Анализ использования глобальных навигационных спутниковых систем при разработке месторождений углеводородного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ использования глобальных навигационных спутниковых систем при разработке месторождений углеводородного сырья

Х.М. Касымканова, Г.К. Садыкова

В статье описывается анализ современных средств, способов мониторинга и совершенствование методики маркшейдерско-геодезических наблюдений за оседанием земной поверхности при освоении месторождений углеводородного сырья.

Для эффективной и безопасной разработки нефтегазовых месторождений необходимо исследовать воздействие природных и техногенных факторов на развитие деформационных процессов, что позволит оценить возможности регулирования их влияния на породный массив, земную поверхность и инженерные сооружения. Одной из актуальных проблем при интенсивном ведении добычи полезных ископаемых, особенно в сейсмоактивных регионах, является изучение техногенных движений земной поверхности на основе мониторинга деформаций земной поверхности, обработки и анализа поступающей информации.

Разнообразные условия залегания нефтяных пластов, их размеры и формы, а также технологические особенности ведения добычных работ требуют индивидуальных, технических решений разработки месторождений с учетом охраны недр, окружающей среды и промышленной безопасности. Все эти вопросы регламентируются законами РК «О недрах и недропользовании», «О нефти», «Об охране окружающей природной среды», где на нефтегазодобывающие предприятия возложено проведение мониторинга за состоянием массива подрабатываемых объектов и инженерных коммуникаций для обеспечения нормальной работы предприятия.

Поэтому совершенствование методики маркшейдерско-геодезических наблюдений за оседанием земной поверхности и прогнозирования их параметров при ведении мониторинга является одним из основополагающих факторов повышения безопасности и эффективности освоения месторождения углеводородного сырья.

Маркшейдерско-геодезические инструментальные наблюдения являются основным средством получения информации о состоянии массива разрабатываемого месторождения. Они позволяют:

1. - своевременно определять величину смещения, скорость развития процесса деформирования и тип деформаций;

2. - определять критические величины деформаций, предшевствующих началу активной стадии деформирования, и осуществлять контроль за состоянием массива на деформирующихся участках;

3. - установить зависимость смещений земной поверхности от стадии разработки, осуществляемой на данный момент.

При решении геодезических задач, при разработке месторождений полезных ископаемых, желательно иметь достаточные результаты за минимальное время проведения работ. В этой связи представляется необходимым оговорить минимальные сроки и методы съемки. При этом отметим, что процесс оседания, происходящий в результате добычи флюидов, зависит не от времени, а от падения пластового давления. Пластовое же давление зависит от интенсивности откачки и от возможности пополнения подземного бассейна за счет фильтрации поверхностных вод или других источников питания. Следовательно, частота наблюдений на полигонах зависит от интенсивности отбора и нагнетения в пласт флюидов [1].

В настоящее время представляется необходимым выполнение комплексного (подземно-на-земно-аэрокосмического) наблюдения. Технологической базой проведения такого наблюдения является полноценное использование возможностей современных аэро- и космических технологий в сочетании с традиционными маркшейдерско-геодезическими методами работ.

Выбор метода долговременных маркшейдерских наблюдений обусловлен, прежде всего, заданной точностью определения смещения реперов полигона. Ниже рассмотрены различные методы наблюдений, применяющиеся в настоящее время на геодинамических полигонах.

Аэрофотограмметрический метод. Величины смещения реперов земной поверхности получают как разности их координат из последующей и предыдущих съемок. Координаты точек определяют аналитической пространственной фототриангуляцией. Параметры аэрофотосъемки (высоту фотографирования, фокусное расстояние фотокамеры, величины профильного и поперечного перекрытий), а также схему расположения опорных пунктов выбирают, руководствуясь точностью определения деформаций и возможностью алгоритма аналитической обработки снимков.

Метод спутниковой геодезии. Среди современных методов наиболее эффективным является технология спутниковой системы с определением приращений координат между опорными и рабочими реперами с точностью до 1+2 см. Технологические возможности геодезических систем позволяют определять положение пункта, оборудованного приемником спутниковых сигналов с достаточно высокой точностью. Координаты каждого спутника геодезической системы известны. В результате в околоземном пространстве создается динамическая сеть точек спутников с известными координатами.

Для достижения точности маркшейдерско-геодезических измерений рекомендуется фиксировать не абсолютные координаты пункта, оборудованного приемником, а приращение пространственных координат между двумя синхронноработающими приемниками (рисунок). Для этого необходимо, чтобы оба преемника одновременно принимали сигналы не менее четырех одних и тех же спутников, зарегистрированных на станциях, а сигналы передаются в компьютер для совместной обработки, в результате которой вычисляются приращения координат между реперами [2].

В связи с этим совершенствование способов инструментальных наблюдений на основе использования глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) является более эффективным способом контроля. Использование спутниковых систем помогает выявить деформации в любое время суток, при любой погоде и при отсутствии прямой оптической видимости между реперами со среднеквадратической ошибкой измерений без металлического диска, м (X=0,0034; Y=0,0026; Z=0,0068) [3].

Согласно усовершенствованной методике проведения инструментальных ГНСС, учитывается влияние ионосферы и тропосферы на точность измерений. Погрешность электромагнитного сигнала определяется по коду (п_ф) и несущей фазе (п_р) по формулам, разработанным Э.Л. Акимом, Д.А. Тучиным:

где а - константа, равная 40,28 Гц²хм; N_e - концентрация электронов, 1/м²; f - частота электромагнитного сигнала, Гц [4].

При наблюдении за оседанием земной поверхности с использованием ГНСС необходимо учитывать величину наименьшего просвета и потери за «многолучевость» спутникового сигнала. Электромагнитный сигнал от спутника достигает антенны приемника через отражения от близко расположенных предметов, сооружений, подстилающей поверхности, транспортных средств и других объектов. Спутниковый сигнал, отраженный от поверхности, проходит дополнительный путь, тем самым увеличивая погрешность измерения. Для отсечения отраженных сигналов необходимо использовать металлический диск в связи с тем, что применение металлического диска увеличивает точность измерения в плане на 20%. И среднеквадратическая ошибка измерений равна, м (X=0,0022; Y=0,0013; Z=0,0046).

Рисунок 1

маркшейдерский геодезический месторождение углеводородный

При сравнительном анализе традиционных геодезических методов и ГНСС было доказано, что все методы удовлетворяют требованиям инструкции по производству геодезических работ, но ГНСС в 1.5 раза точнее при определении координат пунктов, так как допустимая ошибка при тригонометрическом нивелировании равна 6,4 мм, а ошибка измерения при использовании ГНСС равна 3,8 мм, и менее трудоемки. Поэтому использование ГНСС является более эффективным методом при мониторинге деформаций земной поверхности при разработке месторождений углеводородного сырья.

Литература

1 Жардаев М.К., Нурпеисова М.Б. Организация геодезических наблюдений за охраной земной поверхности // Комплексное использование минерального сырья. - 2004. - №5. - С. 21-26.

2 Бузиков Б. И., Гаврилова О.В. Технологические возможности спутниковых геодезических систем // Маркшейдерский вестник. - 1999. - №3. - С. 109-112.

3 Мозер Д. В. Совершенствование методики маркшейдерских наблюдений за состоянием карьерных откосов с применением глобальных спутниковых систем: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Караганда: КарГТУ, 2010. - C.17-18.

4 Калабай К., Остроумов В., Шануров Г. Применение спутниковых технологий для совершенствования высотной основы уровенных постов Казахстана и России // Геодезия. Картография. ГИС. - 2003. - №3. - С. 35-77.

Размещено на Allbest.ru