Мониторинг областей разработки месторождений нефти и газа и оценка полного вектора смещений земной поверхности и техногенных объектов с применением радарной спутниковой интерферометрии

В процессе мониторинга областей разработки нефти и газа для определения смещений земной поверхности выполняют повторные геодезические измерения: определяют координаты специально оборудованных реперов с применением ГНСС ГЛОНАСС и/или GPS или проводят повторные нивелировки вдоль профилей, проходящих по специально установленным реперам, и определяют вертикальные смещения между повторными проходами относительно некоторого репера, который принимается за точку отсчета и считается неподвижным. Оба эти метода достаточно трудоемки и число пунктов измерений обычно не превосходит нескольких десятков.
В последние годы все чаще выполняют анализ данных спутниковых съемок радарами с синтезированной апертурой (спутниковая РСА интерферометрия или SAR). Если смещения достаточно велики, то в результате анализа пар снимков можно определить смещения в направлении на спутник (например, [3]). Если смещения малы, то применяются различные модификации метода устойчивых отражателей, в которых рассчитываются временные ряды смещений для отдельных устойчиво отражающих площадок и средние скорости их смещений за период, покрываемый серией снимков [2,4]. Число таких площадок в пределах одного снимка для областей с развитой промышленной инфраструктурой или для городских территорий может достигать многих десятков тысяч.
Данные РСА интерферометрии позволяют оценивать смещения в направлении на спутник. Для оценки истинного направления и величины вектора смещения или его трех компонент, на север, восток и по вертикали, необходимо привлекать дополнительную информацию, например, о физической природе наблюдаемых смещений [2-4].
Эффективным средством повышения точности оценок смещений земной поверхности и подавления помех является построение согласованной модели смещений земной поверхности по комплексу наземных и спутниковых данных. Трудность построения такой модели состоит в том, что все вышеназванные измерения производятся в различных пунктах, в различные моменты времени, с различной точностью и главное, измеряются различные величины. Так с помощью ГНСС наиболее точно фиксируются смещения на север и восток, менее точно – по вертикали. С помощью РСА интерферометрии оценивают проекцию вектора смещений на направление на спутник. Повторные нивелировки дают вертикальные смещения относительно некоторого репера. В результате все эти данные напрямую сопоставить не представляется возможным.
Авторами предложен метод оценки трех компонент вектора смещений земной поверхности для областей разработки нефтяных и газовых месторождений [4], который базируется на предположении о том, что смещения вызваны снижением или ростом давления в разрабатываемом пространстве в результате отбора углеводородов или закачки вытесняющей жидкости. В этом случае, для решения задачи могут быть применены разработанные ранее методы аппроксимации и фильтрации [1].
В докладе рассмотрен пример радарной съемки месторождения Ромашкино на территории Республики Татарстан. С применением метода устойчивых отражателей определены временные ряды и средние скорости смещений около 2000 устойчиво отражающих объектов в районе г. Альметьевска. Эти данные будут использованы для восстановления полного вектора смещений в окрестности г. Альметьевска.

1. Гордин В. М., Михайлов Б. О., Михайлов В. О., 1980. Физические аспекты аппроксимации и фильтрации потенциальных полей. Изв. АН ССР, сер. «Физика Земли», № 1, с. 78-93
2. Дмитриев П.Н., В.И. Голубев, Ю.С. Исаев, Е.А. Киселева, В.О. Михайлов, Е.И. Смольянинова, 2012. Некоторые проблемы обработки и интерпретации данных спутниковой радарной интерферометрии на примере мониторинга оползневых процессов. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». т. 9, №2, с. 130-144.
3. Михайлов В.О., А.Н. Назарян, В.Б. Смирнов, М. Диаман, Н. Шапиро, Е.А. Киселева, С.А. Тихоцкий, С.А. Поляков, Е.И. Смольянинова, Е.П. Тимошкина, 2010. Совместная интерпретация данных дифференциальной спутниковой интерферометрии и GPS на примере Алтайского (Чуйского) землетрясения 27.09.2003 // Изв. РАН, «Физика Земли», №2. с. 3-16.
4 .Михайлов В.О., Киселева Е.А., Дмитриев П.Н., Голубев В.И., Смольянинова Е. И., Тимошкина Е.П., 2012. Оценка полного вектора смещений земной поверхности и техногенных объектов по данным радарной спутниковой интерферометрии для областей разработки месторождений нефти и газа. ИФЗ РАН «Геофизические исследования», т. 13, №3, с 3-23.