Александр Петрович Поздняков, д.т.н., профессор РГУ Нефти и Газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Уплотнение (консолидация) или набухание насыщенных пористых сред и ассоциированное с ними проседание или поднятие дневной поверхности над разрабатываемыми коллекторами углеводородного сырья, газохранилищами, коллекторами захороненного углекислого газа, а также водоносными горизонтами являются одними из наиболее интересных, часто исключительно дорогостоящих и опасных проявлений поромеханического поведения горных пород (пороупругость, поропластичность и т. д.).

В предположении изотермического поведения процесса механизм уплотнения коллекторов и индуцированное им проседание дневной поверхности достаточно просты.

Они определяются связью давления флюидов, занимающих пустотное пространство, и эффективного напряжения в скелете пористой среды. Добыча или нагнетание флюидов в коллектор сопровождается падением или ростом порового давления, которое вызывает изменение эффективного напряжения, и это приводит к уплотнению или разбуханию продуктивного пласта. Данные процессы приводят к возникновению поля смещений как в коллекторе, так и в перекрывающих его породах (вскрыше), что фиксируется в виде вертикальных смещений, возникающих на дневной поверхности.

В результате консолидации возникает так называемая воронка проседания, при этом поле вектора смещений содержит как вертикальные (проседание), так и горизонтальные (растяжение) компоненты.

Применение радара интерферометрической синтезированной апертуры (Interferometric Synthetic Aperture Radar – InSAR) представляется наиболее перспективной, разумной по стоимости технологией решения задачи фиксации (детектирования) динамики поля вектора смещений на дневной поверхности.

InSAR можно использовать как отдельный инструмент для определения характеристик коллектора (геолого-фациальных и петрофизических) и мониторинга работы месторождения:

• величина и характер проседания часто являются хорошими указателями на форму, размер и глубину залегания пластов. Кроме того, на них влияют упругопластические свойства скелета пористой среды, пластовых флюидов, а также история добычи. Например, большое проседание может быть связано с малой глубиной залегания пластов, большой мощностью резервуара и сильной сжимаемостью пород коллектора. Помимо этого, асимметрия проседания может быть обусловлена неравномерным распределением объемов добычи на месторождении;
• картина проседания также может быть хорошим индикатором анизотропии проницаемости и граничных условий для гидродинамической составляющей вычислительной модели. Поскольку обычно имеются достаточно хорошие знания о тектонике и границах коллектора, полученные по геолого-геофизическим исследованиям месторождения, то, используя поле проседания, полученное по InSAR, мы можем сделать вывод об анизотропии проницаемости, что иначе было бы очень трудно получить;
• наконец, модель проседания может быть показателем наличия и положения участков выработанной части залежи нефти и жидких углеводородов. Для неглубоких коллекторов, если неоднородность консолидации насыщенных пластов не была размыта упругой вскрышей и хорошо прослеживается на поверхности, есть надежда определить такие участки по карте просадки.

Крупнейшие мировые компании в области спутникового дистанционного зондирования, такие как Maxar, Planet и BlackSky, работают над расширением своих предложений за пределы оптических изображений, стремясь захватить более широкий спектр данных из космоса.

Все три компании доминируют в оптических спутниковых снимках, которые используют видимый свет или ближний инфракрасный свет для получения изображений поверхности Земли из космоса. В настоящее время они расширяются до новых феноменологий датчиков, таких как радар, радиочастота и гиперспектральный, в ответ на растущий спрос на более сложный мультисенсорный интеллект.

Коммерческий спрос в мире на радиолокационные изображения с синтезированной апертурой ускорился, растет и потребность в датчиках, которые могли бы проникать сквозь густые облака.

Например, крупнейшая компания США Maxar Technologies, которая управляет группировкой спутников оптического изображения высокого разрешения, перешла к расширению своих возможностей SAR.

В феврале компания объявила о сделке со стартапом SAR Umbra, чтобы получить выделенный доступ к группировке радиолокационных изображений компании.

В России холдинг «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») создал бортовые комплексы и системы, а также наземную инфраструктуру новейшего радиолокационного спутника всепогодного и круглосуточного мониторинга Земли «Кондор-ФКА» № 1.  Аппарат был запущен 27 мая 2023 года с космодрома Восточный ракетой-носителем «Союз-2.1а» с разгонным блоком «Фрегат».

Информационное обеспечение пуска осуществлял разработанный РКС комплекс средств измерений, сбора и обработки информации (КСИСО) космодрома. После отделения от «Фрегата» со спутником работает наземный комплекс управления, также созданный РКС.

Интеграция нового спутника «Кондор-ФКА» в отечественную группировку дистанционного зондирования Земли имеет особое значение для России – страны с самой большой территорией в мире, существенная часть которой находится в труднодоступной местности и часто покрыта облачностью, затрудняющей наблюдение из космоса оптическими средствами. Зондирующий сигнал с радиолокационного спутника «Кондор-ФКА» достигает поверхности Земли и отражается обратно в любое время суток и при любой облачности, в снегопад и при низкой освещенности – на результаты не влияют факторы, существенные для визуального анализа.

Результаты спутникового мониторинга «Кондор-ФКА» помогут оценить геологические изменения. С помощью этого спутника можно контролировать состояние важнейших инфраструктурных объектов – нефте- и газопроводов и др., а также моделировать разработку нефтегазовых месторождений.

Еще один «Кондор-ФКА» планируется запустить в 2024 году.