунктом, зберігаючи однак незмінними напрямки своїх осей. В геодезичній практиці це реалізується визначенням астрономічних азимутів, які задають орієнтування в єдиній загальноземній системі координат.

Зараз в геодезичній практиці.використовують диференційний метод опису деформацій, в якому визначення відповідних параметріз грунтується на обчисленні різниш» координат двох порівнюваних реалізацій мережі. Зрозуміло, що при цьому дуже велике значення має методика вирівнювання, що застосовується при обробці кожної епохи спостережень. Можливий спотворюючий вплив додаткових умов, які вводяться при вирівнюванні мережі, деяке "розмазування" похибок, що мають локальний характер, а також відсутність коректної оцінки точності - слабкі місця такого підходу до обчислення параметрів деформацій.

Тепер, особливо під час обробки спостережень на геодинамічних і техногенних полігонах, згадані недоліки можуть бути значною мірою зменшені, оскільки є можливості дослідження різних проміжних варіантів залучення кореляційних матриць для обчислення СКП шуканих невідомих, які досить легко можна реалізувати.

Крім повторного нівелювання II класу на території Шебелинського газового родовища в різний час декількома організаціями, в тому числі Південно-Західним АГП, з участю автора дисертації виконано геодезичні роботи по створенню планової мережі.

Оцінка якості виміряних кутів у мережах тріангуляції і полігонометрії виконувалась на ЕОМ одночасно з попередніми обчисленнями і зрівнюванням систем трикутників (табл. 1, 2, 3).

Таблиця 1

Характеристика якості кутових вимірів на пунктах тріангуляції за нев’язками трикутників

Клас Кіль- Кількість трикутників 3 Нев’язки Сума нев’язки СКП кута,

кість нев’язкаЪш С трикутників, с трикутників, с обчислена

трикут- ників від 0 до 1 від 1 До 2 від 2 До 3 від 3 До 4 ВІД 4 ДО 5 в»Д 5 До в най- більші середне додат- на від’ємна за формулою т=±Ш

4 11 4 3 2 1 1 0 4.48 1.74 6.79 12.31 Г 1.21

Таблиця і

Характеристика якості кутових вимірів на пунктах полігонометрії за нев’язками ходів

Клас Кіль- Кіль- Кількість нев’язок сторін Сума нев’язок, с СКП

кість кість ДО від від понад додатна від’ємна ходів за

ходів сторін 50% 50% до 75% до допуск вев'яз-

(полі- допус- 75% 100% ками

гонів) ку допус- ку допус- ку ходів і полігонів, с

2 3 6 2 1 - - 2.95 1.31 ±1.04

3 4 6 2 1 1 - 0.91 9.57 ±1.39

4 9 55 8 - 1 - 7.10 25.30 ±1.97

Таблиця

Характеристика якості тріангуляції з вирівнюваная систем

трикутників

Клас Кількість пунктів Найбільша поправка у вимірюваних кутах, с СКП вимірюваного кута, с Найбільша поправка в координатах, м Найбільша похибка координат, м

4 5 + 2.3 - 0.101 + 0.03

Як видно з таблиць 1 і 2, кутові спостереження на пунктах тріангуляції і полігонометрії виконані з достатньою точністю.

Таблиця 4

Зведена таблиця якості полігонометрії

К Кіль- Кіль- Кількість ХОДІВ 3 відносними Знамен- СКП

л кість кість нев’язками ник вимі- вимірюваного

а ходів сторін найбіль- рюван- кута, с

с менше Від від від шої Н01' із ви- за

Х:2000 1:200 ООО 1:100 000 1:100 000 віднос- сторо- рівню- нев'яз-

до До До ної ни 3 вання ками

1:100 000 1:60 000 125 ООО нев’язки вирівн., ходів

м

2 3 6 1 - 2 - 61384 0.076 2.80 1.04

3 4 6 1 2 1 - 84301 0.034 2.26 1.89

4 20 55 4 7 1 8 25402 0.035 3.90 1.97

Як випливає з табл. 4, лінійні виміри (як і кутові) виконані з достатньою точністю.

Аналізуючи результати зіставлення координат пунктів, можна прослідкувати деяку закономірність, а саме: зміщення пунктів Шебелинка 1, Соколівка 2, Мілова 3 і Монастирок З сповільнилось за останні 13 років у порівнянні з попереднім періодом (мал. 1).

На пунктах Трикутник 2 і Довгеньке 3 зміщення дещо збільшилось. Причому на пунктах Трикутник 2, Шебелинка 1, Соколівка 2, Довгеньке 3 зміщення не зберігають постійного напрямку. Порівняння показало, що максимальні розбіжності величин кутів і ліній спостерігались на пункті Трикутник 2, який знаходиться неподалік від межі родовища. Крім виміряних, порівняні урівняні координати пунктів, для чого строгим способом

E, СТИСМ9ММЯ

Е} у—Ц ро.ітягнанмя

аактори зміщення

від одних і тих же вихідних вирівняна мережа як 1988 р., так і 1975 р Величини векторів зміщень на пунктах Трикутник 2 і МоНаетирок 3 досягають значень 0,1 м, що перевищує потрійний допуск помилок вимірів. Порівняння координат, отриманих у різні роки спостережень, показало, що найбільші зміщення пунктів відбулися до 1975 р., тобто в період найбільш інтенсивного добування газу. З 1975 по 1988 рр. зміщення більшості пунктів у плані дещо зменшилось. Якщо прослідкувати вертикальні зміщення пунктів полігонометрії 2 і 3 класів, виявлені повторним нівелюванням II класу, то можна побачити деяку узгодженість вертикальних зміщень з горизонтальними на цих пунктах. На всіх пунктах спостерігається зниження швидкостей вертикальних рухів за період з 1С82 по 1988 рр. у порівнянні з періодом 1975 -1982 рр., що, як вже відмічалось, спостерігається і в плановому відношенні.

Зменшення швидкостей вертикальних рухів на всіх пунктах відбувається на величину 4-5 мм/рік, і тільки в центральній частині родовища, де розташований пункт Глазунівка 2, сповільнення більш різке: 13 мм/рік.

Потрібно відмітити, що на всіх пунктах, за винятком пунктів Мілова 3 і Монастирок 3, вектори зміщення зберігають свій напрямок протягом всього періоду досліджень.

Насамперед було виконано оцінку точності наявних кутових і лінійних вимірювань. СКП кута отримана т^ =±1,21", тобто СКП вимірювань кутів в одному циклі дорівнює ±0,70", що добре відповідає передобчисленому, що дорівнює 0,5“ л/з =±0,86". Далі визначалась СКП ліній вимірів. Величина т(Л відшукувалась в припущенні її незалежності від довжин ліній, що вимірюються. Для тд? прийняте знайдене вище значення. В результаті отримано: «45=+ 1,6см , що цілком узгоджується з передобчисленим

значенням цієї величини, яка дорівнює 1,0>/3 = 1,73 см.

Було виконане дослідження горизонтальних рухів за результатами лінійних і кутових вимірів трьох циклів, в інтервалі між якими були зміщені сім пунктів. Зміщення імітують накопичення деформацій в ослабленій зоні приблизно в напрямку до центра родовища (центра мульди зсуву).

При побудові вихідної моделі за результатами вирівнювання тріангуляції 4 класу отримано СКП виміру напрямків у кожному циклі. Вона дорівнює ±0,6". Відповідні помилки лінійних вимірів були прийняті однаковими для всіх ліній і дорівнюють ±10 мм.

Далі, виходячи з заданих дисперсій помилок вимірів, за допомогою таблиць нормально розподілених випадкових чисел було знайдено істинні помилки "вимірювань", які потім додали до вихідних значень ліній і напрямків у кожному циклі. Отримані в результаті "виміряні" значення і були вихідними для подальшого аналізу.

Знайдені оцінки СКП вимірів довжин ліній і напрямів були використані потім для встановлення співвідношення ваги кутових і лінійних елементів, що потрібно для їх спільного рівняння. Знайдено, що Р5 / Р, = 3,2. Це значення, округлене до 3, вводилось у наступне рівняння.

Виміри трьох циклів були урівняні спільно за різницями виміряних елементів. Знайдені за результатами рівняння "вектори зміщень" зображено на мал. 1.

Далі для Шебелинського газового родовища були обчислені параметри деформацій, а також величини напрямків їх головних осей. .

Наочною формою опису деформаційного стану досліджуваного району є картосхеми, на яких показано вектори зміщення пунктів, їх величин і напрямків головних деформацій, можливі масштабні зміни (дилатація).

При побудові таких картосхем характеристики деформаційного стану трикутника відносять до його центру тяжіння.

Дилатацію прийнято звичайно зображувати у вигляді картосхем з ізолініями (див. мал. І), які проводять, виходячи з їх значень для центрів трикутників. Детальність ізоліній доцільно узгоджувати з точністю визначення величини, що зображається. Найкращим є переріз, що приблизно втричі перевищує можливу помилку визначення.

Місця розташування і стиснення показують площинний розподіл областей розташування і стиснення території, що досліджується, причому не тільки якісно, але і кількісно.

В дисертації виконано оцінку точності вставок і багатократних засічок мобільного пункту з використанням векторної алгебри, ліній положень і градієнтів виміряних функцій.

Визначаючи вектор зміщення вставкою мобільного пункту в кут і багатократними прямими і комбінованими засічками, можна для кожного трикутника, що входить у систему, одержати коефіцієнти рівнянь похибок, а потім обчислити помилки для усієї системи.

Обчислення помилок буде відповідати визначенню середньозваженого значення вектора зміщення пункту з К трикутників, що складають систему.

Використовуючи одержані формули, визначено СКП поздовжніх і поперечних векторів зміщення (показники зведено в табл. 5).

Таблиця 5

СІШ поздовжніх і поперечних лекторій зміщень

Номери (Чіл)®. (*W >1 (»Vv»)3. 0v,)r ”іи

трикут- ників им ш ИМ ш им2 MU3

1. 4.36 1.24 2.51 6.01 20.55 42.78

2. 3.65 3.68 6.30 8.15 26.86 106.11

Потім одержимо

= ±11, 64мм2 І (т^,,)2 = ±30,49мм2.

Внаслідок математичної обробки результатів виробничих робіт на Шебелинському техногенному полігоні визначено півосі сумарного еліпса помилок зміщення пунктів:

Л'/' =3,7мм:;Яе',іі =±2,8мм, а направлення великої півосі <р'^' = 75° (для тріангуляції 4 класу, пункт Серафимівка). Це ті результати, що можуть бути отримані традиційними методами.

У зв"язку з широким розвитком в останні роки супутникових систем визначення координат (GPS) докорінно змінюються методи і технологія геодезичних робіт по визначенню горизонтальних деформацій земної поверхні на геодинамічних і техногенних полігонах.

Концепція визначення координат з допомогою супутників досить проста: супутники на орбітах мають відомі координати і служать "мішенями"' в небі. Приймачі розташовані на землі в точках з невідомими координатами, визначають відстані до всіх супутників, які є в полі зору. Маючи дані про відстані до 3-4 або більше супутників, можна визначити координати приймача.

Точність визначення позицій приймача залежить від точності значення відстані до супутника.

Для точного геодезичного визначення координат один приймач встановлюється на точку з відомими координатами, а другий - на точку, координати якої необхідно визначити. Тоді визначаємо різницю у відстані між цими двома точками. Цей метод визначення координат з допомогою супутникових систем називається диференційним. Не дивлячись на те, що концепція супутникових визначень дуже проста, технологія приймачів і обробка результатів досить складні.

Головне управління геодезії, картографії та кадастру придбало 2 геодезичних приймачі фірми "Trimble 4000 SSE", з якими взяло участь у проведенні геодезичних досліджень на Карпатському геодезичному полігоні. Ці роботи дозволили зробити висновок, що з допомогою таких приймачів визначення горизонтальних деформацій земної поверхні на техногенних полігонах значно спрощується.

На одному з пунктів було виконано такі дослідження. На відстані близько 300 м від основного пункту було закладено допоміжний пункт і проведено на обох пунктах синхронні GPS-спостереження двома приймачами. З попередньої обробки GPS-спостережень було обчислено довжину лінії між вказаними пунктами. Вимір цієї лінії кількома серіями світловідцалеміром фірми “TOPCON” і порівняння результатів з GPS-вимірами виявило. розходження в довжині лінії лише на 0,7 мм. У табл. б викладено результати світловіддалемірних спостережень (1972 р.) та GPS (1993 p.).

Таблиця 6

Довжини і різниці довжин виміряних ліній просторової мережі Зй даними спітловіддалемірних спостережень (1972 р.) та GPS- і спітловіддалемірних спостережень (1993 р.)

Лінії Довжина 1972 р. S„ м Довжина 1993 р. S* м S.-S, м

Неліпіно-Бужора 15331.910 15331.910 0.000

Неліпіно-Рожок 5979.744 . 5979.733 -0.011

Неліпіно-Пога р 8У75.543 8775.513 -0.030

Неліпіно-Дахманів 10953.882 10953.898 0,016

Бужора-Рожок 21284.254 21284.265 0.011

Бужора-Погар 10201.811 10201.810 -0.001

Бужора-Дахманів 14913.916 14913.918 0.002

Рожок-Погар 13713.878 13713.884 0.006

Рожок-Дахманів 14708.356 14708.354 -0.002

Погар-Дахманів 15820.437 15820.455 0.018

Ср.Верх-Рожок 10229.488 10229.497 0.009

Отже, застосування GPS вносить корінні зміни в технології вивчення горизонтальних деформацій земної поверхні на техногенних полігонах, значно зменшуе витрати часу і підвищує вірогідність даних.

Висновки

У дисертаційній роботі дано нове рішення актуальної задачі прогнозування горизонтальних зміщень земної поверхні при розробці газових родовищ для ефективної і безпечної експлуатації свердловин, наземних об"сктів на території Шебелинського газового родовища.

Основні наукові результати, висновки і рекомендації такі:

1. Аналізом методів вивчення горизонтальних рухів земної поверхні при розробці Шебелинського газового родовища встановлено, що необхідна більш висока точність визначення координат пунктів тріангуляції і полігонометрії, що характеризується середньою квадратичною помилкою порядку 30,0 мм.

2. Встановлено статистичну залежність величин горизонтальних деформацій від техногенних процесів.

3. Виведено формули поздовжніх і поперечних помилок вектора зміщень.

4. Запропоновано метод обчислення параметрів горизонтальних рухів земної поверхні, який дає задовільну збіжність з результатами повторних спостережень, обчислених на території Шебелинського газового родовища.

5. Прогнозування горизонтальних рухів земної поверхні при розробці Шебелинського родовища, яке грунтується на даних геодезичних спостережень та відомостях про геологічні фактори, показує, що у випадку подальшої розробки родовища можливі зміщення поверхні разом з пунктами тріангуляції і полігонометрії. Це явище матиме місце в районі границь родовища і зміщення будуть складати більше 100 мм.

6. Для одержання більш надійних результатів дослідження горизонтальних рухів земної поверхні існуючу мережу тріангуляції і полігонометрії необхідно згустити і виконати повторні спостереження через 5 рокіа

7. З урахуванням геологічних умов обгрунтовано ефективні параметри Шебелинського техногенного полігону, визнано необхідність модернізації і згущення існуючої геодезичної мережі з використанням супутникових систем.

Основний зміст дисертації опубліковано у таких роботах:

1. Бондарь А.Л. Оседание земной поверхности в районе Шебелинского газового месторождения//Геодезия и картография.-1979.-№ 11.-С.16-18.

2. Бондарь А.Л. Деформация земной поверхности в следствие откачки подземных вод//Геодезия и картография.-19 81.-№ 11.-С.28-30.

3. Бондарь А.Л., Субботин И.Е., Шевердин П.Г., Гандерук Л.М. Исследование устойчивости высотной геодезической сети//Геодезия и картография.-1982.-№ 8. - С.18-19.

4. Бондарь А.Л., Субботин И.Е., Олексюк В.И. Проблемы изучения деформаций земной поверхности при разработке Шебелинского месторождения//НТС "Нефтяная и газовая промышленность". - К: Техника, 1992.- Вып.1.-С.19-21; 51.

5. Бондарь А.Л., Субботин И.Е. Изучение деформаций земной поверхности в зоне Шебелинского газового месторождения// Геодезия и картография. - М.: Недра, 1993, Вып.4. - С.21-22.

6. Субботин И.Е., Шевердин П.Г., Гандерук JLM., Бондарь AJL Исследование гысотной геодезической сети Киева//Геодезия и картография.-1982.-№ 8.-С.18-19.

7. Субботин И.Е., Шевчук П.М., Бондарь A-JL Зависимость деформаций іекной поверхности от объема добычи газа//Нефтяная и газовая промышленность.-1984.-№ 1.-С.15-18.

8. Субботин И.Е., Староверов В.С., Шевчук П.М., Бондарь A.JL О современных вертикальных движениях земной коры вдоль трассы Тернополь - Курск//Геодезия, картография и аэросъемка.-1984.-Вып.40.-С.31 -36.

9. Субботин И.Е., Бондарь A.J1, Шевердин П.Г., Шевчук ILM. Влияние техногенных факторов на деформацию земной поверхности.//Геодезия и фотограмметрия.-1984. № 1 -С.41-44.

10. Бондарь A.JL, Субботин НЕ. Некоторые проблемы изучения оседания земной поверхности при откачке подземных вод//Минвуз УССР, ГП ППО "Укрвуз''/ Тезисы докладов научнопрактической конференции КИСИ, К., 1991.-С.61.

11. Бондарь A.JL, Васильев Е.А., Субботин И.Е. Результаты обработки повторного нивелирования на Шебелинском газовом месторождении с применением рекуррентного алгоритма. Сб. "Инженерная геодезия", вып.35. - К: Будівельник, 1992.-С.17-23.

12. Бондарь A.JI., Субботин И.Е. Изучение деформаций земной поверхности при разработке Шебелинского газового месторождения// Тезисы докладов 53-й научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов, студентов КИСИ: К, 1992.-С.53.

13. Субботин И.Е., Шевердин П.Г., Гандерук JI.M., Бондарь A.JI. Изучение деформаций земной поверхности, вызванных антропогенными процессами // Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -1982.-№ 5.-С.27-32.

14. Субботин ИЛ, Бондарь АЛ. Об изучении влияния антропогенных факторов на устойчивость геодезических пунктов / / Геод езически е методы контроля точности в строительстве. Госуниверситет. Куйбышев.-1Э83.-С.24-27.

15. Субботин ИЛ, Бондарь А.Л., Шевчук'П.М. Изучение современных вертикальных движений земной коры с учетом техногенных факторов//Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка-1984.-№ 3.-С.34-37.

Bondar AJj. - The prediction of horizontal land surface deformation under the oil-and-gas fields .nining.

Doctor of Engineering Dissertation. Geodesy (05.24.01)

Kiev State Technical University of Construction and Architecture.

It is being supported the thesis stated in 15 scientific works of a new approach to the prediction of horizontal land surface displease under the gas fields mining for effective and safe service of wells, surface installations located on the Shebelinsky gas field territory.

Бондарь АЛ. Прогнозирование горизонтальных деформаций земной поверхности при разработке нефтегазовых месторождений.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.24.01 - геодезия, Киевский государственный технический университет строительства и архитектуры, Киев, 1994.

Защищаются изложенные в 15 научных работах решения іктуальной задачи прогнозирования горизонтальных смещений іемной поверхности при разработке газовых месторождений для •ффективной и безопасной эксплуатации скважин, наземных |бъектов на территории Шебелинского газового месторождения.

Ключові слова:

нафтогазові родовища, прогноз деформацій, точність вимірів.