По данным отчета International Geological Congress, стремительно сокращающиеся природные ресурсы, возрастающая ответственность развитых стран перед горнодобывающими регионами «третьего мира», конфликты на Ближнем Востоке, а также растущая потребность в редкоземельных элементах в последние годы стимулируют новые, технологически совершенные средства поиска и добычи полезных ископаемых.
Основная задача геологоразведки — найти залежи полезных ископаемых, оценить их количество и пространственное расположение для дальнейшей добычи. Благодаря геологической разведке можно оценить, насколько перспективна та или иная область для добычи полезных ископаемых, прежде чем приступать к работам. Именно поэтому геологоразведка имеет первостепенное значение в современных условиях ограниченности природных ресурсов и пригодных для разработки территорий.
Сейчас для разведки полезных ископаемых применяется широкий спектр различных геофизических тестов, включающих в себя сейсмические, электромагнитные, гравитационные, спектральные и другие измерения. В последние годы активное развитие получают такие методы, как пассивная эмиссионная сейсмотомография и GPS/ГЛОНАСС-геодезия. Пассивная эмиссионная сейсмотомография, она же шумовая томография, позволяет получать информацию о возможном расположение подземных структур — руд, водных и нефтяных резервуаров — регистрируя естественные шумы в земной коре. Ранее существенным ограничением для эмиссионной томографии были естественные помехи, которые подавляли полезный сигнал.
Современные компьютерные технологии позволяют использовать такие алгоритмы обработки сигнала, чтобы
Шумовая томография уже успешно показала себя на сложных объектах по добыче сланцевого газа.
Использование спутниковых систем навигации имеет большой потенциал в сейсмологических исследованиях, и разведка полезных ископаемых не исключение. Например, российская компания «Индустриальные геодезические системы» занимается разработкой и внедрением высокоточного GPS/ГЛОНАСС оборудование, которое способно регистрировать миллиметровые сдвиги земной коры. Предполагается, что внимательный мониторинг движений коры может помочь предотвращать негативные последствия добычи нефти и природного газа и предсказывать поведение нефтяных пластов.
Один из очень распространенных способов магнитометрической геологоразведки — измерение электромагнитных переходных процессов. На исследуемой поверхности располагается петля из провода площадью примерно 100 кв. м., по которой пускается ток. В находящихся под землей проводящих материалах возникают вихревые токи. По их затуханиям и определяются месторождения полезных ископаемых. Этот метод используется довольно давно, однако недавно использование сверхпроводников позволило значительно увеличить его точность. Австралийская научно-исследовательская организация CSIRO закончила разработку уникального электромагнитного сенсора, построенного на технологии сверхпроводящих квантовых интерферометров (СКВИД, SQUID, Superconducting Quantum Interference Device). Они обладают чрезвычайно высокой чувствительностью, что позволяет им точно регистрировать затухающие токи на рекордных глубинах. Эта технология показала себя особенно эффективной в обнаружении руд высокопроводящих металлов, например никеля. Коммерчески доступный сквид-магнитометер производимый австралийской горнодобывающей корпорацей Outer Rim по технологии CSIRO уже позволил найти месторождения на миллиарды долларов и активно применяется в самой Австралии и других странах.
Геологическая ь не может ограничиться одними физическими исследованиями . Полученные с помощью геофизических инструментов данные необходимо анализировать и моделировать. Именно моделирование результатов позволяет в той или иной мере предсказать, как будет развиваться разработка месторождения.
Это затрудняет оперативное использование моделирующих продуктов непосредственно на местах разработки.
Решением этой перспективной проблемы занята российская компания Rock Flow Dynamics. Образованная всего всего 7 лет назад компания уже сотрудничает с крупнейшими отечественными нефтяными компаниями «Зарубежнефть» и «ТНК-BP». Их основная разработка — система моделирования tNavigator — даже привлекла внимание Intel Capital, которая купила 30% доли в компании, и Rock Flow Dynamics открыли собственный офис в Хьюстоне, США.
Система tNavigator отличается от своих аналогов, в том числе зарубежных, тем, что в ней совмещены моделирующий движок, визуализатор и графический интерфейс. Благодаря этому оператор системы может непосредственно на месте добывающих работ вносить изменения в модель и получать вероятностные данные о последствиях тех или иных решений. В программу включены механизмы оптимизации работы нагнетательных скважин, дополнительные модули алгоритмов компенсации давления, и другие продвинутые функции. Разработчики утверждают, что система может быть освоена специалистом по разработке (не моделистом!) за два дня. Кроме того разработчики совместно по индивидуальным заказам разработали ряд дополнительных модулей, например модуль термогазового воздействия на пласт для «Зарубежнефти» или модуль нано-полимерного заводнения для «ТНК-BP».
Уже сейчас каждый шестой суперкомпьютер в мире обрабатывает данные для нефтегазовой промышленности. Повышение качества моделирования напрямую ведет к повышению отдачи от добычи полезных ископаемых, увеличению выработки и уменьшения издержек производства, так как появляется возможность наиболее разумно использовать ресурсы, не использовать дорогостоящее оборудование в малоперспективных местах и избежать непредвиденных осложнений.
Эти технологии особенно важны для России в ситуации перехода к интенсивной схеме природопользования. Добыча нефти осуществляется во все более сложным условиях, например, на шельфе, и требует тщательного планирования и высокоточных моделей. Это, кажется, понимают в инновационном центре «Сколково», и в 2011 году фонд объявил о создании проекта по разработке программного обеспечения для геофизического моделирования, в котором примут участие крупные российские нефтедобывающие компании и научные институты.
Сейчас российским компаниям необходимо поддержать заданный вектор развития. Если раньше до 90% программного обеспечения горно- и нефтедобывающей промышленности в России было зарубежным, то сейчас на рынок выходят новые игроки, готовые представлять свой продукт и на мировом уровне.
28 мая в 19:00 в конференц-зале Геологического музея РАН им. Вернадского состоится публичная беседа на тему «Минеральные резервы для грядущих поколений». Вход свободный.
