Изобретение относится к поиску и разведке различных типов месторождений полезных ископаемых, в частности нефтяных залежей, что по собственному излучению.
Известен способ поиска подземных неоднородностей путем многоспектральной аэрофотосъемки в видимом и инфракрасном диапазонах спектра электромагнитных волн. Результаты аэрофотосъемки вводят в ЭВМ, где с помощью алгоритма, основанного на построении математической модели исследуемого объекта, делают заключение о наличии объекта [1]. Известен также способ поисков эндогенных месторождений путем проведения многозональной аэрофотосъемки, в котором в зоне спектра 640-740 нМ выявляют аномалии спектральной яркости со значениями, в 1,5-2,5 раза превышающие фоновые, соответствующие на местности участкам развития гидротерминально измененных пород, которые и отождествляют с площадями, наиболее перспективными для наземных поисков эндогенных месторождений, например олова и т.д.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ поиска залежи углеводородов путем ИК-аэросъемки, заключающийся в последовательном облете исследуемой территории с одновременным сканированием поверхности земли и регистрации излучений в диапазоне длин волн 8-14 мкм с последующей обработкой зарегистрированных сигналов и определением координат выявленных аномалий, отожествляемых с залежами углеводородов [2].
Однако известный способ не позволяет с необходимой достоверностью выявить искомые объекты с малыми амплитудами изменения температуры.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение достоверности поиска месторождений полезных ископаемых по собственному излучению.
Для достижения технического результата предлагается способ поиска месторождений полезных ископаемых по собственному излучению, в котором осуществляют визуализацию энергетического микролептонного излучения исследуемых объектов путем фотографирования их с летательных аппаратов или на поверхности земли, проводят активацию цифрового аппарата микролептонным генератором, работающим в режиме настраиваемого микролептонного резонанса на частотах исследуемого объекта, затем обрабатывают поступающую информацию, выделяя микролептонное отображение объекта, получают внемашинную информационную базу в виде космо- и фотоснимков исследуемой территории и внутримашинную информационную базу, содержащую микролептонную обработку космоснимков, прямые измерения микролептонного излучения исследуемых объектов, математико-картографическое моделирование геологических объектов путем построения цифровых, электронных и тематических карт, определяя координаты и контуры искомых объектов. Вместе с тем визуализацию излучения исследуемого объекта с готовых космоснимков осуществляют путем возбуждения космоснимков, последующим анализом частотного спектра и гистограмм сигналов, обработкой их на ЭВМ, идентификацией полученных результатов при сравнении с эталонными параметрами объектов. Визуализацию излучения исследуемого объекта в активном режиме осуществляют путем фотографирования его с борта летательного аппарата, экспонирования излучения на фотопленку, возбуждения и усиления частотного спектра сигналов и обработки данных. Визуализацию излучения исследуемого объекта осуществляют путем непосредственного фотографирования его с подсветом галогенной лампы и временем экспозиции съемки 1-2 с.
Индикацию микролептонного излучения от исследуемых в статическом режиме объектов проводят путем сканирования космоснимков микролептонным индикатором, последующего усиления сигналов от индикатора и обработки полученных данных.
Для осуществления предложенного способа разработано устройство для поисков месторождений полезных ископаемых по микролептонному излучению, в котором система, установленная на борту летательного аппарата или транспортного средства, содержит два цифровых фотоаппарата, микролептонный генератор, предназначенный для активации цифрового фотоаппарата, и ЭВМ, осуществляющие визуализацию и обработку информации от микролептонных полей исследуемых объектов путем поступления к ЭВМ по одному каналу электромагнитной информации совместно с микролептонной, а по второму каналу - только электромагнитной.
В случае использования готовых космоснимков для получения контура микролептонного портрета искомого объекта космоснимок помещают в экранирующую камеру, где находится сканирующее устройство, на котором установлен МЛ-индикатор, соединенный с ЭВМ через аналого-цифровой преобразователь. Для возбуждения космоснимка на расстоянии порядка 30 см от экранирующей камеры располагают МЛ-генератор с антенной типа "Тесла".
При прямом фотографировании объекта или при перефотографировании космоснимка используется фотоаппарат, на объективе которого установлена свободновращающаяся бленда с намотанной спиралью из кембрика, к задней стенке фотоаппарата прикреплен конус с основанием из кембрика. Это является статическим режимом для получения микролептонного портрета исследуемого объекта.
Для индикации микролептонного излучения в статическом режиме разработан микролептонный индикатор, состоящий из конуса, внутри которого помещена емкость с материалом исследуемого объекта и антенны в виде плоской спиральной катушки. Микролептонный индикатор установлен в экранирующей камере на сканирующем устройстве с космоснимков, при этом индикатор через предусилитель, согласующий усилитель и аналого-цифровой преобразователь соединен с ЭВМ.
Предлагаемое изобретение основано на том свойстве, что все физические объекты, в том числе и геологические (породы, нефть, газ, руды, минералы, вода и т.д.). на какой бы глубине в земле или на морском шельфе они не находились, обладают собственными микролептонными полями, так же как и все физические объекты обладают гравитационными и электромагнитными полями.
Каждое из полей характеризует определенный класс фундатальных физических взаимодействий между элементарными частицами: гравитационное - гравитационные, электромагнитное - электромагнитные, а лептонное - так называемые слабые. Носителями слабых полей являются лептоны и их более легкая разновидность - аксионы. Лептонов известно шесть: электрон, мюон, тау-лептон, и три вида нейтрино, не имеющих электрического заряда. Кроме того, существуют шесть антилептонов. Особый интерес среди лептонов представляет нейтрино, составляющие основную массу вещества Вселенной.
В основу математической модели лептонного газа положена гипотеза, по которой нерелятивистские легкие частицы возбуждаются в результате воздействия на них магнитного поля. В результате они приобретают короткодействующий слабый заряд, который может взаимодействовать со слабым зарядом электрона или нуклона.
В настоящее время определены еще более сверхлегкие субатомные частицы, которые входят в состав материи, вещества. Для удобства их обозначили, по аналогии с лептонами, микролептонами. Экспериментально определена масса покоя микролептона величиной порядка 10-5 эВ, которая меньше массы покоя электрона на 10-15 порядков.
Сравнительно малыми массами и слабыми зарядами микролептонов прежде всего и определяется их колоссальная проникающая способность в природных средах. Иначе говоря, микролептоны месторождения или залежи практически не экранируются твердыми породами Земли и водами прибрежного шельфа и, свободно распространяясь в космическом пространстве, будут отображаться на соответствующем кадре фотопленки космического фотоаппарата во время экспозиции того или иного региона, где расположена залежь.
Микролептонный газ в нейтральном и возбужденном (несущем слабый заряд) состояниях находится в твердых телах, жидкостях и газах, а также проникает во все среды Земли и находится в Космосе. В однородных средах и Космосе эти газы структурируются в сфероидальные формы типа кластерных формирований, а вокруг отдельных твердых тел - в многослойные кластерные структуры, причем масса микролептона пропорциональна массе химического элемента тела. Микролептонный газ находится в состоянии, близком к сверхтекучему, а его кластерные структуры - в постоянном движении. Микролептоны входят в состав атома и его ядра и находятся вокруг электрона. Возбужденные микролептоны и аксионы взаимодействуют со свободными и связанными электронами и нуклонами вещества, что приводит к изменению его электромагнитных и механических характеристик (диэлектрической и магнитной проницаемости, прочности, вязкости и др.). В средах возбужденные микролептонный и аксионный газы индуцируют слабые магнитные и электрические поля. В целом состояние микролептонного газа (кластеров) определяется сложным взаимодействием лептонных и электрических зарядов, а также лептонодинамических (спинорных) и магнитных полей. Изменение состояний микролептонного газа индуцирует электрические и магнитные поля. Точнее, происходит взаимная индукция электромагнитным лептонного и лептонным электромагнитного поля.
Техническая сущность предлагаемого способа заключается в измерении излучений искомых геологических объектов с летательных аппаратов или при наземной съемке путем индикации излучений объектов на носители информации, в частности на микросхемы МКС типа ПЗС. На МКС ПЗС объект до экспозиции воздействуют микролептонные поля от всех источников, в радиусе действия которых находится эта МКС. Однако интенсивность упомянутых полей недостаточна для ее возбуждения. В процессе космической фотосъемки отраженный электромагнитный (световой) сигнал от всех физических тел в зоне аппарата воздействует на МКС ПЗС. При этом в элементах ПЗС возникают локальные электростатические поля вследствие действия микролептонных полей физических объектов, находящихся на поверхности Земли или в ее недрах. Процесс усиливается при наложении на МКС ПЗС статического микролептонного поля. Это приводит к суммарной зарядовой плотности на МКС оптической и микролептонной. При обработке на ЭВМ из суммарного портрета вычитается оптический, и в результате остается микролептонный, характеризующий, например, контуры залегания нефти в соответствующих залежах в трех измерениях. Технологическая реализация способа не связана с какими-либо силовыми, разрушительными воздействиями на исследуемую территорию При реализации микролептонной технологии поисков специалисты имеют дело с экологически чистыми процедурами проведения работ.
Совокупность упорядоченной информации, используемой при функционировании способа, образует ее информационную базу, в которую входят две части: внемашинная информационная база, используемая в форме, воспроизводимой человеком без применения средств вычислительной техники (космические снимки исследуемых территорий и микролептонные портреты этих же территорий, топографические карты и др. ), и внутримашинная информационная база на машинных носителях (электронные и цифровые карты, другие проблемноориентированные модели).
Внутримашинная информационная база, особенно та ее часть, которая связана с получением микролептонных портретов исследуемой залежи нефти, формируется в общем случае с использованием следующих технологических операций: специфической микролептонной и машинной обработки исходного снимка, в частности, космического; непосредственного замера некоторых параметров и условий расположения нефтяных и других залежей по геофизическим аномалиям в результате прямых измерений параметров упомянутых аномалий с помощью специальной измерительной микролептонной аппаратуры, устанавливаемой на вертолет, самолет и т.д.
Математико-картографическое моделирование (МКМ), позволяет совместить процесс использования карт и математических моделей при отображении (визуализации) и исследовании объектов.
В основе моделирования структур геологических объектов, например, нефтяных залежей, отображаемых на карте, и представленных в цифровом виде, лежит принцип территориального районирования. Внутренним структурным признаком территориальных (объемных) комплексов является интенсивность залегания нефти. В процессе районирования учитывается наличие центров (ядер) районирования (в частном случае это могут быть координаты точек наиболее предпочтительной закладки разведочных скважин), непрерывность и компактность территориальных единиц, существенность и устойчивость внутрирайонных связей (например, в форме коллекторных свойств). При этом рассматривается однородность свойств территориальных, группируемых в классы по интенсивности залегания нефти, и которые могут быть как непрерывными, так и территориально расчленены. Задача районирования территории месторождения по совокупности показателей (или в частном случае по интенсивности распределения нефти) решается с использованием факторного анализа.
Под электронной картой понимается отображение цифровой карты на экране монитора или же ее представление на плоттере (принтере).
Под тематической картой понимается разновидность электронной карты, отображающая структуру и форму искомой залежи, а также ее районирование по интенсивности распределения нефти в месторождении.
К функциям, которые реализованы в тематической электронной карте относятся:
- задание или изменение цветов отдельных элементов карты (т.е. территорий с различной интенсивностью залегания залежи). Причем цветовая манипуляция может быть статистической, когда задаются отдельные цветы, и динамической, когда пользователь задает начальный и конечный цвет для данного масштаба, а все промежуточные цвета вычисляются системой автоматически;
- отображение на экране дисплея числовой, текстовой и прочей информации, связанной с каждым элементом тематической карты. При этом запросы могут быть либо графические, либо числовые;
- картометрические определения, т.е. получение значений длин линий, периметров, замкнутых контуров, площадей территорий, объемов залежей;
- извлечение дополнительной информации на основе анализа, проводимого с данными, имеющимися в системе. Это могут быть, например, оптимальные координаты точек бурения;
- функции, которые можно рассматривать как жестко определенные и привязанные к территории месторождения или объему залежи. Таковой, например, может быть послойное представление структуры залежи с необходимой дискретностью по координате Z.
На фиг. 1 изображена блок-схема визуализации микролептонных излучений, испускаемых исследуемым геологическим объектом; на фиг. 2 - блок-схема устройства для измерения излучения исследуемого объекта при аэросъемке; на фиг. 3 - блок-схема обработки данных; на фиг. 4 и 5 - устройства для визуализации излучения при непосредственном фотографировании исследуемого объекта, или при переснятии с аэро- и космоснимков; на фиг. 6 - устройство для индикации статических микролептонных излучений (полей); на фиг. 7 - устройство микролептонного индикатора.
Способ осуществляется путем измерения собственного излучения искомых геологических объектов (пород, руд, вод, залежей нефти, газа и т.д.).
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предложенного способа, в состав которого входят два цифровых фотоаппарата (ЦФА) или видеокамеры 1,2, микролептонный активный генератор (МЛГ) 3, транспортируемая ЭВМ 4 и монитор 5. По каналу 1 поступает электромагнитная информация совместно с микролептонной, а по каналу 2 - только электромагнитная. ЭВМ предназначена для обработки информации и выделения из нее только микролептонного изображения объекта и результатов его математической обработки.
Микролептонный генератор предназначен для активации МКС ПЗС цифрового аппарата. Микролептонный генератор состоит из генерирующего и приемного микролептонных индукторов в виде двух обмоток, вложенных друг в друга.
МЛГ работает следующим образом. Опорный сигнал с частотой 50-70 кГц поступает с задающего регулируемого генератора, который нагружен на генерирующий микролептонный индуктор. Микролептонный сигнал со вторичной обмотки генерирующего индуктора поступает по проводящему каналу на вторичную обмотку приемного индуктора. Генератор работает в режиме настраиваемого микролептонного резонанса на частотах исследуемого объекта.
Собственное излучение геологических объектов экспонируется по фотопленку. При этом генератор возбуждает частотный спектр исследуемого объекта, усиливая сигнал. На фотопленке отображается невидимое ранее энергетическое излучение искомого объекта, происходит как бы его визуализация. В процессе дальнейшей обработки полученные данные совмещают с геологической картой и координатами объекта исследования.
Блок-схема индикации и визуализации микролептонных излучений, испускаемых исследуемым геологическим объектом, изображена на фиг.2.
Индикация осуществляется следующим образом. Индикатор 2 избирательного вольтметра 1 с шириной полосы 1 МГц установлен на сканирующем устройстве 3. Генератор 6 и антенна 7 расположены на расстоянии порядка 30 см от экранной камеры 5, в которой находится космоснимок 4. Генератор 6 и антенна 7 возбуждают космоснимок. Импульсы возникают в частотном диапазоне ниже частоты генератора через 15-20 мин после внесения космоснимка в камеру.
Обработку частотного спектра и гистограмм сигналов, поступающих с вольтметра 1 и сканирующего устройства 3, осуществляют на ПЭВМ по схеме, приведенной на фиг. 3, где вольтметр 1, АЦП 8, ЭВМ 9.
Идентификацию полученных результатов осуществляют на ПЭВМ с использованием эталонных параметров геологических объектов с выводом данных на монитор.
Визуализацию энергетического микролептонного излучения исследуемых объектов осуществляют как путем прямого фотографирования искомого объекта, так и перефотографирования с космоснимка.
Для этого используют фотоаппарат типа "Зенит" со светосильным объективом "Гелиос". На фиг. 4 и 5 показано устройство для визуализации излучений, находящихся на полученных фотопленках при переснятии аэро- и космоснимков.
На фиг. 4 изображен фотоаппарат с блендой.
На фиг. 5 - он же с конусом на задней крышке.
На фотоаппарат 1 через специальное кольцо устанавливают бленду 2, которая свободно вращается на объективе. На бленду по внешней стороне, по часовой стрелке наматывается спиральная трубка из кембрика 3, в котором находится смесь борной кислоты с эпоксидной смолой. Конец спирали трубки по внутренней стороне стыкуют с началом спирали.
Для энергетизации фотоаппаратуры и фотопленки на задней крышке фотоаппарата устанавливают конус 4 диаметром 3-4 см. Конус изготавливается из окиси меди и железа, смешанных с эпоксидной смолой. У основания 5 конуса по периметру, равному размеру рамки кадра, накладывают трубку из кембрика с составом из смеси борной кислоты с эпоксидной смолой.
При фотографировании снимок подсвечивают мощной галогеновой лампой для оптимизации экспозиции. Обработку пленки осуществляют в рентгеновском проявителе в обычном режиме.
После обработки на пленке выявляются энергетические образования, характеризующие данный объект, которые не фиксируют обычное фотографирование. Таким образом происходит визуализация энергетических полей искомого объекта.
Индикацию статических микролептонных полей осуществляют в соответствии с блок-схемой на фиг. 6, где в экранной камере 5 установлены сканирующее устройство 3, микролептонный индикатор 10 и космоснимок 4. Сигнал с микролептонного индикатора поступает на предусилитель 11, затем на обработку ПЭВМ 9 через согласующий усилитель СУ-12 и аналого-цифровой преобразователь 13 для получения данных в виде гистограмм, спектров, графической информации и других видов отображения искомых геологических объектов.
На фиг. 7 показано устройство микролептонного индикатора 10, представляющего собой конус из нержавеющей стали, внутри которого помещена емкость 15 с материалом исследуемого объекта и антенна 14 в виде плоской спиральной катушки.
Пример. Предлагаемый способ реализован на одном из месторождений нефти путем двухэтапного исследования локальных возбуждений естественного микролептонного поля земли, вызванных скрытыми геологическими образования месторождений нефти. На первом этапе осуществляют двухмерную (в координатах Х-Y) визуализацию микролептонной "нефтяной" информации,находящейся на космическом снимке. Второй этап предусматривает определение и уточнение контуров месторождения и его промышленных запасов с помощью спецаппаратуры, устанавливаемой на вертолете. Для уточнения границ месторождения, определения ориентировочной глубины залегания нефти и предварительной оценки запасов исследуемого месторождения, а также выбора оптимальных координат проведения разведочных буровых работ осуществляют облет местности на вертолете и сканирование территории с помощью специальных бортовых приборов и датчиков. В процессе облета вертолетом специальные бортовые приборы реагируют на вариации интенсивности микролептонного излучения нефти, находящейся в различных зонах исследуемой залежи. Такие вариации соответствующим образом регистрируются и в последующем используются для картографирования месторождения.
Цветное изображение представляет собой цветокодированное изображение месторождения нефти. При анализе микролептонного портрета нефтяной залежи на ЭВМ были определены его границы. Нефтяная залежь представляет из себя неоднородное образование, а как бы отдельные области. Цветное разделение показывает, что есть места с большой насыщенностью углеводородным сырьем. Области ограниченные синим и темно-фиолетовым цветом характеризуются наличием нефти. Области, ограниченные зеленым цветом показывают только слабую насыщенность или присутствие нефти. Остальное пространство, окрашенное в желтые, красные и малиновые цвета, не имеет нефтяных образований.
Результаты работ позволяют дать качественный анализ исследуемой территории (есть или нет нефти), определение контуров нефтяной залежи, профиль залежи, в том числе и по координате Z, оптимальные координаты точек заверочного бурения, количественный прогноз запасов нефти.
Прогнозируемое снижение финансовых затрат достигается не менее, чем в 3 раза при работах на суше, и более чем в 10 раз на шельфе. Оптимизация расположения точек бурения предопределит меньший объем природоохранных работ на территории во время промышленного освоения нефтяной залежи.
Использование в поиске и разведке различных типов месторождений полезных ископаемых, в частности нефтяных залежей, по собственному излучению для повышения достоверности поисков месторождений. Сущность изобретения: осуществляется визуализация энергетического микролептонного излучения исследуемых объектов путем фотографирования их с летательных аппаратов или на поверхности земли, обработки космоснимков или фотопленки, получают невидимые ранее излучения исследуемого объекта. В процессе обработки космо- и фотоснимков исследуемой территории получают визуализированное микролептонное излучение исследуемого объекта. Проводят математическое моделирование и картографирование геологического объекта, определяя координаты и контуры искомого объекта. Для реализации предложенного способа разработано устройство, располагаемое на борту летательного аппарата, самолета, вертолета или космического корабля. Устройство состоит из двух цифровых фотоаппаратов или видеокамеры, микролептонного активного генератора, транспортируемой ЭВМ и монитора. В одном из вариантов, реализуемого способа визуализацию излучения исследуемого объекта осуществляют путем возбуждения космоснимка с последующим анализом частотного спектра и гистограмм сигналов, обработкой их на ЭВМ. Идентификацию полученных результатов осуществляют при сравнении с эталонными параметрами объектов. Технический результат изобретения заключается в том, что результаты работы позволяют дать качественный анализ исследуемой территории (есть или нет нефти), определить контуры залежи, а также дать оптимальное координаты точек заверочного бурения. Оптимизация расположения точек бурения предопределяет меньший объем природоохранительных работ на территории промышленного освоения залежи полезного ископаемого. 3 с. и 7 з.п.ф-лы, 7 ил. рами объектов. Технический результат изобретения заключается в том, что результаты работы позволяют дать качественный анализ исследуемой территории (есть или нет нефти), определить контуры залежи, а также дать оптимальное координаты точек заверочного бурения. Оптимизация расположения точек бурения предопределяет меньший объем природоохранительных работ на территории промыш- ленного освоения залежи полезного ископаемого. 3 с. и 7 з.п.ф-лы, 7 ил.
