ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ

Направление науки: 1.5. Науки о Земле

Направление фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1. «Геофизика», раздел фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1.1. «Геофизические методы изучения строения, вещественного состава земных недр и глубинных процессов; взаимодействие геосфер» Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы.

Тема Программы ФНИ

Сведения о результатах по направлениям исследований в соответствии с Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы в 2021 году:

1. Испытание новой комплексной скважинной аппаратуры, позволяющей одновременно измерять сигналы геоакустической эмиссии (ГАЭ) и электромагнитного излучения (ЭМИ) на различных частотах в рудных и наблюдательных скважинах в режимах каротажа и мониторинга.

1.1. Проведены испытания прибора в режиме каротажа, краткосрочного мониторинга и долговременных режимных измерений. В ходе испытаний были выявлены конструктивные недоработки аппаратуры, которые проявились только в ходе длительного нахождения прибора в скважине. В частности, была выявлена недостаточная устойчивость корпуса скважинного снаряда к длительному нахождению в агрессивной среде скважины. Была проведена модернизация конструкции прибора с упором на возможность длительных режимных измерений. После конструктивных доработок проводилась калибровка каналов ЭМИ и ГАЭ, стендовые испытания прибора в экране и в условиях лаборатории.

1.2. При изучении пространственно-временных вариаций, записанных в скважине на глубине 270 м, было зафиксировано изменение напряженно-деформированного состояния геосреды в районе скважины в ответ на землетрясение с магнитудой 6.1, произошедшее в районе Индонезии в апреле 2021 г. С целью выделения известных деформационных процессов, которые могут проявляться в условиях мегаполиса, выполнен спектрально-временной анализ сигналов ГАЭ и ЭМИ с почасовым осреднением. В основном выделяются периоды колебательных движений геосреды, тождественные лунно-солнечным деформационным процессам, равные 11–14 и 21–28 часам. Данные периодичности близки к известным суточным, полусуточным и долгопериодическим приливам.

Исполнители: Белоглазова Н.А., к.т.н, с.н.с.; Баженова Е.А., н.с.; Вдовин А.Г., н.с.

Публикации:

1. Bazhenova E.A., Beloglazova N.A., Vdovin A.G. Determination of lunar-solar deformation processes in the geomedium volume in the conditions of megapolis // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 929 (2021). P. 1 5. DOI:10.1088/1755-1315/929/1/012012.
2. Баженова Е.А., Белоглазова Н.А., Вдовин А.Г. Выделение лунно-солнечных деформационных процессов в объеме геосреды в условиях мегаполиса // Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: тезисы докладов VIII Международного симпозиума. Бишкек, 2021. С. 172–175.
3. Белоглазова Н.А., Баженова Е.А., Вдовин А.Г. Измерение вариации сигналов геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения в условиях мегаполиса // Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. «Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей»: Материалы всероссийской конференции с международным участием. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 202. С. 30–34.
4. Вдовин А.Г., Баженова Е.А., Белоглазова Н.А. Иванченко В.С. Исследования динамической устойчивости массивов горных пород на территории действующих карьеров // Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. «Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей»: Материалы всероссийской конференции с международным участием. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 44–48.
5. Баженова Е.А., Вдовин А.Г., Арзамасцев Е.В. Вариации сигналов геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения в тектонически нарушенных зонах геологической среды // XXII уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник науч. материалов. Пермь: ГИ УрО РАН, 2021. С. 3–6.

2. Разработка комплексной аппаратуры, предназначенной для шпуровых исследований электропроводности и магнитной восприимчивости горных пород.

Проведена разработка электронной схемы прибора. Разработаны конструкции первичных преобразователей (датчиков) скважинного прибора и наземного пульта. Изготовлен макет прибора, проведена его первичная настройка.

Исполнитель: Астраханцев Ю.Г., д.т.н,, в.н.с.

Публикация:

1. Астраханцев Ю.Г. Скважинное устройство для измерения электропроводности и магнитной восприимчивости горных пород. Патент на изобретение № 2758580 C1. Публикация 29.10.2021

3. Исследование особенностей строения магнетитовых и сульфидных руд Абаканского, Магнитогорского, Ново-Песчанского, Гусевогорского, Естюнинского месторождений.

Изучены образцы титаномагнетитовых руд Первоуральского месторождения, представленного вкрапленным оруденением со шлирами массивных руд. В результате научных исследований были выделены три разновидности титаномагнетитовых руд по содержанию железа: 1) до 25%   бедные вкрапленные руды; 2) от 25% до 35%   богатые вкрапленные руды; 3) более 50% массивные руды. Исследование массивных руд с помощью термомагнитного анализа показало наличие в образцах примеси ванадия, внедрённого в подрешётку магнетита. При проведении измерений на образцах магнитоакустической эмиссии было обнаружено наличие двух генераций титаномагнетита. Предполагается, что первая генерация с максимумом акустической эмиссии в области 6-10 кА/м, связана с вторичным магнетитом, а вторая генерация с максимумом сигнала магнитоакустической эмиссии в области 12-16 кА/м   с первичным магнетитом. Из проведённых исследований сделан вывод, что наличие примеси ванадия в подрешётке магнетита понижает магнитную восприимчивость руды, но повышает её ценность для добычи природно-легированных руд.

Исполнители: Иванченко В.С., к.г.-м.н, с.н.с.; Глухих И.И., к.г.-м.н., с.н.с.

Публикации:

1. Глухих И.И., Иванченко В.С. Проявление типоморфизма магнетитов Естюнинского месторождения на примере магнитоакустической эмиссии // Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. «Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей»: Материалы всероссийской конференции с международным участием. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 68–72.

4. Разработка алгоритма моделирования распространения сейсмического поля в слоисто-блоковой упругой среде с пластическими включениями иерархического строения при наличии их конвективного перемешивания.

Во время акустического мониторинга на фиксированной частоте в слоистой среде с включениями иерархического строения вo флюидoнасыщенных, аномально плотностных и аномально пластических иерархических включениях наблюдаются отклики с дополнительными частотами. Для количественного изучения этих эффектов разработан алгоритм в виде итерационного процесса решения прямой задачи для случая трех иерархических включений на основе использования 2D-интегро-дифференциальных уравнений. Результаты моделирования могут быть использованы при проведении мониторинговых исследований контроля флюидоотдачи нефтяных месторождений. Полученные результаты могут помочь объяснить избыточное заводнение нефтяных резервуаров. Разработан алгоритм распространения акустических волн в рамках активного мониторинга упругих слоисто блоковых сред с включениями иерархического типа. Получены соотношения для внутренних напряжений и деформаций для каждого иерархического ранга, которые составляют нелокальную теорию упругости. Выделены существенные отличия нелокальной теории упругости от классической и связь между ними. Основное внимание уделено исследованию эффектов нелокальности и внутренних степеней свободы, отражающихся во внутренних напряжениях, которые не описываются классической теорией упругости и которые могут быть потенциальными предвестниками развития катастрофического процесса в горном массиве. Благодаря использованию модели слоисто блоковой среды с иерархическими включениями можно с помощью акустического мониторинга определить положение наибольших значений внутренних напряжений, определить тип возникших напряжений и с меньшими усилиями осуществить метод разгрузки горного массива.

Исполнители: Хачай О.А., д.ф.-м.н., в.н.с.

Публикации:

1. Хачай О.А., Хачай A.Ю. Изучение внутренних напряжений горных массивов в рамках упругих слоисто-блоковых моделей с включениями иерархического строения l-го ранга // Мониторинг. Наука и технологии. 2021. № 1(47). С. 56–62. DOI: 10.25714/MNT.2021.47.012
2. Хачай О.А., Хачай А.Ю. Математические модели активного акустического воздействия на диффузию в резервуарах с нефтяными иерархическими включениями при дополнительном влиянии турбуленции // Мониторинг. Наука и технологии. 2021. № 3(49). С. 75–81. DOI: 10.25714/MNT.2021.49.010 (РИНЦ, ВАК, CrossRef)
3. Hachay O.A., Khachay A.Yu. Study of Internal Stresses of Mining Massif within the Framework of Elastic Layered Block Models with Inclusions of the Hierarchical Structure of L-th Rank // SSRG International Journal of Geoinformatics and Geological Science. Vol. 8. Issue 1. P. 9–14. DOI: 10.14445/23939206/IJGGS-V8I1P102.
4. Хачай О.А., Хачай А.Ю., Хачай О.Ю. Определение иерархической структуры зон дезинтеграции по данным акустического мониторинга в удароопасных шахтах // Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. «Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей»: Материалы всероссийской конференции с международным участием. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 231–234.
5. Olga Hachay, Andrey Khachay. Mathematical Models of Active Acoustic Impact on Diffusion in Reservoirs with Oil Hierarchical Inclusions and Additional Influence of Turbulence // SSRG International Journal of Geoinformatics and Geological Science. 2021. Vol. 8. Issue 3. P. 7–11. DOI: 10.14445/23939206/IJGGS-V8I3P102

Главы в монографии

Methods and applications in Petroleum and mineral Exploration and Engineering Geology / Edited by Said Gaci; Olga Hachay; Orietta Nicolis. Elsevier, 2021. 412 p. ISBN: 978-0-323-85617-1. DOI: https://doi.org/10.1016/C2020-0-02594-6.

1. Olga Hachay, Andrey Khachay and Oleg Khachay Account of rock massif hierarchic heterogeneity by deep mining using explosions. P. 317–331. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85617-1.00020-5.
2. Olga Hachay, Valentin Pogrebnoy, Oleg Khachay and Margarita Malosieva. The similarity of the possible reasons for manifestation of earthquake sources of explosion types and dynamic phenomena in rock shock mines. P. 333–345. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85617-1.00001-1.
3. Magdy Attya, Olga Hachay and Oleg Khachay. New method of defining the geotechnical parameters from CSEM (controlled source electromagnetic method) monitoring data at the 15-th May City, Egypt. 371–388. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85617-1.00022-9.

5. Разработка методического стенда на базе скважины Пономаревская-1 (ИГФ-280) для отработки методов исследования скважин по технологии вызванной сейсмоакустической эмиссии в цикле с акустическим или любым другим видом механического воздействия на горные породы.

Разработан методический стенд на базе скважины Пономаревская-1 (ИГФ-280), который позволяет проводить детальные исследования физических процессов в геосреде по стандартной технологии ГИС на геофизическом кабеле, а также мониторинг вызванной сейсмоакустической эмиссии при помощи разработанного программно-аппаратного комплекса МСАЭ-100. Этот принцип реализован в цикле «геофизические исследования скважины   акустическое воздействие – повторные геофизические исследования». Разработаны основы методики петрофизических исследований образцов в пластовых условиях при стимулировании притока флюида, физического воздействия на горные породы с различной степенью пористости, проницаемости и анализа вызванной сейсмоакустической эмиссии.

Исполнители: Иголкина Г.В., д.г.-м.н., с.н.с.; Дрягин В.В., к.т.н., н.с.; Мезенина З.С., н.с.

Публикации:

1. Кунаккужин И.А., Нимчук С.Ю., Акиньшин А.В., Орлов А.Ю., Щетинин А.С., Бондарь Е.В., Иголкина Г.В. Комплексная оценка результатов проводки скважин как важный инструмент для уточнения геологической модели // Нефтепромысловое дело. 2021. № 5(629). С. 43–50. DOI: 10.33285/0207-2351-2021-5(629)-43-50
2. Кунаккужин И.А., Иголкина Г.В. Методика получения синтетического плотностного каротажа в целях оценки пористости в условиях ограниченного комплекса геофизических исследований на Сеноманских залежах // Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. «Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей»: Материалы всероссийской конференции с международным участием. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 129–133.
3. Дрягин В.В., Митрофанов Я.А. Опыт использования метода каротаж-воздействие-каротаж для исследования горизонтальной скважины // Глубинное строение. Геодинамика. Тепловое поле Земли. Интерпретация геофизических полей. Одиннадцатые научные чтения Ю.П. Булашевича. Материалы.  Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021 г. С.89–93.
4. Иголкина Г.В. Магнитометрические исследования Ново-Елховской сверхглубокой скважины // Наукосфера. 2021. № 6(1). С. 48–55.