Радиоволновая геоинтроскопия межскважинного пространства РВГИ
Компания ООО «Радионда» — разработчик технологии объемного геоэлектрического картирования межскважинного пространства методом Радиоволновой геоинтроскопии «3D РВГИ» (Патент №2084930 от 22.07.93, Патент № 2706205. 30.04.2019, Патент RU № 2710874).
Радиоволновая геоинтроскопия РВГИ – метод скважиной геофизики, позволяющий максимально детально (2D и 3D) изучить «визуализировать» электрические свойства пород в пространстве между скважинами.
Используя электромагнитное поле в диапазоне радиочастот, специальную технику измерений и обработки данных, методами томографического или волнового восстановления можно определять распределение эффективного электрического сопротивления в межскважинном пространстве и, на этой основе, выявлять и локализовывать геологические неоднородности относительно малой мощности, электрической контрастности и размеров.
Краткая история развития метода радиоволнового просвечивания
Первые опыты по радиопросвечиванию на рудных месторождениях и в многолетнемерзлых породах были выполнены под руководством А.А. Петровского в 1920-х – 30-х гг.
С середины 1940-х годов исследованиями в этой области занималась группа ленинградских ученых (А.Г. Тархов, Г.А. Череменский, А.С. Вешев и др.), а с 1954 г. планомерные исследования были начаты в МГРИ (Д.С. Даев, А.Г. Тархов, А.Д. Петровский, М.И. Плюснин, В.М. Бондаренко, Н.Д. Коваленко) и МГУ (В.К. Хмелевской).
Необходимо отметить теоретические и экспериментальные работы по радиопросвечиванию, выполненные в 1960-х – 80-х гг. в ЦНИГРИ под руководством А.Д. Петровского (А.А. Грачев, А.А. Тужилин и др.), в ВИРГе (А.П. Савицкий, Г.В. Редько и др.) и ЛГУ (О.М. Морозова).
Наиболее полно теоретические основы радиоволнового метода изложены в монографии А.Д. Петровского (1971 г.), а аппаратурно-методические особенности и опыт производственных работ приведены в руководстве по радиоволновым методам под редакцией А.А.Попова, А.Д. Петровского (1977 г.).
Существенному расширению возможностей метода послужила разработанная в ЦНИГРИ Г.Ф. Гуревичем и Б.Ф. Борисовым методика «дальнего радиопросвечивания» в анизотропных средах с применением относительно низких радиочастот (1984 г.). В развитие методики ДРВП В.А. Истратовым в январе 1992 г. создана научно-производственная фирма ООО «Радионда», в которой разработана технология объемного геоэлектрического картирования способом РВГИ. Начата работа по адаптации технологии к актуальным геотехнологическим условиям рудных, нефтяных, урановых месторождений, поиску кимберлитов, а так же для проведения инженерных и геокриологических изысканий.
Краткие физико-геологические основы метода
Метод радиоволнового просвечивания межскважинного пространства основан на изучении интенсивности поглощения электромагнитных волн породами, расположенными на трассе их распространения.
Многократное и под разными углами просвечивание объема горных пород радиоволновым полем дипольного источника, позволяет определять электрические свойства пород в естественном залегании и их распределение в изучаемом объеме среды.
Поглощение энергии электромагнитных волн (коэффициент поглощения k») зависит от частоты электромагнитного поля и электрических свойств пород – удельного электрического сопротивления (ρ), диэлектрической (εотн) и магнитной проницаемостей (μ).
Породы, обладающие более низкими значениями ρ и высоким ε, характеризуются более высоким поглощением радиоволн. Степень различия электрических свойств — электрическая контрастность пород определяет возможности метода, как для геоэлектрического картирования, обнаружения и локализации неоднородностей, так и для количественного определения электрических характеристик.
При известной геометрии расположения приборов и коэффициента измерительной установки для каждого луча измеренные амплитуды сигнала пересчитываются в значения коэффициентов поглощения. При измерениях в неоднородных средах эти значения будут характеризовать кажущийся коэффициент поглощения kк».
Коэффициент kк» является интегральной величиной, суммирующей все локальные изменения поглощающих свойств пород вдоль луча просвечивания в области, существенной для распространения радиоволн (первой зоне Френеля). Зона Френеля имеет форму эллипсоида вращения с осью, совпадающей с лучом просвечивания, и с фокусами в точках излучения и приема. Все неоднородности среды, расположенные в пределах этой области, будут в той или иной мере оказывать влияние на измеренное поле.
Основным условием применения межскважинного просвечивания при заданной сети скважин и электрических характеристиках среды, является обеспечение необходимой дальности исследований, которая зависит от технических параметров аппаратуры (длины антенн, чувствительности приемного канала и мощности излучателя) и рабочей частоты, на которой производятся измерения. Чем ниже рабочая частота, тем больше дальность и тем увереннее проводятся измерения, но при этом снижается детальность исследований. Для каждой геолого-технологической ситуации должна быть выбрана рабочая частота, обеспечивающая оптимальный баланс между этими ограничениями.
Для измерений методом 3D РВГИ используется скважинный электроразведочный комплекс «РВГИ-17м» (Аппаратура изготовлена согласно ТУ 26.51.12-001-13239197-2019), разработанные ООО «Радионда» и изготовленные в ООО «Тульский Геофизический Центр им. Б.Ф. Борисова».
Технические подробности аппаратуры представлены на странице «Аппаратура»
Обработка данных РВГИ
Обработка данных РВГИ осуществляется проводится способами томографического (2D) или волнового (3D) восстановления. В этих алгоритмах пространство между скважинами разбивается на равные элементарные ячейки обработки. Многократное пересечение лучей, проходящих в разных направлениях, дают возможность составить и решить систему уравнений и для каждой ячейки определить коэффициент поглощения, а значит и эффективное электрическое сопротивление.
Обработка данных в отдельном сечении (2D) проводится с применением известного итерационного томографического алгоритма «одновременный итерационный метод восстановления» (ОИМВ), который представляет собой решение двумерной обратной задачи в предположении, что на коэффициент поглощения вдоль луча влияют только пересекаемые им ячейки
Для совместной объемной (3D) обработки данных РВГИ при измерениях по сети скважин в компании ООО «Радионда» разработан метод волнового восстановления (МВВ), который учитывает влияние неоднородностей среды, расположенных в стороне от плоскости просвечивания.
Метод волнового восстановления дает возможность физически обоснованно распространить результаты на весь объем исследованного пространства и провести совместную обработку данных измерений РВГИ, выполненных в нескольких, не лежащих в одной плоскости, сечениях. В результате такой обработки создается цифровая матрица расчетных значений эффективного электрического сопротивления (ρэфф), позволяющая построить 3D-геоэлектрическую карту всего исследованного блока.
Для обработки и визуализации данных РВГИ в компании ООО «Радионда» разработано специализированное программное обеспечение RVGI#3D (Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2017662496. От 20.09.2017).
Описание представлено на странице «Программное обеспечение»