Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методика и технология геофизических исследований верхней части геологического разреза при проектировании технических сооружений в нефтегазоносных районах криолитозоны

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Методика и технология геофизических исследований верхней части геологического разреза при проектировании технических сооружений в нефтегазоносных районах криолитозоны"

На правах рукописи

Смилевец Олег Демьянович

МЕТОДИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ В НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ РАЙОНАХ КРИОЛИТОЗОНЫ

Специальность 25.00.10 - "Геофизика, геофизические методы

поисков полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Саратов - 2003

Работа выполнена на кафедре геофизики Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Ю.П. КонценебиН.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.К. Хмелевской (МГУ);

доктор технических наук, профессор Ю.В. Антонов (ВГУ);

доктор геолого-минералогических наук Огаджанов В.А. (заведующий лабораторией региональной и инженерной геофизики, НВ НИИГГ)

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие "Саратовская геофизическая экспедиция".

Защита состоится « 2003 г. в часов на заседании

диссертационного Совета Д.212.2fo.08 при Саратовском Государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу: 410601, г. Саратов, ул. Московская 155,1 корпус, ауд. 53.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СГУ.

Автореферат разослан ~,Г 2003 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор геолого-минералогических наук // ,. Кулева

з

Решение проблемы ускоренного промышленного развития обширных нефтегазоносных районов Севера, Западной Сибири, Тимано-Печерского бассейна и алмазоносных провинций Якутии связано с необходимостью транспортировки минерального сырья, материалов и техники для строительства технических сооружений и их обустройства. Особенностями этих районов является сложно построенная верхняя часть разреза и рельеф местности, многолетнемерзлые породы (криолитозона), на которых должны воздвигаться технические сооружения. Многолетнемерзлые породы (ММП) могут рассматриваться как «подвижные системы», которые оттаивают в летнее время и становятся непригодными для размещения на них технических сооружений, для устойчивости которых требуется твердое основание. Технические объекты по своей природе являются теплоемкими, излучающими тепло и нарушающие условия залегания пород, связанное с изменением естественного температурного режима, что также влияет на процессы происходящие в среде в связи с круглогодичным излучением тепловой энергии. Устойчивое состояние технических сооружений требует размещение их фундаментов на глубинах, на которых в течении всего года сохраняются температурные условия и соответственно не изменяется плотность пород. В последние годы отмечается много аварий в связи с оттаиванием пород, на которых размещены фундаменты технических сооружений. В этих условиях важное значение приобретают инженерно-геологические изыскания, направленные на изучение верхней части геологического разреза (ВЧР) с целью установления закономерностей изменения плотности пород, слагающих среду, в зависимости от климатических изменений температуры и установления глубин, на которых климатические изменения не отмечаются. Учитывая теплоемкость сооружений большое значение приобретает круглогодичный контроль за состоянием геологической среды, для выяснения аномальных изменений, которые могут вызвать аварийное состояние технических сооружений. Однако, современное состояние традиционных методов исследований не обеспечивает в должной мере точность и достоверность исследований. Для изучения условий залегания пород и повышения точности и надежности данных инженерно-геологических изысканий применяют методы электроразведки.

Работа посвящена решению важной народохозяйственной задаче - повышению эффективности геофизических исследований при инженерно-геологических изысканиях.

Цель работы совершенствование и разработка новых способов и методики проведения комплексных геофизических исследований на базе использования различных модификаций электроразведки при инженерно-геокриологических* задачах в сложных условиях Крайнего Севера, на базе изучении закономерностей изменения параметров верхней части геологического разреза для обустройства газовых месторождений, на базе разработки новых вариантов мобильной геофизической аппаратуры и методики круглогодичного контроля за состоянием крио-литозоны.

Криолитозона - синоним термина зона многолетнемерзлых пород ¡(1 ёШШГИЧЫ-киИ имвлив—, Т 1,М. "Недра",! 973. I РОСНА1*ИОМА<ЯЬЙАЯ |

БИБЛИОТЕКА |

— «мамчм!

Основные задачи исследований

1. Разработка методических приемов повышения эффективности электроразведочных работ при изучении кровли и физического состояния ММП на основе анализа временного и пространственного изменения геоэлектрических характеристик ВЧР.

2. Разработка мобильной электроразведочной аппаратуры для исследования ВЧР многолетнемерзлых пород.

3. Разработка и внедрение комплекса полевых исследований геофизическими методами с преимущественным использованием электроразведки с количественной и качественной интерпретацией данных.

4. Обоснование методики прогнозной оценки изменений параметров геоэлектрического разреза верхней кровли ММП, как основы георайонирования территории исследований по характеру изменения геокриологических свойств.

Научная новизна

1. Разработана и опробована новая методика микроэлектрических зондирований при исследовании кровли ММП.

2. Разработаны и внедрены образцы мобильной контактной и безконтакт-ной наземной и каротажной аппаратуры для исследования ВЧР многолетнемерзлых пород.

3. Разработаны методические приемы качественной и количественной интерпретации электроразведочных материалов ВЭЗ, МКВЭЗ, СЭП, НЭП, учитывающие специфические особенности свойств ММП.

4. Разработана методика прогноза изменения инженерно-геологических параметров верхней части разреза многолетнемерзлых пород.

5. Обоснована и разработана методика круглогодичных контрольных исследований (мониторинг) для выявления аномальных изменений закономерностей параметров криолитозоны с целью своевременного выявления и устранения аварийных ситуаций при эксплуатации технических сооружений.

Защищаемые положения

1. Разработанная методика комплексирования различных модификаций электроразведки, основанная на новых различных системах регистрации, обработки и интерпретации данных, обеспечила возможность разрабатывать блоковые геоэлектрические модели сложно построенных сред и изучать корреляционные взаимосвязи физических параметров верхней части разреза криолитозоны.

2. Выявленые зависимости изменения геодинамических характеристик верхней части разреза многолетнемерзлых пород в зависимости от изменения климатических условий, являются основой для разработки методики геотехнического мониторинга при проектировании положения фундаментов технических сооружений.

3. Разработан геотехнический мониторинг, включающий методику и технологию выполнения геофизических исследований электроразведкой методами постоянного и переменного тока и геофизических исследований инженерно-геологических скважин на участках расположения технических сооружений ре-

комендуемый для круглогодичного контроля состояния криолитозоны с целью обеспечения безопасности их эксплуатации.

Практическая значимость

Разработанные способы и научные рекомендации внедрены при разработке проектной документации по обустройству территорий: Уренгойского, СевероУренгойского, Песцового, Яро-Яхинского, Юбилейного, Заполярного, Берегового, Харасавейского и Бованенковского газоконденсатных месторождений Западной Сибири, проводимой институтом ДОАО «ВНИПИгаздобыча» ОАО «Газпром».

Апробаиия работы

Основные вопросы диссертации и результаты исследований докладывались на научных семинарах (Москва, ВДНХ, 1989 г.), семинаре-совещании работников газовой промышленности, XX научно-технической конференции молодых спе-циапистовт (Киев 1984 г., 1988 г., 1989 г.), техническом совещании (Харьков, 1992 г.), VI научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Донецк, 1989 г.), XVI научно-технической конференции молодых ученых и специалистов газовой промышленности (Тюмень, 1993 г.), на научных конференциях геологического факультета и НИИГеологии Саратовского Госуниверситета (Саратов, 1997-2001), областной научно-технической конференции НВНИИГТ «Методика и технология оперативных-геологогеофизических исследований, мониторинга верхних интервалов геологических разрезов в зонах действия потенциально опасных объектов по чрезвычайным ситуациям производственных объектов» (Саратов, 1998), на III Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (Саратов, 25-27 марта 2002 г.), «Проблемы геологии Европейской России. К 120-летию профессора Б.А. Можа-ровского» (Саратов, 29-31 октября 2002 г.), на заседаниях Совета МЧС при губернаторе Саратовской области (1999-2002 гг.), Международной научно-практической конференции по проблемам использования геородаров в дорожном хозяйстве «Георадары, дороги - 2002» (г. Архангельск, 26-29 ноября 2002 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 72 печатных работы, разработано и внедрено 15 изобретений и 52 рационализаторских предложения.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, содержит 226' страниц машинописного текста, 128 рисунков и списка литературы из 223 наименований.

Работа выполнена на кафедре геофизики СГУ им. Н.Г. Чернышевского при помощи и консультации декана геологического факультета профессора Ю.П. Конценебина, также большую помощь и поддержку при исследовании оказал доктор геолого-минерапогических наук И.И. Хараз, которым автор выражает большую благодарность.

Автор признателен за внимание и творческое общение профессорам В.П. Гу-батенко, А.Д. Коробову, Е.М. Первушову, директору НИИ геологии СГУ доценту A.B. Иванову, заслуженному деятелю науки, лауреату государственной премии, профессору Г.Ф. Зайцеву (г. Киев), заведующему кафедрой автомобильных дорог Архангельского технического университета, профессору A.M. Кулижникову, доцентам М.И. Рыскину, JI.A. Коробовой, Ю.Г Шигаеву, ученому секретарю СГУ, кандидату геолого-минералогических наук М.В. Калинниковой, докторам геолого-минералогических наук С.И. Михееву, В.А. Огаджанову, кандидату геолого-минералогических наук Б.В. Бучарскому, директору ФГУП "ПриволжТИСИЗ" С.Г. Горшкову, главному геологу Гусеву A.B., председателю ассоциации патентоведов Саратовской области Р.Г. Салимову, аспиранту СГУ К.С. Рейтюхову, студентам геологического факультета СГУ Д.М. Савельеву, A.A. Бутыровой, сотрудникам ДОАО "ВНИПИгаздобыча" к.т.н. В.А. Сорокованову, Ю.К. Зюрюкиной, Т.М. Ивлиевой за советы и помощь.

Содержание

Глава I посвящена анализу результатов геологических и геофизических работ в зонах развития ММП и анализу типов геологических разрезов.

Первые электрометрические исследования мерзлых пород были проведены в 1934 г. в Забайкалье. Исследования для районов с многолетнемерзлыми породами впервые были проведены в 1935 г. в Якутске Л.А. Добровольским и В.И. Холминым. В 1945-1955 гг. Б.Н. Достовапов разработал методику электроразведки постоянным током и применил ее в зоне вечной мерзлоты. Разработан способ комплексной интерпретации с привлечением данных ландшафтной съемки. А.Т. Акимовым, В.А. Добровольским, B.C. Якуповым совершенствована методика интерпретации ВЭЗ для отдельных регионов. В последнее время были опубликованы работы по изучению мерзлых пород электроразведкой. Однако, несмотря на это, в специальной справочной и научной литературе сведения о геофизической разведке крайне скудны, что и определило необходимость постановки специальных исследований для разработки методики и технологии выполнения геофизических работ для решения широкого круга задач: определения положения кровли ММП на площади проектирования объектов нефтегазовой промышленности в плане и во времени, литологического расчленения, определения максимальной и минимальной льдистости пород, участков появления льда, исследование участков переходов через водные преграды для выбора наиболее надежных мест прокладки трубопроводов через них, прогнозирование изменений некоторых инженерно-геологических параметров. Для этих целей в период с 1977-2001 гг. геологической службой ДОАО «ВНИПИгаздобыча» методом электроразведки было выполнено более 20000 вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ); 300000 физических точек электропрофилирования (ЭП) в различных модификациях (симметричное электрическое профилирование (СЭП), симметричное электропрофилирование в модификации метода двух составляющих (СЭП-МДС), высокочастотное электропрофилирование (ВЧЭП), непрерывное электропрофилирование (НЭП); стационарные работы на контрольных участках (КУ); опытные электрокаротажные исследования. В этих работах автор принимал участие в качестве исполнителя и научного руководителя.

Применение методов постоянного тока, с учетом территориальных условий, позволили получить необходимую информацию об исследуемой территории, о поведении кровли ММП, мощности сезонно-талого слоя (СТС) и скорости про-таивания; уверенно провести границы между различными литолого-стратиграфическими комплексами пород, выбрать направление и резко снизить стоимость дальнейших геологических исследований. Однако, из-за медленного внедрения геофизических методов в практику изысканий методика их проведения оказалась практически не разработанной. Указанный недостаток был во многом восполнен опытом электроразведочных работ методами постоянного тока, в которых принимал непосредственное участие автор диссертации.

Во второй части главы приводятся типичные для Северо-Западной части Сибири кривые ВЭЗ с характеристикой их обобщенных мерзлотно-геологических условий, дается краткое описание общих особенностей кривых. Во многих случаях, уже по виду кривой ВЭЗ можно судить не только о наличии или отсутствии в разрезе мерзлых пород, но и качественно охарактеризовать их.

В процессе работы автором были проанализированы основные типы геоэлектрических разрезов, изученных Акимовым А.Т., Достоваловым Б.Н., Якуповым B.C., Торицыным Б.А., Добровольским В.П. и др.

По А.Т. Акимову толща многолетнемерзлых пород подразделена на два геоэлектрических слоя с переменными сопротивлениями р. Наиболее высокие сопротивления отмечаются в верхней части разреза с температурой около нуля. С глубиной наблюдается постепенное понижение сопротивления, и у подошвы нижней границы ММП оно достигает предельно низких значений. Эта же схема унаследована в работах Б.Н. Достовалова.

По схеме B.C. Якупова толща ММП подразделяется на три геоэлектрических слоя. Верхний и нижний слои с температурами от 0° до -2° и от -2° до 0° представляются с переменными сопротивлениями. Средний слой с температурами ниже -2° обладает постоянным сопротивлением. Согласно этой схеме наиболее высокие сопротивления отмечаются не в верхней части первого слоя, а на его подошве с температурой пород -2°. Первый слой назван "промежуточным". Выделение его имеет определенный смысл при интерпретации кривых ВЭЗ способом дискретных значений.

В схеме В.П. Добровольского толща многолетнемерзлых пород подразделяется на два геоэлектрических слоя с переменным сопротивлением. Линией раздела между слоями служит положение уровня нулевых амплитуд сезонных колебаний температуры. Изменение сопротивления многолетнемерзлых пород не ограничивается величиной отрицательных температур.

Б.А. Торицын рассматривает четыре возможных варианта схемы. Каждый вариант разреза характеризуется определенной мощностью рыхлых отложений относительно глубины сезонных колебаний температуры. В зависимости от этих условий толща многолетнемерзлых пород подразделяется на два или три геоэлектрических слоя с переменными сопротивлениями. Характер изменения сопротивлений в толщи многолетней мерзлоты с температурой Б.А. Торициным принят линейным как для плотных пород, так и для рыхлых отложений.

По схеме Б.А. Боровинского толща ММП состоит из нескольких геоэлектрических слоев с переменным сопротивлением и мощностью. Причем мерзлая толща может быть неоднородна не только по глубине, но и в горизонтальном направлении.

Предлагаемые модели сред многолетнемерзлых пород несколько однотипны, отличаясь количеством слоев, каждый из которых зависит от литологическо-го состава, дисперсности пород и их влажности. На каждом из этапов исследований ММП, по мере накопления информации, они являлись основой для составления методики исследования, объясняя многие детали полученных результатов. Каждая из предложенных моделей строения толщи ММП относилась к определенному участку работ, в широтном плане.

Автором диссертации выделяется несколько слоев с переменным электрическим сопротивлением (как градиентным, так и с постоянным значением рк). Верхняя часть ММП неоднородна и в горизонтальном направлении (наличие вертикальных, наклонных границ и целых блоков), что свойственно, чаще всего, участкам расположенным южнее Полярного круга (66° 30'). Геоэлектрическому разрезу районов криолитозоны свойственно, как правило, чередование весьма контрастных по сопротивлениям тонких слоев, что предопределяет широкие пределы действия принципов эквивалентности. В данном разрезе могут соседствовать слои с ц от 101 до 105 (засоленные глины - пластовый лед). Для верхней части разреза, сложенного дисперсными породами, особенно до глубины трех-четырех метров, характерна высокая степень макро- и микроанизотропии. Геологическое истолкование данных электроразведки оказывается поэтому в большинстве случаев не надежным без истолкования данных параметрических скважин-ных измерений, основной объем которых составляют результаты каротажа сухих инженерно-геологических скважин.

Строение верхнего слоя, залегающего на толще многолетнемерзлых пород имеет также сложное строение. Если толща ММП ежегодно соединяется со слоем зимнего промерзания, то она называется сливающейся многолетней мерзлотой-, когда же этого соединения не бывает, то несливающейся многолетней мерзлотой-, если зимнее промерзание не каждый год соединяется с ММП, то в таком случае имеем промежуточный случай между сливающейся и несливающейся мерзлотой. Таким образом, из краткого обзора видно, что пока нет единого представления о строении мерзлотно-геоэлектрического разреза и изменении его параметров с температурой. Исходя из данных, полученных автором о морфологических признаках, а также из того очевидного факта, что условия теплообмена, определяющие существование многолетней мерзлоты в каждом из этих случаев, весьма разнообразны, мы предлагаем различать три основных типа криолитозоны.

Первый тип - толща горных пород, имеющая в течение всего года температуру 0°С и ниже, находящаяся в пределах континентов в самых верхних горизонтах земной коры, непосредственной близости от земной поверхности и отделенная от нее лишь слоем летнего оттаивания горных пород (субаэральная многолетняя).

Второй тип - толща горных пород с температурой 0°С и ниже, залегающая между горными породами с положительной температурой на глубине, превышающей мощность слоя зимнего промерзания горных пород. Наиболее крупные массивы такой криолитозоны выявлены в Западной Сибири и на юге Средней Сибири, где их называют реликтовой многолетнемерзлой толщей, вторым слоем мерзлой толщи или глубокозалегающими многолетнемерзлыми породами. Наибольшие по площади массивы криолитозоны этого типа в Забайкалье, Якутии и на Дальнем Востоке обычно называют несливающейся мерзлотой.

Третий тип - толща горных пород, которая в течение всего года имеет температуру 0°С и ниже и залегает под дном крупных озер, морей и океанов (подводная мерзлота, подводные многолетнемерзлые породы или субаквапьная мерзлота).

В свою очередь, в пределах каждого типа, исходя из характера распространения криолитозоны по площади, можно так же выделить свои виды криолитозо-ны. Из-за малой изученности подводной глубокозалегающей мерзлоты такое выделение в полной мере возможно только для ее первого типа. Многие исследователи предлагают различать сплошную, прерывистую и островную многолетнюю мерзлоту. Такое подразделение часто используется, но четких критериев для этого до сего времени не выработано.

К области сплошной криолитозоны относятся те районы, где многолетняя мерзлота отмечается на всех элементах рельефа и прерывается участками талых пород, или, как их принято называть, сквозными таликами, только в речных долинах под руслами крупных рек и большими глубокими озерами, а также в местах выходов из-под земли постоянно действующих источников подземных вод. Термин "сплошная криолитозона" не совсем точен, так как буквально сплошной мерзлой толщи в природе не существует. На долю таликов в этом случае всегда приходится до 5% территории.

К области прерывистой криолитозоны относятся районы, где на южных склонах возвышенностей и на участках, сложенных породами, которые хорошо фильтруют атмосферные осадки, формируются значительные по площади талики. Суммарная площадь таликов изменяется здесь от 5% у границы со сплошной криолитозоной до 95% у границы с островной, а в целом для этой зоны в среднем составляет около 50% территории.

В области островной криолитозоны встречаются отдельные острова много-летнемерзлых или морозных горных пород, приуроченные в основном к заболоченным понижениям и днищам речных долин, к торфяным буграм либо нижней части северных склонов. Суммарная площадь таликов в пределах островной криолитозоны часто превышает 90% территории.

Таким образом, в пределах суши у южной границы своего распространения многолетняя мерзлота представлена островами мерзлых пород, которые по мере движения к северу и понижения температуры горных пород занимают все большую площадь, как правило, при одновременном увеличении мощности мерзлой толщи. В отдельных районах при этом появляется еще один слой глубокозалегающей многолетней мерзлоты.

Из изложенного следует вывод - территориям исследований необходимо районирование по величинам температур, сопротивлений, влажности, литологии пород и морфологическим признакам. Более того, в пределах этих конкретных территорий, при обработке и интерпретации данных полевых исследований следует выполнять корреляцию и прослеживание границ кровли ММП и составляющих ее горизонтов, блоков мерзлых пород и переходных зон между ними.

На основании этих данных по каждому сечению профиля необходимо составлять геофизическую модель исследуемой среды. Линию сечений можно проводить через группы точек наблюдений, расположенных на площади. Плотность этих точек должна зависеть от рельефа местности и его особенностей (река, озеро, бугры, холмы, склоны, шельфы и т.п.). Корреляцию этих разрезов нужно про-

водить по таким параметрам, как: 1°ммп. Рк. литология, мощность зоны ММП и т.п.

Как показал опыт работ - не может быть создана универсальная модель верхней части разреза многолетнемерзлых пород, так как она постоянно находится в стадии изменения. Крайне важно иметь модели регионального характера. Исходя из изменчивости среды и необходимости использования способа корреляции районирование должно выполняться для конкретных условий изучаемой площади, оно может быть как однослойным, так и многослойным.

При интерпретации электроразведочных данных решающее значение имеет правильный выбор начальной модели геоэлектрического разреза, создать который возможно на основе знаний о региональных особенностях литологокриоло-гического строения исследуемой территории.

Районирование необходимо для выделения территорий с одинаковыми условиями для размещения технических объектов. По результатам исследований, анализа и переинтерпретации геофизических материалов организаций, работающих в зонах развития ММП автором составлено представление о геоэлектрическом строении всей толщи ММП:

- р]Ь| - сезонно-талый слой (СТС), мощность которого меняется во времени от нуля до максимального значения в осенний период;

- р2Ь2 -второй, основной мерзлый слой геоэлектрического разреза соответствует мощности всей мерзлотной толщи и является основным элементом разреза, определяющим как ход кривых ВЭЗ, так и экранирование нижележащих горизонтов. На середине слоя находится нулевой уровень колебаний температуры. Выше и ниже этого уровня, слой подразделяется на три дополнительных части - центральную, среднюю и крайнюю. Установлено, что мощность и сопротивление, количество этих слоев меняется в зависимости от изменения температуры, состава пород, мощности теплового потока с дневной поверхности, льдистости, криогенной текстуры мерзлых пород в них.

Из анализа этих материалов можно сделать вывод о том насколько сложное строение имеет верхняя часть разреза ММП, как по вертикали так и по площади. Интерпретация их также связана с большими трудностями, бывает неоднозначна и в ряде случаев не позволяет принять правильного решения при выдаче рекомендаций для строительства технических сооружений.

В связи с этим в стандартные методики проведения полевых геофизических работ должны быть внесены изменения, применительно к участкам исследования и поставленным задачам по их литологическому расчленению. Конфигурация кровли ММП, наличие инверсионных разрезов с градиентным изменением сопротивления, вертикальных и наклонных границ, вносящих искажение в распределение электрических полей требует повышенных требований к регистрирующей аппаратуре, изменения электронных блоков, расширения диапазонов излучаемых и регистрируемых сигналов. Автор пришел к выводу, что применение одного типа аппаратуры для исследования многолетнемерзлых пород, не обеспечит

необходимой детальности расчленения разреза, так как его параметры изменяются во времени. Поэтому при полевых наблюдениях необходимо использовать несколько электроразведочных комплексов аппаратуры, каждый из которых отмечает изменение определенных параметров ММП чтобы обеспечить комплексную интерпретацию материалов, что позволит повысить достоверность рекомендаций для строительства технических сооружений.

Вторая глава посвящена краткому описанию стандартной геофизической аппаратуры. Показана необходимость модернизации имеющейся и разработке автором новых образцов контактной (измерение с гальваническим контактом со средой) и бесконтактной аппаратуры (использующую емкостные антенны, располагающиеся на поверхности земли) для проведения работ, по исследованию верхней части разреза многолетнемерзлых пород.

В электроразведке используются комплекты разнообразной специализированной аппаратуры, позволяющей измерять ограниченное число компонент поля в ограниченном частотном диапазоне, что обеспечивает решение конкретных задач поисков и разведки.

Специализация задач позволяет создавать простую, портативную и сравнительно дешевую аппаратуру различных видов, обычно имеющих типовую структурную схему и различающихся лишь диапазоном рабочих частот, числом и видом измеряемых компонент поля, характером обработки принимаемых сигналов, способами выделения и регистрации основных информационных параметров, определяющих электромагнитное поле. Такая аппаратура позволяет подбирать оптимальные параметры регистрации и обеспечить выполнение работы в оптимальном режиме. Особенно это важно при сложностях, возникающих при перемещении аппаратуры по поверхности исследований в условиях тундры. Для повышения эффективности работ автором совместно с сотрудниками ДОАО "ВНИПИгаздобыча" внесены изменения в конструкцию этих приборов, обеспечивающие повышение надежности регистрации сигналов. Кроме того автором разработаны новые приборы, не выпускаемые промышленностью.

На кафедре геофизики геологического факультета МГУ разработаны и опробованы в разных районах аппарапура и методика микроэлектрических зондирований (МКВЭЗ), в значительной мере устраняющие недостатки ВЭЗ при инженерно-геофизических изысканиях в зонах развития многолетнемерзлых пород. В комплект аппаратуры входит серийный прибор для электроразведки (АЭ-72 или ИКС-1), а также электроразведочная коса, пульт управления, с помощью которого на вход прибора включается тот или иной разнос косы. По результатам многолетних исследований ВЧР многолетнемерзлых пород автором значительно доработана и усовершенствована методика, аппаратура и оборудование для данных исследований. В частности, при работах на сухих и маловлажных песках, в районах с плохо проводящим поверхностным слоем в установку МКВЭЗ дополнительно введены питающие электроды, реостат и вольтметр, что связано с необходимостью улучшения контакта электродов с плохо проводящим поверхностным слоем (сухие пески, галечники, осыпи и др.). При этом уменьшается переходное сопротивление электро-

дов, что приводит к увеличению питающего тока, а следовательно, к повышению точности измерений. (Свидетельство на полезную модель № 17734 с приоритетом от 26.12.2000 г.)

В течении ряда лет для проведения геофизических исследований методом электропрофилирования на переменном токе в движении без гальванического контакта с землей использовалась аппаратура для непрерывного электропрофилирования (НЭП-1). Генераторное устройство, через две излучающие антенны и стабилизированным током фиксированной частоты, возбуждает в земле электромагнитное поле. На некотором расстоянии от точки возбуждения приемно-регистрирующим устройством через приемную антенну осуществляется избирательный прием вторичного поля и запись его параметров на регистратор. Напряженность вторичного поля связана с геологическим строением исследуемого объекта и физическими характеристиками слагающих его горизонтов. Так как возбуждение и прием электромагнитного поля осуществляется без гальванического контакта с землей, то измерения проводятся непрерывно, в процессе движения оператора.

Автором выполнены работы по совершенствованию аппаратуры НЭП-1. В генераторное и в приемно-регистрирующее устройства дополнительно введены делитель частоты и коммутатор, что позволило излучать стабильную рабочую частоту, что повышает точность измерений величины электрического сопротивления пород. Аппаратура защищена свидетельством на полезную модель № 12260 с приоритетом от 31.03.1999 г.

Дальнейшее совершенствование аппаратуры НЭП направлено на повышение информативности измерений величины вторичного поля за счет получения дополнительных сведений об изучаемом разрезе и уменьшения влияния поверхностных неоднородностей, увеличение производительности полевых геофизических работ путем повышения мобильности установки. Применение преобразователя сигналов (например, аналого-цифрового с магнитным накопителем информации) дает возможность согласования устройства с компьютерными системами и позволяет сохранить в памяти полученные результаты исследований, присоединяться к различным регистрирующим приборам: компьютерам, самописцам и др. Аппаратура защищена свидетельством на полезную модель № 12262 с приоритетом от 22.06.1999 г.

Для повышения точности измерений величины вторичного поля, мобильности и надежности аппаратуры, производительности полевых геофизических работ автором внесены дополнительные изменения в аппаратуру для непрерывного электропрофилирования. Излучающая антенна выполнена многовитковой и расположена соосно вокруг генераторного устройства, что позволяет регулировать направленность и величину излучаемого поля. А расположение ее вокруг генераторного устройства дает возможность получать постоянный и равномерный сигнал вдоль линии профиля. Аппаратура защищена свидетельством на полезную модель № 13706 с приоритетом от 16.12.1999 г.

Для исследования ВЧР многолетнемерзлых пород в течение ряда лет применялись геофизические методы исследования инженерно-геологических скважин.

Разработанное автором устройство для электрического каротажа предназначено для определения электрического сопротивления и температуры окружающих пород в сухих необсаженных скважинах. Зонд содержит питающие и приемные электроды (АВ = 0.6 м и MN = 0.2 м), дополнительно введен терморезистор, подключенный между измерительными электродами, прижимной механизм в виде многокамерной груши, при этом питающие и измерительные электроды размещены диаметрально противоположно прижимному механизму. Кроме указанного расположения электродов могут быть применены и другие. Аппаратура защищена свидетельством на полезную модель № 976 с приоритетом от 25.05.1994 г.

Для определения величины УЭС и влажности пород автором в устройство для электрического каротажа скважины, содержащее терморезистор дополнительно был введен влагометр. Аппаратура защищена свидетельством на полезную модель № 17736 с приоритетом от 26.12.200 г.

Для определения скорости продольных и поперечных волн (VP и Vs) в устройство для электрического каротажа введены сейсмоприемники, штыри которых являются одновременно измерительными или питающими электродами, а терморезистор между парами электродов в центральной части зонда. Установка использовалась в основном при стационарных исследованиях на площадках контрольных участков (КУ). Аппаратура защищена свидетельством на полезную модель

№ 17737 с приоритетом от 26 декабря 2000 года.

Особенность строения толщи ММП заключается в отсутствии единой модели среды для всей толщи ММП верхней части разреза. Каждая из предложенных моделей среды характеризует определенный (в широтном плане) участок толщи многолетнемерзлых пород. Изложенный во второй главе опыт геофизических работ автора показывает, что в зависимости от строения толщи ММП, не существует одного типа аппаратуры для ее исследования, которая могла бы фиксировать все происходящие в ней изменения. Применение каждого вида аппаратуры должно быть направлено на исследование какого-либо одного параметра среды (литология, УЭС, льди-стость, плотность, влажность и т.д.) и модели среды одного типа.

Наиболее эффективным является вариант комплексных исследований ВЧР ММП с применением портативной аппаратуры, который включает в себя проведение комплекса электропрофилирования методом симметричного электрического профилирования (СЭП) и непрерывного профилирования с аппаратурой (НЭП-I, -И, -III, -IV, -V). Комплекс с различными вариантами излучающих и приемных антенн позволяет выявить: качественные изменения в строении ВЧР толщи ММП в вертикальном и горизонтальном направлениях, участки для проведения микроэлектрических зондирований, сократить их количество и получить полную информацию о строении ВЧР ММП (рь Ьь р2, h2; их градиентности, инверсии и т.д.) наклонных и вертикальных границах и т.д. На выбранных участках желательно проведение электрокаротажных исследований, дополняя получение информации об изменениях параметров в самой верхней части исследуемого разреза.

В главе 3 освещены разработанные автором методика проведения полевых работ и приемы повышения эффективности качественной и количественной обработки и интерпретации данных ВЭЗ для зон развития ММП.

В районах Северо-Западной части Сибири электроразведочные работы целесообразно проводить со второй половины июня до конца сентября, когда максимально оттаивает верхняя часть разреза, реально контролировать этот процесс во времени, путем изучения закономерностей изменение величин УЭС при оттаивании и промерзании когда возрастает величина сопротивления и появляются блоки пород, наклонные и вертикальные границы. Выполнение исследований состояния пород с контактной аппаратурой возможно в течение осенне-зимнего периода.

По результатам электропрофилирования можно выделить наиболее часто встречающиеся значения сопротивления и вид графиков рк для определенного типа разреза и моделей среды. Результаты анализа большого количества статистических данных позволили за короткое время провести районирование территории исследования по геоэлектрическому строению и выявить участки пригодные для строительства технических сооружений.

В результате работ, проведенных способом симметричного электропрофилирования в центральной части Уренгойского газоконденсатного месторождения выявлены закономерности изменения формы аномалий ЭП в зависимости от геологического строения и поверхностных условий, установлено:

• наличие глины, суглинков и супесей в разрезе фиксируется уменьшением значений рк на графике электропрофилирования;

• по значениям рк можно отметить пойму реки, сложенную талыми породами в отличии от мерзлых;

• резко-неоднородная пилообразная форма кривой электропрофилирования через речную пойму, свидетельствует о возможной дифференциации осадков, слагающих пойму;

• величина электросопротивления позволяет судить о степени разрушенности бугров пучения;

• вид кривой рк над озерами и болотами дает представление о состоянии дна этих водоемов;

• смена тундровой растительности на лесную четко фиксируется на графике электропрофилирования.

Необходимо также применять геоботанический и ландшафтно-индикационные методы в комплексе морфологических наблюдений. Используя растительность как индикатор, можно картировать в крупном масштабе состав сезонно-талых, сезонномерзлых слоев почвы и верхних горизонтов многолетнемерзлой толщи, глубину залегания ее верхней поверхности, глубину протаивания и промерзания, а также многие криогенные и посткриогенные явления.

По результатам анализа статистических данных электропрофилирования автором выделены наиболее часто встречающиеся виды закономерностей изменения значений Дрк для определенных типов разреза, которые сведены в таблицу (Д рк =рк - рк', где рк - кажущееся сопротивление при измерении на большом разносе, рк' - кажущееся сопротивление при измерении на малом разносе).

Автором разработаны приемы комплексного проведения работ методами ВЭЗ и СЭП и методика интерпретации с учетом критического анализа предшествующих работ. Разработаны два способа сопоставления и анализа кривых ВЭЗ и графиков СЭП - графический и графоаналитический. Графоаналитический способ трансформации графиков СЭП в двухслойную кривую ВЭЗ заключается в использовании ранее полученной зависимости р,,0" ~ рквэз ~ р„ f (АВ/2) ("метод двух точек"). Таким образом, применение графического и графоаналитического способов обработки данных ВЭЗ и СЭП позволяет получить дополнительную количественную информацию об изучаемом разрезе для интерпретации и может послужить для составления алгоритма обработки данных на ПЭВМ.

Предложенная автором методика может использоваться также при составлении карт типов кривых ВЭЗ, когда сеть зондирования редкая или по ландшафтным признакам проведение зондирований в некоторых точках невозможно. Такой способ проведения исследований перспективен для качественного экспресс-анализа мониторинга инженерно-геологических условий сложных участков.

Анализируя результаты применения электроразведочных методов переменного тока при исследовании ВЧР Заполярного ГНКМ, следует сказать о причинах расхождения между данными бурения и количественной интерпретации графиков НЭП. Они обусловлены различием способов изучения разреза: бурение является способом точечного исследования, а НЭП (как и любой другой электроразведочный метод) - объемного. Величины расхождений зависят от степени сложности и изменчивости изучаемого геологического разреза. Ошибка в количественных измерениях методом НЭП имеет относительный характер и обусловлена соотношением размеров установки и аномальной зоны. Сопоставление графиков НЭП над аномалиями малого размера для различных разносов подтверждает этот вывод.

Автором предложен экспресс-метод определения глубины залегания геоэлектрических объектов по методу НЭП. На основании анализа полевых материалов НЭП и результатов бурения инженерно-геологических скважин построен график зависимости величины регистрируемого сигнал от величины размеров установки и глубинности исследования. Используя этот график можно в полевых условиях по величине регистрируемого сигнала судить о глубине залегания геоэлектрических объектов и более качественно выбирать места для бурения скважин и, соответственно, сократить объем бурения инженерно-геологических скважин.

В главе четвертой изложены разработанные автором методика проведения полевых работ и приемы повышения эффективности качественной и количественной обработки и интерпретации данных электропрофилирования и вертикального электрического зондирования при работах в зонах развития многолетне-мерзлых пород.

Основными вопросами методики ВЭЗ являются выбор оптимальных разносов питающих и приемных электродов для обеспечения требуемой глубинности исследований и определения количества и порядка размещения точек наблюдений на поверхности изучаемого разреза в соответствии с заданным масштабом исследований по плошади. При этом оказываются не учтенными такие важные аспекты методики

Г

как выбор типа измерительных установок с учетом их разведочных возможностей; оценка разрешающей способности ВЭЗ в различных геоэлектрических условиях; требования к размещению точек ВЭЗ на поверхности изучаемого разреза, обеспечивающего непрерывное прослеживание геоэлектрических границ и параметров среды не только по площади, но и в разрезе на различных глубинах. Перечисленные выше вопросы имеют второстепенное значение только при изучении горизонтально слоистых сред. Однако, при постановке ВЭЗ над средами сложного строения они становятся одними из главных. Учитывая это, основное внимание настоящей главе уделено этим вопросам.

Как правило, ВЭЗ используется для определения строения разрезов в вертикальном направлении и оценки величин УЭС горных пород на различных глубинах. На однозначность и точность решения этой задачи оказывает влияние совокупность следующих факторов: строение разреза и соотношение удельных электрических сопротивлений контактирующих сред; величина разносов питающих и приемных электродов измерительных установок; схема измерительных установок; местоположение точек ВЭЗ относительно негоризонтальных границ раздела; детальность исследований по площади и по разрезу.

Автором разработаны способы учета перечисленных выше факторов при проведении работ методов ВЭЗ в сложных геоэлектрических условиях. На всех точках ВЭЗ фиксировалось: изменение поверхностно-ландшафтных условий (растительный покров, заторфованность, заболоченность, рельеф местности), оказывающие влияние на изменение мерзлотных условий и отмечалось время электроразведочных работ, имея в виду сезонные изменения параметров и типа геоэлектрического разреза.

Для изучения поведения кровли, получения информации о сезонно-талом слое применялись установки ВЭЗ с разносами АВ/2 < 50 метров, названные микроэлектрическими зондированиями (МКВЭЗ). Они использовались при разработке методики исследования переходов через водные преграды, которая необходима для выбора наиболее оптимального варианта условий технических сооружений в зонах развития ММП и исключения их аварий в период эксплуатации.

Для этого ВЭЗ изучено дно водной преграды (при АВ < 50 м) с помощью плавающей или донной установки для определения литологического состава донных отложений, глубины протаивания ММП под руслом. Выполнение на площади исследования вдоль конкурирующих вариантов (створа перехода через водные преграды) дополнительных микроэлектрических зондирований позволяет оценить мощность и литологический состав отложений, выделить площади и объемы участков пород с различным сопротивлением.

На основании полученных данных об изменении параметров изучаемого разреза прогнозируют заложения фундаментов под строительство технических сооружений на участках переходов через водные преграды.

Методика исследования переходов через водные преграды принята изобретением. Для определения глубины протаивания пород под руслом водотока автором предложена установка для геофизических исследований в мелких водоемах методом электрозондирования, которая состоит из токовых (АВ) и измерительных (МЫ) электродов, соединенных с помощью проводов с регистрирующим

прибором (например, компьютеризированный электроразведочный измерительный прибор МЭРИ), терморезисторов, соединенных с помощью проводов с прибором для измерения температуры, балластного груза, держателя датчиков температуры (терморезисторов), поплавка, быстроразъемных соединений и шарнирного соединения. Применение терморезисторов в качестве датчиков температуры повышает точность за счет измерений температуры непосредственно в водной среде (толще) без подъема датчиков температуры на поверхность воды. Балластный груз, выполненный в виде телескопического бруса позволяет устанавливать требуемые размеры между токовыми и измерительными электродами. Аппаратура защищена свидетельством на полезную модель № 26663 с приоритетом от 12 июля 2002 года.

В природе горизонтально-слоистые среды встречаются весьма редко, в массивах пород присутствуют наклонные и вертикальные границы. Большой опыт применения ВЭЗ в подобных условиях позволил установить, что вид аномалий на кривых рк, вызванных негоризонтальными контактами весьма изменчив, и зависит от формы и размеров возмущающих объектов, глубины их залегания (мощности перекрывающих отложений), ориентации питающих и приемных линий измерительных установок относительно простирания негоризонтальных границ. Поэтому изменения на кривых рк ВЭЗ за счет негоризонтальных границ практически не отличимы от влияния горизонтальных и объективно выявленными быть не могут, если строение геоэлектрического разреза заранее неизвестно, что приводит к большим не поддающимся учету ошибкам.

Автором разработаны методы интерпретации кривых ВЭЗ для условий Северо-Западной части Сибири, для различных моделей среды, как простых (двухслойных), так и сложных (четырехслойных, градиентных). Как показал опыт работ, эти методы применимы и для других регионов, в частности европейской части России. (Ниже приводится краткое описание разработок совместно с известными способами интерпретации, которые использовались автором в процессе обработки полевого материала.)

1. Разработаны также методики сопоставления кривых ВЭЗ с опорными кривыми, полученными вблизи скважин; определения глубины залегания опорного горизонта по кривой ВЭЗ с конечной ветвью Н или А (метод "восходящих ветвей"); метод выделения пластов низкого удельного электрического сопротивления; метод интерпретации по параметру проводимости (Б), по которому возможно более дифференцированное разделение песчано-суглинистых пород ВЧР, которое подтверждается данными бурения скважин.

2. Специально для районов развития ММП автором разработана также методика интерпретации четырехслойных кривых ВЭЗ типа КН и (^Н при высоком сопротивлении опорного горизонта. Многочисленные кривые ВЭЗ, наблюденные на территории Северо-Западной части Сибири имеют в своей правой части широкий отчетливый максимум. Если интерпретировать кривую ВЭЗ типа К с закрепленным параметром рз, то можно говорить о практически однозначной интерпретации этих ветвей, поскольку при V! > 3 принцип эквивалентности мало применим. Крест теоретической (трехслойной) кривой, совмещенной с правой ветвью многослойной кривой ВЭЗ, должен совпадать с точкой К - параметрами эквивалентного слоя. Из ус-

ловия ограниченности применения принципа эквивалентности следует, что указанные точки будут определяться достаточно надежно. Отсюда возникла идея упрощенной интерпретации кривых ВЭЗ: если построить палетки трехслойных кривых таким образом, чтобы точки К и Н оказались совмещенными в начале координат, то прикладывая их к определенным в результате интерпретации правых ветвей эквивалентным точкам (параметрам эквивалентного слоя) и добиваясь совмещения этих палеточных кривых с левыми ветвями наблюденных кривых ВЭЗ, можно определить параметры верхних электрических горизонтов или (если такое определение не имеет реального смысла), определить поправки за влияние этих горизонтов.

3. Беспалеточные методы интерпретации кривых ВЭЗ. В практике инженерно-геологических исследований методами электроразведки в зоне распространения ММП автору часто приходилось сталкиваться с разрезами сложного геоэлектрического строения, для которых кривые зондирования получаются искаженными и трудно поддающимися количественной интерпретации. Такие кривые характерны для районов, имеющих большое количество ледяных шлиров, про-пластков и толщ льда, особенно в ВЧР. При этом верхние электрические горизонты не выдержаны по мощности и сопротивлениям. В случае слабо дифференцированных по сопротивлениям кривых ВЭЗ, которые не могут дать информации о литологических разностях в явной форме и на разрезах, нет возможности выделить аномальные зоны и четко увязать их с отмеченными в разрезе скважины стратиграфическими границами. Поэтому при интерпретации полевых материалов возникают специфические сложности.

Большинство исследователей признает градиентное строение геоэлектрического разреза ММП (т.е. изменение в ряде случаев величин электросопротивлений пород его отдельных горизонтов с глубиной) и предлагает различные приемы учета градиентности сопротивления в слоях.

Для повышения точности определения параметров разреза по методу ВЭЗ автором решены следующие задачи:

• Оценено влияние температуры, влажности, условий заземления электродов на форму кривой ВЭЗ.

• Рассчитать палетки на возможные законы изменения сопротивления с глубиной и найти способ интерпретации кривых ВЭЗ беспалеточными методами с учетом градиентности сопротивлений среды.

• Разработана методика, позволяющая определить закономерности изменения удельного электрического сопротивления с глубиной по кривым ВЭЗ.

Ряд исследователей считает, что палетки рассчитанные для сред с постоянным сопротивлением, в данных условиях не применимы. В силу специфичности геоэлектрического разреза мерзлых толщ некоторые горизонты на кривых ВЭЗ могут не отражаться и нередко на них появляются несоответствующие реальному геоэлектрическому разрезу участки (псевдослои). Так, например, Коркиной Р.И. отмечается, что над трехслойными разрезами с меняющимся по вертикали электросопротивлением второго слоя появление на кривых ВЭЗ характерных перегибов (точек А, К, <3) может быть вызвано не существованием реальной электрической границы, а наличием "градиентности" электрического сопротивления. Тип кривой ВЭЗ в этом случае

не будет соответствовать типу геоэлектрического разреза. В районах несплошного распространения многолетнемерзлых пород появление псевдослоев на кривых ВЭЗ может быть вызвано также вертикальными границами в толще мерзлых пород. Идеальным решением задачи по выявлению градиентности сопротивлений в слоях является получение такой информации непосредственно по кривой ВЭЗ с дальнейшим переходом к прямым методам интерпретации вертикальных электрозондирований. В последние годы появился ряд работ, посвященных этой проблеме.

Наряду с положительным опытом применения метода ВЭЗ в зонах развития ММП автором выявлены специфические факторы, осложняющие выполнение поставленных задач. Часто геофизические работы выполняются в условиях сложного наземного рельефа, например, на площадях, расчлененных овражно-речной сетью, в поймах и на надпойменных террасах рек, буграх пучения, залесенной и заболоченной местности, на косогорных участках, на участках со снежным покровом и т. д. Эти факторы в той или иной мере оказывают влияние на проведение геофизических исследований; в одних случаях они создают дополнительные трудности, в других - вызывают помехи при измерениях и искажение результатов интерпретации. (Ниже рассмотрим несколько характерных примеров таких помех при исследовании верхней части разреза ММП электроразведкой постоянного тока и рассмотрены практические приемы преодоления таких помех.)

1. Влияние рельефа местности. При работе на пересеченной местности условие горизонтальности земной поверхности не соблюдается, и вследствие этого полученные полевые данные могут быть далеки от расчетных.

Ошибки при определении р„ возрастают вследствие того, что при неровном рельефе не удается выдерживать постоянство разносов измерительной установки ВЭЗ. Чтобы уменьшить искажающее влияние рельефа местности, необходимо прокладывать линии электроразведочных профилей по более ровным участкам, избегая располагать их вдоль резко выраженных форм рельефов, а также поперек долины, оврагов и холмов. При этом следует иметь в виду, что искажения значительны лишь в том случае, когда разносы питающей и измерительной линий установки (АМНВ) соизмеримы с поперечными размерами указанных выше форм рельефа.

2. Влияние прерывистого в плане распространения многолетнемерзлых пород. Объектом электроразведочных исследований часто являются структуры, состоящие из нескольких блоков (талых и мерзлых пород), внутри каждого из которых в известных пределах соблюдается условие горизонтальной однородности среды, границы же участков представляют собой зоны вертикальных или наклонных контактов между породами различного УЭС. В связи с этим важно выяснить характер и величину искажений, вносимых такими блоками в форму кривых ВЭЗ с тем, чтобы иметь возможность, как можно точнее, составить модель электрического разреза, глубину залегания геоэлектрических горизонтов и местоположение контактов на изучаемом участке. Если расстояние от точки ВЭЗ до зоны вертикальных и наклонных контактов достаточно велико по сравнению с максимальными разносами АВ, то кривая ВЭЗ будет достаточно точно отражать изменение электрического разреза в рассматриваемой точке и, следовательно, может быть интерпретиро-

тттптттттттттт

вана по обычной методике. При постановке ВЭЗ на участках развития мерзлых (талых) пород боковое влияние талых (мерзлых) пород существенно искажает кривые ВЭЗ и приводит к ошибочным представлениям о строении разреза.

Ряд выводов автор сделал из анализа крестовых зондирований (КВЭЗ), выполненных на контрольных участках (КУ). Недостатком этого способа является отсутствие достаточной информации о строении изучаемых разрезов, ограниченная возможность выбора идеальных разрезов с однородным строением талых и мерзлых пород и неизбежное влияние побочных не учитываемых факторов. Если расстояние от точки ВЭЗ до зоны контакта невелико, то будет иметь место отклонение наблюдаемой кривой ВЭЗ от кривой, соответствующей горизонтальной однородной среде.

3. Искажения, возникающие на малых разносах зондирования. Левая ветвь кривых ВЭЗ на начальных разносах очень часто претерпевает искажения вследствие того, что электроды установки вводятся в грунт слишком глубоко. В этом случае питающие электроды не могут рассматриваться как точечные источники поля, на которых основана теория метода сопротивлений, и полученные значения рк не будут соответствовать действительным. В связи с этим при малых разносах установки электроды должны погружаться в грунт на минимальную глубину, при этом необходимым условием является надежность их контактов с грунтом, что не всегда можно обеспечить при работах на участках с наличием сухих песков в ВЧР. Для устранения этих искажений автором разработана специальная система электродов, защищенная свидетельством на полезную модель № 17734 с приоритетом от 26 декабря 2000 г.

4. Оценка влияния искривления питающей линии и нарушение размеров установки. При работах методов ВЭЗ необходимым условием является строгое соблюдение выбранных разносов электродов, для которых рассчитывается коэффициент (К), используемый для вычисления УЭС. Несоблюдение этого требования приводит к значительным ошибкам в определении рк вследствие несоответствия рассчитанного значения коэффициента тому его значению, которое фактически должно быть при данном расположении установки. При вычислении величины УЭС учитывается, что это несоответствие может быть обусловлено как отклонением положения электродов от линии профиля, так и недостаточным натяжением проводов линии АВ.

5. Коэффициент анизотропии. Электрическая анизотропия значительно зависит от типа криогенной текстуры породы. Изменения значений коэффициента анизотропии (Я.) в породах со шлировыми криогенными текстурами может происходить как за счет текстурных изменений, так и за счет изменения сопротивления составных частей. В пределах первых десятков метров состояние горных пород может резко меняться даже на самых коротких расстояниях, поэтому коэффициент анизотропии, определенный в единой точке, не всегда можно распространить на площадь, подлежащую обследованию. Поэтому, если принять значение коэффициента анизотропии, вычисленного по одной-двум скважинам, для всей площади, то при интерпретации кривых ВЭЗ по палеткам вместо уточнения глубин будет внесена дополнительная ошибка неизвестного знака и различная по величине для различных точек. В этих условиях, если нет возможности детально изучить закономерность распределе-

ния коэффициента анизотропии по всей рассматриваемой площади, поправку за анизотропию вводить не следует.

6. Оценка влияние верхнего слоя на форму кривых ВЭЗ. При интерпретации полевых кривых ВЭЗ очень часто исключают из рассмотрения верхний слой, поскольку он не имеет практического значения и его мощность не может быть отображена в выбранном масштабе. Исключая этот слой, не рассматривают его ни как источник помех при измерении величин кажущегося сопротивления, ни как причину основных искажений кривых ВЭЗ и ни как экран. Это ведет к большим ошибкам, так как поверхностный слой играет, как правило, важную роль в формировании кривой рк. Автором установлено, что как источник искажения кривых ВЭЗ, верхний слой проявляет себя двояко: - первый тип искажений - плавно и непрерывно искажает кривые ВЭЗ так, что угол наклона кривых ВЭЗ становится больше 45°, если он простирается в пределах всей установки, а его подошва не параллельна плоскости наблюдений; - второй тип искажений - ступенчато, с изломом искажает кривые ВЭЗ, если верхний слой выклинивается.

7. Влияние глубокозалегающих и выходящих на поверхность пластов низкого сопротивления. При ориентировке оси зондирования параллельно линии простирания пласта, кривые ВЭЗ имеют вид кривых типа Н. Однако, эти кривые невозможно совместить ни с одной из рассчитанных трехслойных кривых. Боковые влияния ярче проявляются для сред с более контрастными значениями удельных электрических сопротивлений (УЭС). С их уменьшением минимум становится более глубоким, при этом наблюдается смещение абсциссы экстремума вправо. Увеличение мощности подчеркивает закономерности, установленные для р2/р|. Кривые становятся более дифференцированными, экстремальные значения увеличиваются, абсцисса экстремума смещается вправо и происходит затягивание выхода кривой ВЭЗ на асимптоту. Исходя из анализа кривых ВЭЗ можно сделать вывод: свойства пласта (р2) слабо влияют на характер искажения. Следовательно, боковые влияния пласта с малыми значениями УЭС легко распознать на полевой кривой ВЭЗ. Этому благо-припятствует еще наличие излома при переходе питающего электрода через контакт. Поэтому составляющую, обусловленную влиянием пласта, легко отделить, имея кривые рк, полученные в условиях, не осложненных боковыми влияниями. Если учесть, что при зондировании параллельно пласту искажения начинают проявляться с больших разносов, то, проводя крестовые зондирования, получим максимально неискаженную экспериментальную кривую. Левая ветвь этой кривой соответствует параллельной ориентировке, а правая - перпендикулярной.

Для изучения электрических свойств геологических объектов, которые можно аппроксимировать вертикальным низкоомным пластом, следует применять зондирования установкой, параллельной линии простирания пласта. Зондирования на пласте для этих целей возможны только для разносов, не превышающих расстояния до границы пласта. При дальнейшем увеличении разносов, кривая ВЭЗ искажается за счет влияния окружающих пород. Следовательно, пласт лучше зондировать сбоку от него, и тогда можно определить его электрические свойства.

Продольная ориентировка позволяет правильно определять правые асимптотические значения сопротивления подстилающей среды. Если не

принимать во внимание высокоомный слой, то интерпретация позволяет определить глубину подошвы погруженного пласта. Правая асимптотическая ветвь определяет значение сопротивления подстилающего горизонта.

С физической точки зрения автором этот факт объясняется тем, что при такой ориентировке оси зондирования токовые линии «перехватываются» пластом с малыми значениями УЭС и вблизи приемной линии для данных разносов создается разряжение, которое приводит к занижению измеряемой разности потенциалов, а, следовательно, и к занижению значений. При ориентировке оси зондирования по простиранию пласта токовые линии локализуются в зоне пониженных Л сопротивлений, в этом случае боковые грани способствуют отжиманию токовых

линий в эту область. Это приводит к повышению плотности тока вблизи прием-| ной линии и, следовательно, к завышению значений рк.

Л Из анализа полученных данных автором предложена методика изучения

пластов с низкими значениями УЭС. По данным электропрофилирования СЭП и НЭП, применяя различные виды регистрирующих и излучающих антенн, устанавливается их ширина. После этого над центром данной зоны проводится зондирование с установкой, параллельной оси простирания пласта. Формальная интерпретация позволяет определить параметры h2/h|, р2, р4. Оценивая L/hi и h2/hi, можно установить, к какому из рассмотренных типов данный тип разреза относится, и с учетом приведенных выше закономерностей исправить разрез, т.е. отбросить нижний высокоомный слой; если этот тип разреза Н, то увеличиваем hi и занижаем р2 (в зависимости от ц), если ширина превышает мощность пласта в три и более раз, то значение р2 распространяем на второй и третий слой. За нижнюю границу пласта принимаем подошву третьего слоя.

Такой анализ искажений является дополнительным механизмом для получения информации о строении ВЧР многолетнемерзлых пород, позволяет внести изменения в методику проведения полевых работ и использования различных модификаций аппаратуры.

В диссертационной работе приводится таблица с характерными видами искажений на кривых ВЭЗ, полученных в зонах развития многолетнемерзлых noil род, автором предложены некоторые варианты устранения искажений. Из анали-| за предложенного материала, автор, на основании многолетнего опыта геофизи-I ческих исследований в зонах развития многолетнемерзлых пород предлагает:

• при проведении полевых работ необходимо выполнять ежедневные контрольные измерения. При линейных изысканиях работы следующего дня нужно начинать с контроля наблюдений на последней точки предыдущего;

• при проведении полевых работ точки ВЭЗ желательно выбирать на участках с однородными полями сопротивлений, определенных предварительно по данным электрического профилирования, с использованием различных типов антенн, позволяющих получить информацию на различных глубинах и при сложных поверхностных условиях;

• необходим расчет дополнительных палеток, учитывающих строение изучаемого участка.

Формальная интерпретация кривых ВЭЗ в условиях сред с негоризонтальными границами раздела приводит к неверному представлению о разрезе. Для оценки неискаженной части кривой следует использовать кривые крестовых ВЭЗ, точка отрыва этих кривых соответствует разносу, на котором начинают проявляться боковые неоднородности. При зондировании вблизи вертикального низко-омного пласта предпочтение следует отдавать перпендикулярной ориентировке оси зондирования. Влияние пласта в этом случае минимально и его проще учесть. При изучении электрических свойств геологических объектов в форме верти- ,

кального пласта, находящихся в однородном полупространстве, следует приме- |

нять параллельное расположение оси зондирования к линии простирания пласта. к

При изучении глубоко залегающих пластов с низкими УЭС следует пользоваться продольной ориентировкой оси зондирования.

Глава 5 посвящена рассмотрению способов получения исходных данных, обеспечивающих максимальную достоверность и информативность параметров и *

позволяющих осуществить районирование изучаемой территории и прогнозирование изменений параметров геоэлектрического разреза.

В зонах развития ММП параметры изучаемого разреза меняются в течении довольно короткого промежутка времени - породы переходят из мерзлого состояния в талое и обратно. Геофизические изыскания призваны помочь геологам выбрать модель разреза и изучить ее стационарность в пространстве на основе созданных геофизических моделей, параметры которых находятся в известных I

корреляционных и аналитических зависимостях от их инженерно-геологических параметров. Для этого предполагается использовать исследования на контроль- |

ных участках (КУ) - на которых выполняется полный цикл комплексирования геофизических методов с инженерно-геологическими. Данные исследования про- |

водились в течении ряда лет на территориях газовых месторождений Западной Сибири.

На различных геолого-геоморфологических участках выбирались интервалы, размером примерно 100 х 50 м, для комплексных геофизических измерений. 1 Работы выполнялись стандартной аппаратурой (ИКС-1, АЭ-72) и разработанны- ' ми автором установками для исследования инженерно-геологических скважин, с дополнительным оборудованием для метода НЭП, стандартными установками малого разреза с специальными электродами. С началом проходки скважин и шурфов необходимо начинать второй, кроме основного полевого, дополнительный этап геофизических работ, основанный на использовании методов обследо- * вания геологической среды с погруженными в нее датчиками и приемниками или же комбинированными поверхностно-подземными типами наблюдений. На этой стадии особенно важно соблюдать принцип неразрывного и полного проникно- | вения всех видов исследовательских работ. Очень важно, чтобы геофизические наблюдения осуществлялись непосредственно в процессе горно-проходческих и буровых работ с тем, чтобы можно было учесть и по возможности исключить из рассмотрения изменения в геологической среде за счет технологического на нее воздействия. Особенно показательны в этом отношении условия, возникающие в толще мерзлых пород, когда в связи с растеплением электрические характеристики в прискважинной зоне меняются в считанные часы. Столь же быстро меняются

гидрофизические свойства стенок шурфов. Оценка начальных характеристик пород важна также для выяснения интенсивности процессов различного вида выветривания, установлении их и определении режима геофизических наблюдений и их повторяемости во времени.

С сезонным колебанием температуры в верхнем слое рыхлых отложений связано непрерывное изменение параметров геоэлектрического разреза. Необходимое представление об этом изменении подтверждают результаты опытных наблюдений, проведенных методом ВЭЗ в южной части Уренгойского месторождения.

" На контрольных участках, если позволяли условия (не происходило оплы-

вания стенок скважин), проводились электрокаротажные работы с различными ' видами зондов с точечной регистрацией через 0.2 м. Каротажные работы, прове-

•»I денные автором, для определения зависимости р « ф1) позволили выбрать размеры каротажных зондов и показали всю сложность выполнения каротажа в мерзлых сухих скважинах, в отсутствие надежного электрического контакта между электродами и стенками скважины. Переходное сопротивление заземления питающих и приемных электродов составляет десятки килоом, замеры оказываются невоспроизводимыми.

Контрольные участки исследований желательно также располагать у скважин глубокого (по сравнению с инженерно-геологическими) бурения, для изучения изменения УЭС и температуры в более глубоких слоях разреза и получить информацию о взаимном влиянии и связи параметров всех горизонтов, слагающих толщу ММП. Соответственно, на таких участках кроме обычных МК ВЭЗ (АВ/2 < 50 м) проводились ВЭЗ с разносами (АВ/2 > 70-300-500 м).

Изучение вертикальной неоднородности сопротивления в разрезе с помощью каротажа наталкивается на принципиальные трудности. Во-первых, невозможно пробурить во всех нужных точках скважины для определения закона р и ^Ь), во-вторых, электрический каротаж в мерзлых скважинах не дает кажущихся сопротивлений горных пород, от которых через количественную интепретацию переходят к величинам удельных сопротивлений. " Комплекс геофизических исследований на контрольных участках позволил

выявить влияние верхнего слоя на характер кривой ВЭЗ, более обоснованно сопос-' тавлять кривые ВЭЗ, полученные в разное время полевого сезона, применять метод

^ сравнивания и группировки их, а также вводить поправки в количественную интерпретацию ранее полученных кривых ВЭЗ и установить связь между строением верхней части разреза крриолитозоны, по мощности соизмеримой с мощностью слоя годовых теплооборотов, в которой формируются наиболее развитые криогенные текстуры и происходят их изменения, обусловленные глубинными процессами всей толщи многолетнемерзлых пород.

Опыт работы автора в Северо-Западных районах Сибири по изучению рыхлой толщи четвертичных отложений показывает, что интерпретация вертикальных электрозондирований без учета ряда особенностей, присущих ММП, приводит к ошибкам, достигающим несколько десятков процентов. Наибольшее влияние на изменение формы кривой ВЭЗ до АВ/2 = 70-500 м оказывает сезонное из-

птттттттттттттттт

менение параметров геоэлектрического разреза, обусловленное изменением тем- |

пературы пород.

Накопленный исследователями экспериментальный материал показывает, что сезонные изменения параметров геоэлектрического разреза существенно влияют на (

достоверность геологической информации о разрезе, получаемом с помощью элек- |

троразведки. Автором проинтерпретированы серии кривых ВЭЗ, наблюденных не- I

сколько раз в течение полевого сезона в одной точке наблюдений на скважинах. '

Наибольшее совпадение геоэлектрических границ (полученных в результате интер- |

претации) и литологических (по скважинам) наблюдается в конце августа - начале сентября. Наименее благоприятным периодом получения интерпретируемых кривых *

ВЭЗ являются июнь-июль и октябрь. В связи с этим возникает необходимость введения поправок в кривые ВЭЗ и электропрофилирования, наблюденные в неблагоприятный период времени. Цель введения поправок - трансформация кривых в вид удобный для интерпретации.

Возможность такого пересчета подтверждается существованием зависимости рк = причем, характер такой зависимости сохраняется в широком диапазо-

не отрицательных температур (0° - 15°). Определенную трудность представляет собой сопоставление рк кривой ВЭЗ по разносам АВ, и 1°С, на скважине. Опыт работ свидетельствует, что соотношение между разносами ВЭЗ (АВ) и глубиной зондирования (Н*) колеблется в широких пределах в зависимости от времени года, литоло- ( гии пород, размеров и типа измеряемой установки и аппаратуры, поверхностных ус- | ловий, наклона земной поверхности и многих других факторов (нами принята Н* = 1/10 АВ. Для сопоставления величин АВ и Н выбраны средняя величина коэффициента, равная 1/15, т.е. считалось, что Н* = 1/15 АВ). На возможность учета температурных колебаний в исследуемых породах для кривых ВЭЗ указывают также и графики зависимости Дрк ср = ^Д^С), которая носит квазилинейный характер для данного коэффициента соответствия (1/15). Графики составлялись следующим образом: обрабатывалась серия кривых ВЭЗ и соответствующая ей серия термограмм на одной точке. По каждой кривой ВЭЗ вычислялось среднее кажущееся электрическое сопротивление:

где: рч- - кажущееся сопротивление на j полуразноса кривой ВЭЗ; 4

п = 1,2,3 ... N - количество разносов.

Величина п = N выбиралась соответствующей такому полуразносу кривой ВЭЗ, при котором рк за время измерений не изменялось.

Средняя температура по скважине считалась по формуле:

п

где: I, - температура пород на \ метре;

п = 1, 2, 3,... N - количество метров по скважине.

Величина n = N выбиралась соответствующей глубине, где температуры в период измерений не изменялись.

Результаты интерпретации показывают, что для пород с отрицательной температурой существует явная зависимость УЭС от ее величины. Следовательно, существует возможность для пересчета кривых вертикального электрозондирования, выполненных в неблагоприятный период года, в кривые ВЭЗ для благоприятного периода путем введения поправок за температуру пород. Благоприятный период отличается от неблагоприятного различием в температуре пород, быстрым изменением температуры в верхних 10-15 м разреза от весны к осени. Но при массовом выполне-»1 нии вертикальных электрозондирований на большой площади и малом количестве

скважин (или их отсутствия) получить температуры пород на всей площади невозможно. Поэтому приходится вводить поправку в кривую ВЭЗ, косвенно зависящую от температуры. Такой поправкой является дата измерения кривой ВЭЗ. Действительно, в районах с ММП ярко выражен годовой цикл изменений температур воздуха, что ведет к изменению температур грунтов. Особенно бурно процесс изменения температур пород в районе газовых месторождений Западной Сибири протекает с начала июня (таяние снега) до октября (начало промерзания верхнего слоя). В этот период происходит перераспределение сопротивлений в этом слое. В этот же период происходит значительное изменение температуры пород (повышение ее), затухающее к слою годовых нулевых амплитуд. Таким образом, поправка за дату измерения кривой ВЭЗ, есть косвенная поправка за температуру пород. По опыту автора при таком подходе к введению поправки требуется лишь оценка температурного состояния пород.

Анализ кривых ВЭЗ показал, что минимальные значения рк, в основном, приходятся на кривые, измеренные 27 августа. Дата 27 августа была принята за условный "ноль" сезона, а кривые ВЭЗ, снятые в этот день, - за "нулевые" кривые или "базисные" кривые, удобные для интерпретации, от которых осуществлялся пересчет.

, Для каждой серии кривых, снятых на одной точке, рассчитан сезонный ко-

эффициент (Кс):

,, Кс = рк; / р0; где: рк, - кажущееся сопротивление по кривой ВЭЗ на фиксирован-

ном разносе, снятое в любой момент сезона; р0 - кажущееся сопротивление "нулевой" кривой ВЭЗ (ВЭЗ за 27 августа).

Из формулы видно, что поправочный коэффициент Кс > 1 (для АВ/2 > 0.5 м), ^ т.к. измерения показывают, что р^ практически всегда больше значений рс. Если Кс =

1, то поправка в кривую не вводится. Период сезона в котором Кс = 1, позволяет получать идентичные кривые ВЭЗ в одной точке (с точностью до погрешности метода ВЭЗ).

Таким образом можно получить обоснование для расчетов прогноза изменения параметров верхней части разреза ММП. Графики функций Кс = f[T) построены для всех полуразносов, на которых изменяется рк. Все графики сведены в специальный альбом. Пересчет кривой ВЭЗ с "нулевого" времени в неблагоприятный период (Кс > 1) производится следующим образом: значения рк с "базисной" кривой ВЭЗ (для определенных разносов) умножаем на Кс max и Кс min, снятые с

графиков Кс = f (Т) для интересующей нас даты. Получаем две кривые ркстах и ркспи'п соответствующие возможно-минимальной кривой ВЭЗ;

Для удобства пользования коэффициентами Кс их значения, полуразносы АВ/2 и периоды времени представлены в таблицах. Принцип использования таблицы тот же, что и альбома графиков. В таблицах представлены результаты многолетних (1980-2001 гг.) исследований, в которых принимал участие автор, на территории газовых месторождений Северо-Западной части Сибири. Следует отметить закономерность уменьшения величины Кс в широтном направлении - от максимальных значений в районе полуострова Ямал к минимальным значениям в районах южных широт (Яро-Яхинское и Береговое месторождения). 4

При проектировании технических сооружений, глубины заложения их фундаментов и прогнозирования надежности их поведения во времени, основной является информация об изменении состояния ММП и поведении их кровли. Сезонные коэффициенты Кс, фиксирующие эти изменения, являются *

дополнительной информацией, которые необходимо использовать при составлении проектной документации.

В процессе хозяйственного освоения территорий, сложенных многолетне-мерзлыми породами, происходит разнонаправленное изменение температур и глубин их сезонного промерзания - протаивания. Прогрессивное увеличение их значений может привести к активному развитию термокарстового процесса и протаиванию мерзлых толщ. Во многих районах он протекает интенсивно и в естественных условиях. Однако в процессе хозяйственного освоения территории его интенсивность и масштабы резко увеличиваются, причем протаивание много-летнемерзлых пород под тепловыделяющими сооружениями возможно даже в крайних северных районах Тюменской области. В связи с этим определение величин потенциальной осадки оттаивания многолетнемерзлых пород, в первую очередь их верхней 10-метровой части разреза, а также установление основных региональных закономерностей их пространственного распределения представляет важную задачу как с точки зрения общей оценки инженерно-геологических условий территории, так и прогнозной оценки возможного изменения рельефа при циклическом или антропогенном изменении природных условий.

Для размещения и обеспечения устойчивости инженерных сооружений на льдистых грунтах в нефтегазоносных районах севера Западной Сибири, для прогнозирования антропогенных изменений геокриологических условий и разработки мероприятий по рациональному использованию и охране окружающей среды * необходима информация об условиях и особенностях развития техногенного термокарста. Как известно, тепловые осадки пород являются одним из наиболее распространенных и опасных геологических процессов, проявляющихся при техногенных нарушениях поверхностных условий на осваиваемых территориях; без учета прогнозных расчетов тепловых осадок грунтов не может быть произведена обоснованная инженерно-геокриологическая оценка территории строительства.

Оценка отводимых территорий для строительства сооружений, прокладки трасс трубопроводов в районах распространения ММП должна исходить из существующей мерзлотной обстановки и прогноза ее изменения во времени под влиянием естественной динамики погодных, природных факторов и техногенных воз-

действий. Очевидно, что такая оценка необходима на всех стадиях проектирования и в тоже время она имеет свои особенности в зависимости от той или иной стадии и от вида хозяйственного освоения.

Автором предлагается обоснование оценки мерзлотных условий как для ранних стадий проектирования линейно-протяженных тепловыделяющих сооружений, так и в процессе их эксплуатации, основанное на классификации много-летнемерзлых пород (ММП) по термодинамическим параметрам. Интенсивность процессов протаивания, промерзания, проявления инженерно-геокриологических процессов при нарушениях природных условий определяются составом и свойства* ми отложений, термодинамическим состоянием мерзлых толщ, которое характеризуется годовыми теплооборотами, среднегодовой температурой пород и теплотой фазовых переходов воды (льда) в породах годовые теплообороты и среднегодовая ы температура пород определяют современный энергетический уровень теплообмена в пределах слоя годовых колебаний температуры. Теплота фазовых переходов воды в сочетании со среднегодовой температурой отложений характеризует тепловую инерцию ММП и определяется их объемной льдистостью, сформировавшейся на протяжении всей истории развития многолетнемерзлой толщи.

Из многих источников известно о большой пространственной изменчивости величины потенциальной осадки при оттаивании ММП, обусловленной особенностями генезиса и состава пород, их льдонасыщенностью. Наиболее высокие значения величин потенциальной тепловой осадки при оттаивании верхней 10-метровой части разреза ММП типичны для сингенетических мерзлых толщ северных районов Ямала, характеризующихся высокой льдонасыщенностью и содержащих мощные мономинеральные залежи льда. В южном направлении величины тепловой осадки уменьшаются, поскольку мерзлые толщи содержат меньшее количество сегрегационного льда и льда-цемента; сокращаются также размеры и количество мономинеральных залежей льда. В южной половине региона, где ММП приурочены к торфяникам, величины потенциальной осадки вновь возрастают, поскольку значительная часть разреза верхней части многолет-немерзлых пород (до глубины 2-4 м и более) представлена сильнольдистым торфом

(¡, = 0.40-0.60).

Трофимовым В.Т. была построена карта оценки потенциальной возможно-^ сти развития техногенного термокарста в зависимости от мощности и свойств снежного и растительного покровов и просадочности ММП Северо-Западной части Сибири для суглинков и торфа, которые носят прогнозный характер и позволяют оценить возможные осадки пород при оттаивании, если ц, перейдет через 0°С. Это создает возможность дифференцировать территорию Западной Сибири по степени устойчивости к техногенным тепловым просадкам. На основе анализа этих карт, выделены зоны, отражающие потенциальную возможность развития термокарста при удалении растительного покрова в различных природных микрорайонах, характеризующихся определенным характером снегонакопления. В зоне I (северной) удаление растительного покрова не приведет к развитию многолетнего протаивания и тепловых осадок пород даже на участках с избыточным характером снегонакопления (ложбины стока, межбугровые понижения, долины малых

водотоков). В зоне II удаление растительного покрова может привести к развитию многолетнего протаивания и тепловых осадок лишь на участках с избыточным осадконакоплением (ложбины стока, межбугровые понижения, опушки лесов и т.д.). В зоне III развитие многолетнего протаивания и тепловых осадок при удалении напочвенной растительности потенциально возможно на участках с нормальным снегонакоплением (возвышенные залесенные поверхности). На участках с недостаточным снегонакоплением (торфяники, поверхности с мелкобугристым микрорельефом) удаление растительного покрова не вызовет многолетнего протаивания пород. Участки с избыточным снегонакоплением в этой зоне характеризуются, как правило, отсутствием ММП с поверхности. В зоне IV (южной) удаление растительного покрова приведет к развитию многолетнего протаивания и тепловых осадок на всех участках, где распространены ММП (торфяники и бугры пучения).

На карту районирования потенциальной возможности развития термокарста при удалении растительного покрова Северо-Западной части Сибири, автором, в соответствующем масштабе были вынесены местоположения газовых месторождений, на территории которых в течение длительного времени проводился комплекс геофизических (электроразведочных) исследований. Участки исследований находились в трех зонах I - II - III, согласно предлагаемой классификации Трофимова В .Т.

Анализ материалов геофизических исследований (типы кривых ВЭЗ, диапазоны изменения величин удельного электрического сопротивления, значения сезонных коэффициентов Кс) позволил установить определенную региональную закономерность изменения геофизических и инженерно-геологических параметров разреза.

Результаты анализа сведены в таблицу. Анализ приведенных в таблице материалов свидетельствует о большой пространственной изменчивости величины потенциальной осадки при оттаивании ММП, обусловленной особенностями генезиса и состава пород, их льдонасыщенностью. Наиболее высокие значения величины потенциальной тепловой осадки и изменения величины УЭС при оттаивании верхней 10-метровой части разреза ММП типичны для сингенетических мерзлых толщ северных районов Ямала, характеризующихся высокой сегрегационной и льдоцемент-ной льдонасыщенностью и содержащих мощные мономинеральные залежи льда (повторно-жильного, инъекционного и иньекционно-сегрегационного).

В южном направлении величина тепловой осадки уменьшается, поскольку эпигенетические мерзлые толщи содержат меньшее количество сегрегационного льда и льда-цемента; сокращаются также размеры и количество мономинеральных залежей льда. В южной части региона, где ММП приурочены к торфяникам, величины потенциальной осадки могут вновь вырастать, поскольку значительная часть разреза верхних горизонтов ММП (до глубины 2-4 м и более) представлены сильнольдистым торфом.

В таблице отмечается уменьшение, хоть и незначительное, продолжительности периода средней суточной температуры окружающего воздуха ниже 0°, снижение абсолютных минимумов температуры окружающего воздуха и числа дней со снежным покровом у месторождений, расположенных в самой северной I зоне по направлению к южной IV зоне.

И наоборот, по направлению к IV зоне отмечается некоторое увеличение количества тепла поступающего на единицу площади, что в свою очередь, связано с большими величинами протаивания пород ВЧР и его более ранним началом в годовом цикле.

Прослеживается уменьшение величины удельного электрического сопротивления от I зоны к самой сложной зоне в широтном плане III зоне. Как исключение, можно отметить некоторое относительное уменьшение величины УЭС в I зоне, которое связано с засолонением пород ВЧР Ямала, представленными, в основном, морскими глубоководными осадками (глинами, суглинками), которые имеют низкое сопротивление. Уменьшение величины сопротивления к южной зоне связано с уменьшением величины температуры окружающего воздуха, толщиной снежного покрова зимой, изменением литологии пород. От северной зоны к южной меняются так же и типы кривых ВЭЗ полученных для верхней части разреза, от А, АА, АК к Н, НА, Q наиболее часто встречающихся в южной зоне.

Расчитанные сезонных коэффициентов, для начала интенсивного протаивания (июнь) и для начала процесса промерзания, связанного с понижением температуры воздуха и выпадением снега (сентябрь-октябрь) характеризуются уменьшением значений от северной зоны к южной.

Материалы, представленные в таблице № 14, позволили сделать вывод об изменении параметров верхней части геоэлектрического разреза (нижняя часть таблицы) и соответствие IV зоне потенциального развития термокарста.

На основе изменения величины сезонных коэффициентов Кс, предлагается использовать параметр Кс как основу метода прогнозирования изменения инженерно-геологических параметров верхней части разреза для зон развития многолетнемерз-лых пород.

Метод "сезонных коэффициентов" позволяет сократить многозначность результатов интерпретации кривых ВЭЗ путем обработки статистических данных об изменении формы кривых ВЭЗ. Анализ таблиц с данными Кс с большой степенью уверенности позволяет сделать вывод о том, что значения коэффициентов, особенно для малых полуразносов (АВ/2 (м) = 0.2 - 2.00), имеют тенденцию к уменьшению значений с понижением географической широты исследуемых участков. Это объясняется рядом причин:

• климатическими условиями исследуемого объекта (толщина снежного покрова в зимнее время, величина отрицательных температур воздуха и пород в зимнее - высшее время);

• географическим положением;

• сменой криогенных структур и литологических комплексов ВЧР газовых месторождений в районе Полярного Круга - 66°30' северной широты.

По результатам ВЭЗ устанавливается определенная региональная закономерность изменений УЭС, обусловленная географической зональностью области распространения ММП, геологическим строением отдельных геологических провинций и высотной поясностью области мерзлых пород. В пределах отдельных регионов (месторождения, площадки КУ) существуют свои градации УЭС, тесно увязываемые с понижением участков в рельефе, с растительным покровом, литологией и криогенным строением пород и другими факторами.

Предполагается, что для ВЧР Харампурской группы месторождений удельное электрическое сопротивление мерзлых суглинков будет равно 100-200 Ом.м, супесей 200-400 Ом.м, песка 1000-2000, сезонные коэффициенты в течение (полевого сезона) летнего периода будут изменяться от 1.6 до 1.0. Основные типы кривых ВЭЗ будут составлять, вероятнее всего, Н, НА, р. Имеются данные предварительной обработки электроразведочных данных у организаций, проводивших исследования в этой зоне. Результаты исследований вполне удовлетворительно совпадают с прогнозными оценками автора.

Важным классификационным признаком при районировании исследуемых участков является форма кривых ВЭЗ, которая имеет тенденцию к изменению в зависимости от широтного положения точек зондирований (преобладающие А, ААК, АК на Ямале; АК, К, К<3, КН в районе Уренгойского месторождения; Н, НА, НК в районе Заполярного ГНКМ). На основании многолетнего опыта работ в зонах развития ММП, проведения исследований на контрольных участках (КУ) автором разработана методика и технология проведения работ с целью повышения точности определения глубины заложения фундаментов технических сооружений в условиях сезоннопромерзающих пород в зонах развития многолетне-мерзлых пород. Решение поставленной задачи достигается тем, что при проведении инженерно-геологических изысканий, включающем вертикальное электрическое зондирование, геотермию и определение слоев, залегающих ниже дневной поверхности. Проводят микроэлектрические зондирования для определения глубины расположения поверхности, совпадающей с нулевой изотермой, находят разницу мощностей (Н) между глубиной изотермы с нулевой отметкой и рельефом дневной поверхности, определяют градиент изменения температуры для обоснования глубины заложения фундамента, наблюдают изменение градиента изменения температуры в течение периода от максимального промерзания до максимального оттаивания и на основании полученных комплексных данных делают заключение о заложении фундамента.

Определение глубины расположения поверхности, совпадающей с нулевой изотермой, позволяет контролировать процесс промерзания и оттаивания грунтов во времени. Нахождение же разницы между глубиной изотермы с нулевой отметкой и рельефом дневной поверхности позволяет сделать вывод о строительных качествах грунтов. Определение градиента изменения температуры грунтов до глубины заложения фундамента в течение периода от максимального протаива-ния до максимального их промерзания дает возможность определить скорость криогенных процессов. На основании полученных данных делается прогноз о оптимальной глубине заложения фундаментов технических сооружений.

Предлагаемый способ проведения инженерно-геологических изысканий позволяет определить в условиях сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых пород глубины заложения фундаментов технических сооружений. Способ защищен патентом на изобретение № 2080626 с приоритетом от 12.01.1994 г.

В главе шестой приведены примеры интерпретации электроразведочных данных для отдельных районов Западной Сибири для решения поставленных инженерно-геологических задач.

В течение 1977-2001 гг. ДО АО "ВНИПИгаздобыча" под руководством и непосредственном участии автора проводило инженерно-геологическую съемку территорий: Бованенковского, Уренгойского, Северо-Уренгойского, Песцового, Заполярного, Юбилейного, Южно-Русского, Яро-Яхинского и Берегового газонефтеконден-сатных месторождений (ГНКМ). Комплекс работ включал в себя геофизические методы исследований, которые ставились с целью:

• прослеживание изменений в конфигурации верхней поверхности мерзлой толщи;

• выявление участков с мерзлыми породами различной льдистости, изменяющихся по глубине и в плане;

• определение участков наиболее благоприятных для расположения трасс газопроводов, автодорог, площадок кустового бурения скважин.

Различные виды электрозондирований, проведенные на контрольных участках (КУ), с наличием на них контрольных скважин, измерением температуры и влажности пород в них на различных глубинах, позволили выявить корреляционные связи между типами кривых ВЭЗ, величиной УЭС, температурой пород и типами криогенных структур, которые нужны для определения оптимальных факторов, характеризующих территорию, на которой будет находится техническое сооружение. Результатом решения этих вопросов явилось составление таблиц значений сезонных коэффициентов. Результаты исследования каждого года сравнивались между собой, проводилось уточнение, добавление, осреднение полученных результатов, отбраковка ошибок измерений. По полученным данным можно проследить изменения, происходящие в геоэлектрическом разрезе КУ в течение всего летнего полевого сезона. Проследим их изменение в широтном плане с севера на юг по площадям исследований.

1. Харасавейское и Бованенковское газонефтеконденсатные месторождения расположены в Центрально-Ямальской северной области в пределах водораздельной, наиболее возвышенной части северного Ямала. Разрез отложений области представлен морскими четвертичными суглинисто-глинистыми породами салехардской свиты, местами перекрытыми пачкой косослоистых песков регрессивной толщи, глинистые породы выходят к поверхности в центральной части области и прослеживаются по бортам оврагов и речных долин на глубину до 2025 м.

Породы салехардской свиты в пределах области засолонены: содержание в них водно-растворимых солей (преимущественно хлоридов) достигает 1-1.2%, pH водной вытяжки изменяется от 4.7 до 8.2. В большинстве случаев породы имеют слабощелочную реакцию. Все породы области находятся в многолетне мерзлом состоянии. Наиболее часто льдистость пород в верхней части разреза равна 4560%. В пределах акваторий озер наблюдаются талики. Среднегодовые температуры пород практически повсеместно имеют значение ниже -8°С.

При работах в северной части Бованенковского месторождения, в пределах Зырянских останцев на глубине от 1-2 до 15-20 м, выявлены пластовые льды, которые уверенно картируются методом ВЭЗ (АВ/2 = 375 м). УЭС пластовых льдов от 50-100 тысяч Омм и выше (до "со"). Перекрывающие их засоленные мерзлые суглинки и глины имеют УЭС от 15 до 100

БИБЛИОТЕКА I С Петербург

! 03 900 пт

Hilf ---~ -ПГ*"***^

огда залегает

слой сильно льдистых отложений льдогрунта - с УЭС порядка 1000 Омм. Слои, перекрывающие пластовые льды, имеют очень высокие коэффициенты анизотропии УЭС (к от 1.5 до 5-7 и даже 10). Вне пределов Зырянских останцев мерзлые отложения с преобладанием песчаного и супесчаного материала имеют УЭС порядка тысяч Омм и Д. близкие к 1. По району получены кривые ВЭЗ разных типов (двухслойные, А, К, АК), часто сильно искаженные влиянием негоризонтальных неоднопородностей.

В целом, по результатам геофизических исследований ВЧР газовых месторождений северной и центральной части полуострова Ямал (71°10' -70° с.ш.) можно сделать следующие выводы: *

• изучаемый разрез сложен, в основном, морскими глубоководными осадками (глины, суглинки);

• для данного региона отмечается уменьшение значений УЭС пород, свя- # занное с их засолонением;

• по результатам интерпретации получены кривые ВЭЗ типа А, АК, К;

• значения сезонных коэффициентов Кс для приповерхностной части разреза (АВ/2(м) = 0.82 - 3.0) имеют тенденцию к возрастанию, что связано с низкими температурами воздуха и пород, наличием мощного снежного покрова в июне, а также в октябре.

2. В геологическом строении района Уренгойского газоконденсатного месторождения участвуют породы докембрийского и палеозойского возраста, слагающие кристаллический фундамент Западно-Сибирской платформы и породы мезокайнозоя, слагающие осадочный чехол. Мощность осадочного чехла до 3.5 - 4.0 км.

В тектоническом отношении исследуемый район, согласно схеме ВНИГРИ, расположен в северной части Хантейской гряды в пределах Нижне-пуровского свода, который представляет собой структуру I порядка, субмеридионального простирания. В ее пределах выделяется структура II порядка - Ен-Яхинское куполовидное поднятие на севере и Уренгойский вал на юге, который осложнен двумя положительными структурами IV порядка: Самбургским и Есейтинским локальными поднятиями. »

Основными типами кривых ВЭЗ на данном участке являются А, Н, К и р. Отношения р2/р! и Ъг1Ъ\ для кривых А и К в основном совпадают. Следовательно, участки, соответствующие ареалам их распространения, имеют одинаковое строение верхней части геоэлектрического разреза, отличаясь строением опорного горизонта. Статистический анализ руд позволяет сделать вывод о том, что для разреза типа А опорный горизонт с высоким сопротивлением представлен сильно льдистыми суглинками, для разреза типа К - мерзлыми глинами имеющими более низкие значения сопротивлений. Участки, соответствующие ареалам распространения кривых ВЭЗ типа Н, приурочены к зонам понижения рельефа, сложенными суглинками, в ВЧР обычно в талом состоянии, с меняющимся по разрезу более грубодисперсными породами - супесями и песками.

При сопоставлении карт, построенных в июне и сентябре, отмечается различие в конфигурации ареалов распространения основных типов кривых ВЭЗ, которое связано с изменением параметров верхней части разреза, произошедших

вследствие процессов протаивания. Ареалы распространения кривых ВЭЗ типа (2 переходят в ареалы типа Н, ареалы типа кривых А, распадаются на несколько небольших участков.

Карта типов ВЭЗ представляет собой наиболее наглядное обзорное отображение основных особенностей мерзлотных условий изучаемого района. Таким образом, уже на стадии полевых работ, анализируя типы кривых ВЭЗ, можно иметь качественное представление об изучаемом участке, и при наличии большого статистического материала о сопротивлениях пород, получить о нем количественные характеристики, что в свою очередь позволит сократить объем бурения инженерно-геологических скважин.

Проведенные исследования показали, что несмотря на трудности работ в условиях тундры, комплекс электроразведочных методов ВЭЗ, СЭП и НЭП четко разграничивает мерзлые и талые породы по простиранию, а при благоприятных условиях определяет их мощность.

3. Заполярное газонефтеконденсатное месторождение (ГНКМ) расположено на территории Пур-Тазовского междуречья Тюменской области, в центральной и южной части которого развиты среднечетвертичные отложения салехардской свиты (ттщт <3 И2-4)- В отложениях свиты преобладают глинистые породы - пылеватые суглинки и легкие глины. Пески разной дисперсности имеют подчиненное значение и залегают преимущественно в верхней части разреза (ВЧР). Мощность отложений несколько десятков метров. На большей части территории месторождения развиты верхнечетвертичные отложения (1а С> Ш2-з), представленные переслаиванием песков, супесей и суглинков.

На всех кривых ВЭЗ отмечается опорный горизонт высокого сопротивления, который в основном связан с кровлей ММП. Кривые типа Н и НА наиболее характерны для разрезов, сложенных суглинками, о состоянии которых можно судить по величине их электрического сопротивления. Кривые типа К и А характерны для мощных мерзлых толщ торфа. Наиболее типичными для участков развития талых песчано-суглинистых отложений являются кривые ВЭЗ типа С>, С>Н. В большинстве случаев первому слою кривой <3 соответствуют сухие пески, второму слою - пески или суглинки водонасыщенные. Кривые типа О, С?Н с небольшими значениями величин УЭС соответствуют также таликам под руслом водотоков.

В процессе обработки и интерпретации геофизических материалов автором была предпринята попытка определения электрического сопротивления суглинков в зависимости от их коэффициента льдистости, который варьируется в довольно широких пределах. Результаты сопоставления литологических данных и электрического сопротивления автором сведены в таблицу.

Качественную геокриологическую характеристику участка характеризует карта типов кривых ВЭЗ, которая построена на основании анализа типов в кривых ВЭЗ. Типы кривых Н, НА, А характеризуются, в основном, присутствие в разрезе суглинистых, песчано-глинистых пород, а кривые типа К, КА - преобладающее наличие песчаных пород. ' 4. Юбилейное газовое месторождение расположено на территории Надым-

• Пуровской геокриологической области Центральной зоны Западно-Сибирского ре-

гиона. Большое участие в геологическом строении принимают морские, ледово- и ледниково-морские отложения салехардской свиты, занимающие центральную часть области. Морские казанцевские отложения развиты очень ограничено, только на правобережье р.Надым. имеют неширокое распространение и концентрируются вдоль речных долин.

В строении разреза салехардских отложений можно выделить два основных типа разреза:

1) развит преимущественно в центральной части области и представлен прибрежно-морскими песками от мелко- до крупнозернистых;

2) глинистый разрез характерен для большей части территории и представлен чередованием супесей, суглинков, реже глин - типично водных, моренопо-добных и переходных фаций, содержащих незначительное количество гравийного материала и включения растительных остатков.

Морские отложения казанцевской свиты отличаются большой изменчиво- 5

стью, присутствуют все типы пород от крупных песков до глин. Озерно-аллювиальные отложения ялбыньской свиты представлены песками разнозерни-стыми, реже супесями и суглинками. В распределении по площади многолетне-мерзлых пород (ММП) и их основных характеристик в пределах области выделяют четкую региональную обусловленность, связанную с дифференцированным характером неотектонических движений, определяющих степень эрозионного расчленения и заозеренность территории. В силу этого типы мерзлых пород тесно связаны с типами местности.

Установлено, что для подавляющего большинства ВЭЗ, полученных на участках развития мерзлых пород, характерным является наличие участков типа "А", "К" и "АК". Наиболее типичными для участков развития талых песчано-глинистых отложений является наличие кривых ВЭЗ типа "Н", "ОН", "КС>" и части кривых "НК" и "НКН". В большинстве случаев первому слою 0 отвечают сухие пески, второму слою 0 - пески водоносные и правой ветви кривой - талые суглинки и супеси. Крутой (часто более 45°) наклон начальной ветви кривой ВЭЗ свидетельствует обычно о присутствии неглубоко залегающих, высокольдистых пород, наклонной границе их кровли или наличии в ВЧР локальных неоднород-ностей. Таким образом, во многих случаях, уже по виду кривой ВЭЗ можно говорить не только о наличии или отсутствии в разрезе мерзлых пород, но и в какой то степени качественно охарактеризовать их.

При сопоставлении карт, построенных в июне и сентябре, отмечается раз- з

личие в конфигурации ареалов распространения основных типов кривых ВЭЗ, которое связано с изменением параметров верхней части разреза прошедших вследствие протаивания. Ареалы распространения кривых типа Н переходят в ареалы типа КН и К<3. Указанное, еще раз подтверждает факт сложного строения ВЧР многолетнемерзлых пород и сложности, которые могут возникнуть при ее изучении.

Статистический анализ руд и данных бурения инженерно-геологических скважин позволяет сделать вывод о том, что для разреза типа АА опорный горизонт с высоким сопротивлением представлен, вероятнее всего, мерзлой супесью, а для разреза типа АК - мерзлыми песками. Отмечается удовлетворительное сов-

падение геоэлектрических, литологических и температурных горизонтов на площади исследования.

При проведении полевых работ методом ВЭЗ на участках распространения сухих песков различной зернистости пришлось столкнуться со случаями резкого повышения их УЭС. Значения УЭС составляли 5000-10000 Омм и в ряде случаев значительно выше. Было высказано предположение о том, что интенсивное про-таивание пород обусловило опускание уровня грунтовых вод, которое вызвало уменьшение влажности поверхностного слоя пород при их высоком коэффициенте пористости и, следовательно, повлекло за собой резкое повышение их УЭС.

На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы и рекомендации:

• метод ВЭЗ разграничивает мерзлые и талые породы по их простиранию и определяет элементы залегания мерзлых пород, а при благоприятных условиях и их мощности;

• электроразведочные работы СЭП и НЭП позволили проследить изменения в конфигурации верхней поверхности толщи мерзлых пород, выявить талики и острова мерзлых пород, изучить изменения льдистости по вертикали и горизонтали;

• данные рассматриваемых методов существенно дополняют друг друга в целом повышают эффективность электроразведочных работ;

• впервые получены геофизические данные о строении ВЧР Юбилейного газового месторождения, которые позволили разделить территорию на два участка с различным типом распространения ММП.

5. Береговое газоконденсатное месторождение (ГКМ) расположено на территории Пур-Тазовского междуречья Тюменской области, в центральной и южной части которого развиты среднечетвертичные отложения салехардской свиты (т^т (3112.4). В геологическом строении района изысканий (верхней части разреза до 6-10 м) принимают участие поздненеоплейстоценовые аллювиально-озерные и голоценовые аллювиальные биогенные и эоловые отложения. Они имеют небольшую, первые десятки метров, мощность, что обусловлено высоким положением кровли подстилающих пород ямальской серии. Отложения представлены в основном суглинками, реже супесями. На высоких дренированных элементах рельефа распространены суглинки полутвердые и тугопластичные, на склонах, в понижениях в условиях близкого залегания грунтовых вод суглинки становятся мягкопластичными и текучепластичными. Пески в разрезе обычно подстилают суглинки и характеризуются как влажные или водонасыщенные.

На территории месторождения преобладающими (по площади развития и по поверхности) являются талые породы, мерзлые же толщи имеют сложные пространственно-временные границы, характеризуются преимущественно одно-, двух-, трех - и многослойным (в разрезе) строением, низким (опущенным на 3-40 метров и более) положением кровли многолетнемерзлых пород (ММП), наличием небольших (1.5 - 3.0 м) таликовых зон в межбугорных понижениях и водовыво-дящих протоках торфяниковых массивов и наличием перелетков в ММП. Много-летнемерзлые породы на территории Берегового месторождения с поверхности устанавливаются на:

1. Обширных болотно-торфяниковых массивах (кровля ММП осложнена малыми вторичными таликами).

2. Крупно- и среднебугристых болотах радиусом более 100 м.

3. Единичных буграх-торфяниках или их группах, расположенных либо на открытых (обдуваемых ветрами) участках.

4. Безлесных участках (бровках, мысах, склонах) обдуваемых ветрами, с малым снежным покровом.

5. Участках развития сомкнутых темно-хвойных лесов (задержка снега кронами, задержка кронами суммарной солнечной радиации).

Геоэлектрические характеристики верхней части разреза отличаются большой изменчивостью. Типы кривых Н, НА, А характеризуют, в основном, присутствие в разрезе суглинистых, песчано-глинистых пород, а кривые типа К, КА - преобладающее наличие песчаных пород. К руслам водотоков приурочены, в основном, кривые ВЭЗ типа О, С>Н с небольшими значениями величины УЭС.

Завышенные значения УЭС мерзлого торфа (2000 Ом м) связаны, вероятнее всего, с составом примесей, различной величиной льдистости. На ряде участков также отмечаются аномально высокие значения УЭС у мерзлых суглинков. Объяснение подобного явления возможно только наличием мощного "экрана" мерзлых пород с еще более высокими значениями УЭС, вероятнее всего песков, на которых залегают суглинки.

Вертикальные электрические зондирования дали удовлетворительные результаты при определении глубины залегания верхней границы мерзлых пород, однако следует сделать ряд замечаний. Формальная интерпретация кривых ВЭЗ с использованием теоретических кривых, без учета специфических особенностей территории в ряде случаев может дать неверное представление о разрезе. Возможно выделение фиктивных слоев. Ошибки могут быть связаны с неравномерной протайкой суглинистых пород и появлением в разрезе наклонных, вертикальных границ раздела сред и также чередования блоков талых и мерзлых пород. О наличии в разрезе подобных неоднородностей свидетельствуют изменения на кривых ВЭЗ, в частности, появление "элементов" типа КН и больших разрывов ("ворот") на кривых ВЭЗ при переходе от одной измерительной линии МЧ на другую.

Широкий диапазон изменений УЭС мерзлых и талых пород для ВЧР Берегового ГКМ может быть выражен в виде градаций (дискретных значений УЭС, имеющих более узкие пределы изменений). Очень часто отмечается резкое возрастание значений УЭС как талых, так и мерзлых пород. На данном этапе исследований этот факт можно объяснить только с позиций наличия в разрезе нескольких "экранов" - как талых, так и мерзлых пород, неравномерной протайкой пород, что связано с появлением наклонных и вертикальных границ раздела и чередования блоков талых и мерзлых пород, вносящих значительные искажения в вид кривых ВЭЗ.

По результатам проведенных работ предлагаются следующие рекомендации:

• точки вертикального электрического зондирования необходимо располагать в условиях плоского рельефа местности, следует отказаться от их рас-

положения на склонах долин и у подножия бугров. Зондирования в руслах рек и ручьев также часто вносят элементы искажений; • в процессе интерпретации полученных геофизических материалов следует производить расчет теоретических кривых (палеток), учитывающих особенности строения района.

В заключение сформулированы основные результаты проведенных исследований.

Выполненные автором обобщение и анализ данных электроразведки постоянным током, полученных на основе усовершенствования методики полевых ис-» следований и способов ручной интерпретации их результатов, позволили устано-

вить влияние основных геологических факторов на характер изменения геоэлектрических параметров. Основными из них являются: литологический состав, наличие наклонных и вертикальных границ раздела, гранулометрический состав, влажность, температура. Это позволило решить важную народохозяйственную задачу по учету изменения параметров верхней части многолетнемерзлых пород, используемых для обоснования обустройства газовых месторождений; сократить сроки и средства на подготовку месторождения к эксплуатации.

Разработаны методики полевых наблюдений, интерпретации материалов, основанная на комплексировании различных способов и типов регистрирующей электроразведочной аппаратуры с задачей установления закономерностей сезонных изменений физических параметров и структуры этих пород, подготовки данных инженерных расчетов для проектирования и выбора местоположения технических объектов, непрерывного контроля за обстановкой и обеспечением их безопасной эксплуатации.

В процессе выполнения работ разработаны новые способы изучения ММП и решены следующие задачи:

1. Установлено блоковое строение верхней части разреза многолетнемерзлых пород, и наличие между ними переходных зон предопределяемых изменчивостью литолого-физических и геокриологических характеристик среды, эрозионными, геологическими и климатическими процессами обуславливающими не-

• обходимость районирования территории для выбора местоположения технических объектов, транспортных магистралей в оптимальных условиях устойчивости и выдержанности во времени физических параметров сред.

2. Доказана необходимость изучения площадей в связи с особенностями их

* блокового строения, разработана методика их исследования, включающая в себя применение различных типов контактной и бесконтактной геофизической аппаратуры и «экспресс»-методов обработки и интерпретации полевых материалов и провести мониторинг среды, с целью ее районирования и прогнозирования изменений ее параметров.

3. Обоснована необходимость круглогодичного контроля изучения состояния среды в различные периоды годового цикла для выявления изменения состояния многолетнемерзлых пород, выходящие за параметры разреза, для которых выполнены расчеты данных для строительства технических сооружений. Для контроля состояния многолетнемерзлых пород разработана методика контрольных замеров с установкой специальных систем наблюдений.

4. Разработана методика прогнозирования изменения инженерно-геологических параметров верхней части криолитозоны применительно к основным типам природно-территориальных комплексов (ПТК), результатом применения которой являются характеристики строения горизонтов среды по всем типам ПТК, как в естественных, так и в нарушенных техногенными воздействиями условиях. По результатам районирования территории Северо-Западной части Сибири выделены широтные зоны с определенным строением верхней части разреза пород и определенным набором параметров позволяющие прогнозировать наиболее рациональное размещение технических сооружений в условиях криолитозоны. Предложена технология определения глубины заложения их фундаментов.

5. Разработаны требования подготовки данных для строительства технических сооружений в районах криолитозоны, включающие определение исходных параметров для проектирования и выявления наиболее благоприятных мест для размещения сооружений и система контроля (мониторинг), направленная на поддержание технических объектов в рабочем состоянии.

f

г

Всего по теме диссертации автором опубликовано в центральных издательствах и периодической печати более 60 работ, из которых основными являются:

1. Смилевец О.Д. Особенности электроразведки ВЭЗ при инженерных изысканиях в северной части западной Сибири. Рукопись № 1197-гз89 депонировано в ВНИИЭГазпроме 26.11.89г.

2. Смилевец О.Д. Исследование приповерхностной части разреза Прикаспийской впадины электроразведкой постоянного тока для электрохимической защиты газопроводов // Недра Поволжья и Прикаспия, 1996. - №11. С. 56-61.

3. Смилевец О.Д. Применение электроразведки постоянным током при обследова-' нии газопроводов Нижнего Поволжья // Недра Поволжья и Прикаспия, 1998. -

№ 15,-С. 60-65.

4. Смилевец О.Д. Анализ ошибок при работах методом ВЭЗ при обследовании ^ трасс трубопроводов и строительных площадок // Недра Поволжья и Прикаспия, 1999.-№20,- С.48-53.

5. Сравнительная геоэлектрическая характеристика верхней части разреза газо-конденсатных месторождений Западной Сибири / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. - Саратов, 1999. - 25 е.: 7 ил. Деп. в ВНИИЭГазпром 1999 г., № 1410-гз99.

6. Смилевец О.Д. Особенности проведения электроразведочных работ методом ВЭЗ при обследовании трасс трубопроводов в осенний период// Недра Поволжья и Прикаспия, 2000. - № 24,- С. 52-58.

7. Смилевец О.Д., Сулицкий Ф.В., Рейтюхов К.С.; Особенности интерпретации данных ВЭЗ при расчленении верхней части разреза песчано-суглинистых толщ. // Недра Поволжья и Прикаспия, 2001. - № 26.- С.67-70.

8. Смилевец О.Д., Сулицкий Ф.В., Савельев Д.М., Никифоров А.Н., Рейтюхов К.С., Уланов A.M.; Геоэлектрическая характеристика верхней части разреза Заполярного газонефтеконденсатного месторождения. Труды НИИГеологии СГУ, Новая серия, том VIII, 2001 г. с. 148-161.

9. Смилевец О.Д. Аппаратура для непрерывного электропрофилирования. Сборник "Рац. и изобретат. в газовой промышленности", вып. 4. С. 20-21, М.; 2000 г.

•> 10. Смилевец О.Д. Устройство для непрерывного электропрофилирования. Сбор-

ник "Рац. и изобретат. в газовой промышленности", вып. 4. С. 21-23, М.; 2000 г.

11. Смилевец О.Д. Аппаратура для непрерывного электропрофилирования. Сборник "Рац. и изобретат. в газовой промышленности", вып. 4. С. 23-24, М.; 2000 г.

12. Смилевец О.Д. Палетки для интерпретации кривых ВЭЗ // Рац. и изобрет. в газовой промышленности. Вып. 4. - 2002. - С. 19.

13. Смилевец О.Д. Электроды для работы методом ВЭЗ // Рац. и изобрет. в газовой промышленности. Вып. 3. - 2002. - С. 16.

14. Смилевец О.Д., Сулицкий Ф.В., Рейтюхов К.С. Особенности интерпретации данных ВЭЗ при расчленении верхней части разреза песчано-суглинистых толщ // Недра Поволжья и Прикаспия. Вып. 26. - 2001. - С. 67-71.

15. Смилевец О.Д., Савельев Д.М., Рейтюхов К.С. Экспресс-метод интерпретации кривых ВЭЗ типа КН в полевых условиях // Недра Поволжья и Прикаспия. Вып. 29. - 2002. - С. 44-48.

16. Смилевец О.Д., Савельев Д.М. Искажения кривых ВЭЗ при проведении инженерно-геофизических изысканий в условиях распространения многолетне-мерзлых пород // Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности. № 4, 2002 г. С. 2-5.

17. Смилевец О.Д., Савельев Д.М. Проведение ВЭЗ вблизи вертикально залегающих пластов низкого сопротивления в условиях многолетнемерзлых пород // Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности. № 4, 2002 г.

С. 5-10. I

18. Смилевец О.Д. Патент № 2080626 на изобретение "Способ проведения инженерно-геологических изысканий". Зарегистрирован в Государственном реест- • ре изобретений 27 мая 1997 г. с приоритетом от 12 января 1994 года. // Изобретения (заявки и патенты). Бюлл. № 15.1998 г. С. 128.

19. Смилевец О.Д. Патент № 2117967 на изобретение "Способ геоэлектроразведки". Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 20 августа 1998 г.

С приоритетом от 5 апреля 1994 года. // Изобретения (заявки и патенты). I

Бюлл. №23. 1998 г. С. 177.

20. Смилевец О.Д. Свидетельство № 976 на полезную модель "Устройство для элек- | трического каротажа". Зарегистрирована в Государственном реестре полезных моделей 16 октября 1995 г. // Изобретения (Полезные модели и Промышленные | образцы). Бюлл. № 10. 1995 г. С. 38.

21. Смилевец О.Д., Душутин Г.М., Староверов О.Н. Свидетельство № 12260 на полезную модель "Аппаратура для непрерывного электропрофилирования" Зарег. в Государственном реестре полезных моделей РФ 16 декабря 1999 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 12. 1999 г. С. 94.

22. Смилевец О.Д. Свидетельство № 13706 на полезную модель "Аппаратура для непрерывного электропрофилирования". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 10 мая 2000 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № . 2000 г.

23. Смилевец О.Д. Свидетельство № 16315 на полезную модель "Аппаратура для непрерывного электропрофилирования". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 20 декабря 2000 г. // Изобретения (Полезные модели). . Бюлл. № . 2000 г. С. 96.

24. Смилевец О.Д. Свидетельство № 17736 на полезную модель "Устройство для электрического каротажа". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 20 апреля 2001 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 11 (II ч.). * 2001 г. С. 428.

25. Смилевец О.Д., Рейтюхов К.С., Савельев Д.М. Свидетельство № 17734 на полезную модель "Установка для геоэлектроразведки". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 20 апреля 2001 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 11 (II ч.). 2001 г. С. 427.

26. Смилевец О.Д., Рейтюхов К.С., Савельев Д.М. Свидетельство № 17735 на полезную модель "Аппаратура для непрерывного электропрофилирования". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 20 апреля 2001г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл.№ 11 (II ч.). 2001 г. С. 428.

27. Смилевец О.Д., Рейтюхов К.С., Савельев Д.М. Свидетельство № 17737 на полезную модель "Устройство для электрического каротажа". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 20 апреля 2001 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 11 (II ч.). 2001 г. С. 428.

28. Смилевец О.Д., Староверов О.Н. Свидетельство № 12261 на полезную модель "Аппаратура для непрерывного электропрофилирования". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 16 декабря 1999 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 12. 1999 г. С. 94.

29. Смилевец О.Д..Филиппов O.A. и др. Свидетельство № 19703 на полезную модель "Устройство для возбуждения сейсмических колебаний". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 27 сентября 2001 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 27.2001 г. С. 74

*

t

Подписано в печать 2 февраля 2003 г. Формат 60x84/16

Печать офсетная Тираж 100 экз.

Уч.-изд. л. 1,8 Заказ 12

410601, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

о?-ft -4835

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Смилевец, Олег Демьянович

Введение.

1 Теоретические и методические основы применения электроразведки при исследовании верхней части разреза многолетнемерзлых пород.

1.1 Физико-геологические предпосылки применения геофизических методов разведки.

1.2 Типы геоэлектрических разрезов толщи мерзлых пород.

1.3 Геоэлектрические разрезы многолетнемерзлых пород и особенности кривых, регистрируемых при электроразведке ВЭЗ.

1.4 Методика полевых работ при изучении верхней части разреза многолетнемерзлых пород.

2 Совершенствование аппаратуры и оборудования для повышения эффективности геофизических работ при исследовании верхней части разреза многолетнемерзлых пород.

2.1 Анализ применения стандартной геофизической аппаратуры.

2.2 Разработка новых видов и модернизация стандартной аппаратуры и оборудования.

3 Электропрофилирование при исследовании многолетнемерзлых пород.

3.1 Методики полевых работ.

3.2 Обработка и интерпретация результатов исследований.

3.3 Методика совместной обработки и интерпретации данных СЭПиВЭЗ.

3.4 Методика полевых работ и интерпретации данных непрерывного электрического профилирования (НЭП).

4 Электрозондирование при исследовании многолетнемерзлых пород.

4.1 Методики полевых работ.

4.2 Методика интерпретации данных ВЭЗ.

4.3 Анализ искажений кривых ВЭЗ в зонах развития многолетнемерзлых пород.

5 Контрольные геофизические исследования.

5.1 Выявление особенностей кривых ВЭЗ в зонах развития многолетнемерзлых пород.

5.2 Учет факторов, изменяющих кривую ВЭЗ в течение сезона.

5.3 Прогноз изменения инженерно-геологических параметров верхней части разреза горных пород Западной Сибири.

6 Примеры интерпретации электроразведочных данных для районов Западной Сибири с учетом разработанных технологий выполнения работ и новых видов аппаратуры для исследования толщи многолетнемерзлых пород.

6.1 Харасавейское и Бованенковское газоконденсатные месторождения.

6.2 Уренгойское газовое месторождение.

6.3 Ачимовский лицензионный участок Уренгойского газового месторождения.

6.4 Заполярное газонефтеконденсатное месторождение.

6.5 Юбилейное газовое месторождение.

6.6 Береговое газоконденсатное месторождение.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методика и технология геофизических исследований верхней части геологического разреза при проектировании технических сооружений в нефтегазоносных районах криолитозоны"

Необходимость ускоренного промышленного развития обширных регионов криолитозоны* (нефтегазоносные районы Севера, Западной Сибири, Тимано-Печерский нефтегазоносный район, алмазоносные провинции Якутии) очевидна. В этих регионах ежегодно возрастают объемы инженерно-геокриологических исследований, как основа для планирования и проектирования строительства и эксплуатации газо- и нефтепроводов, горных выработок, дорог, промышленных, технических и гражданских объектов.

Решение проблем, связанных с транспортировкой и доставкой минерального сырья, особенно из зон нефтегазодобычи, является важнейшей народнохозяйственной задачей. В этом направлении ведутся многочисленные исследования. Важную роль в них играют инженерно-геологические изыскания, объемы которых с каждым годом возрастают в связи с необходимостью повышения надежности информации, необходимой для проектирования и обустройства территорий газовых месторождений и прокладки газопроводов по зонам развития многолетнемерзлых пород. Основной особенностью проектирования и строительства на многолетнемерзлых породах в отличие от обычных является необходимость учета и регулирования теплообмена пород с сооружениями и внешней средой. Использование пород в качестве оснований для сооружений, без учета мерзлого состояния пород, в практике инженерных решений для верхней части разреза (ВЧР) недопустимо и может заканчиваться катастрофическими последствиями.

Для повышения качества и точности инженерно-геологических изысканий успешно внедряются геофизические методы. Особенно широкое применение получила электроразведка, занимающая главенствующее положение в ряде геофизических методов, используемых при исследовании многолетнемерзлых пород. А.Т. Акимовым, Б.Н. Достоваловым, B.C. Якуповым, Р.И. Коркиной и др. разработаны методические вопросы электроразведочных работ, учитывающих Криолитозона - синоним термина зона многолетнемерзлых пород [40] специфику геоэлектрического разреза и наличие особых функциональных, пространственных, временных, и температурных зависимостей электрических параметров многолетнемерзлых пород (ММП).

В области распространения талых пород специалисты сталкиваются с большими трудностями при интерпретации результатов, из-за экранирующего влияния верхнего высокоомного слоя мерзлых пород, сильного искажающего влияния на форму кривых ВЭЗ, наклонных и вертикальных границ раздела талых и мерзлых пород.

Целью настоящей диссертации является разработка методики проведения полевых исследований и интерпретации данных вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), микроэлектрических зондирований (МКВЭЗ), симметричного электрического профилирования (СЭП), непрерывного электрического профилирования (НЭП), каротажных методов исследования, при решении инженерно-геокриологических задач в сложных условиях Крайнего Севера при изучении изменений параметров верхней части геоэлектрического разреза (ВЧР). Правильно предсказанные последствия хозяйственной деятельности человека в районах распространения ММП помогут преодолеть инженерно-технические трудности освоения таких территорий и дадут миллионы рублей экономии.

В работе использованы результаты многолетних исследований, выполненных автором, в пределах Харасавейского, Бованенковского, Уренгойского, Северо-Уренгойского, Заполярного, Яро-Яхинского, Юбилейного и Берегового газоконденсатного месторождений Западной Сибири. Исследования, связанные с изучением геоэлектрической характеристики ВЧР, помимо теоретического интереса, представляют большое практическое значение, в основном, по двум причинам. Первая заключается в том, что часть разреза, которая определяет гидрогеологические и инженерно-геологические условия выполнения всех видов работ, находится в зоне многолетней мерзлоты. Вторая связана с тем, что параметры ВЧР меняются во времени и пространстве, что требует изменения методики интерпретации геофизических материалов.

Выбор темы обусловлен актуальностью задачи изучения верхней кровли ММП в Северо-Западной части Сибири электроразведочными методами при решении задачи обустройства газовых месторождений и выбора наиболее рационального варианта прокладки трасс газопроводов, автодорог и выбора места расположения технических сооружений в зонах развития ММП, позволяющего избежать нежелательных последствий транспортировки газа. Для решения поставленной задачи в работе выполнены следующие исследования:

1. Анализ имеющейся информации о строении, геоэлектрической характеристике и методике исследований с целью разработки и внедрения в практику инженерных изысканий новой методики геофизических исследований для получения максимальной информативности о параметрах ВЧР, учитывающей специфические особенности ММП, так как проведение изысканий традиционными методами крайне затруднено.

2. Разработка и опробование контактной и безконтактной геофизической аппаратуры ВЭЗ, МКВЭЗ, СЭП, НЭП, электротермокаротажных методов с целью выбора их оптимального комплекса, используемого для исследования ВЧР многолетнемерзлых пород и разработка методики комплексной качественной и количественной интерпретации геолого-геофизических данных.

3. Разработка методики прогнозной оценки изменения параметров геоэлектрического разреза ММП с целью районирования территории исследований по характеру их изменения для надежного обустройства газовых месторождений.

4. Разработана методика и технология работ применимая для критерия районирования среды. Обоснована необходимость непрерывного круглогодичного контроля за состоянием среды по закономерностям изменения температурного режима и путем специальных контрольных замеров состояния среды.

В диссертации защищаются следующие положения:

1. Разработанная методика комплексирования различных модификаций электроразведки, основанная на новых различных системах регистрации, обработки и интерпретации данных, обеспечила возможность разрабатывать блоковые геоэлектрические модели сложно построенных сред и изучать корреляционные взаимосвязи физических параметров верхней части разреза криолитозоны.

2. Выявленные зависимости изменения геодинамических характеристик верхней части разреза многолетнемерзлых пород в зависимости от изменения климатических условий, являются основой для разработки методики геотехнического мониторинга при проектировании положения фундаментов технических сооружений.

3. Разработан геотехнический мониторинг, включающий методику и технологию выполнения геофизических исследований электроразведкой методами постоянного и переменного тока и геофизических исследований инженерно-геологических скважин на участках расположения технических сооружений рекомендуемый для круглогодичного контроля состояния криолитозоны с целью обеспечения безопасности их эксплуатации.

Основные вопросы диссертации и результаты исследований докладывались на научных семинарах (Москва, ВДНХ, 1989 г.), семинаре-совещании работников газовой промышленности и XX научно-технической конференции молодых специалистов (Киев, 1984 г., 1988 г., 1989 г.), техническом совещании (Харьков, 1992 г.), VI научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Донецк, 1989 г.), XVI научно-технической конференции молодых ученых и специалистов газовой промышленности (Тюмень, 1993 г.), научных конференциях и симпозиумах геологического факультета и НИИ Геологии Саратовского госуниверситета (Саратов, 1997-2002 гг.), областной научно-технической конференции НВНИИГТ "Методика и технология оперативно-геолого-геофизических исследований, мониторинга верхних интервалов геологических разрезов в зонах действия потенциально опасных объектов по чрезвычайным ситуациям производственных объектов" (Саратов, 1998 г.), III Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов "Геология XXI века" (Саратов, 25-27 марта, 2002 г.), "Проблемы геологии Европейской России. К 120-летию профессора Б.А. Можаровского" (Саратов, 29-31 октября, 2002 г.), международной научно-практической конференции "Георадары, дороги - 2002" (г. Архангельск, 26-29 ноября 2002 г.).

По теме диссертации опубликовано 72 печатные работы. Внедрено 15 изобретений и 52 рационализаторских предложений, предложенных автором.

При написании диссертации автор использовал материалы собственных исследований, фондовые материалы ДОАО "ВНИПИгадобыча", ГПИ "Фундамент-проект", Карской геолого-разведочной экспедиции, МГУ, ПНИИС, ВСЕГИНГЕО, ЮжНИИГипрогаз (г. Донецк), "Союздорпроект" (Киевский филиал), "Союзгаз-проект" (Киев), филиала института Криосферы Земли (г. Москва) и других организаций, а также опубликованные работы, список которых приводится.

При решении поставленных задач автор опирался на богатый опыт, накопленный благодаря исследованиям в области геокриологии А.Т. Акимова,

A.А. Ананяна, И.Я. Баранова, В.В. Бердникова, Б.А. Боровинского, Б.И. Втюрина, С.Е. Гречищева, Б.Н. Достовалова, В.П. Добровольского, В.А. Дубровина,

B.А. Кириллова, В.А. Кудрявцева, Е.С. Мельникова, М.И. Сумгина, А.В. Трофимова, B.C. Якупова, JI.3. Бобровникова, А.Э. Вишнякова, И.В. Горячко, И.М. Блоха, С.А. Бойкова, А.Н. Боголюбова, Д.Л. Гамина, Л.М. Ваньяна, Е.Н. Каленова, В.П. Колесникова, Р.И. Коркиной, В.Д. Кукурузы, Г.А. Остроумова, Б.К. Матвеева, А.А. Огильви, A.M. Пылаева, А.Р. Семенова, В.И. Фоминой, В.К. Хмелевского.

Работа выполнена на кафедре геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых СГУ им. Н.Г. Чернышевского при помощи и консультации декана геологического факультета, профессора Ю.П. Конценеби-на. Большую помощь и поддержку при исследовании оказали доктор геолого-минералогических наук И.И. Хараз, доцент кафедры геофизических методов разведки Ю.Г. Шигаев, профессор А.Д. Коробов, доцент Л.А. Коробова, председатель ассоциации патентоведов в Саратовкой области Р.Г. Салимов, аспирант СГУ К.С. Рейтюхов, студент V курса геологического факультета СГУ Д.М. Савельев, сотрудницы сектора компьютерного документирования ДОАО "ВНИПИгаз-добыча" Ю.К. Зюрюкина, Т.М. Ивлиева, которым автор выражает благодарность.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Смилевец, Олег Демьянович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное автором широкое обобщение и анализ данных электроразведки постоянным током, полученных на основе усовершенствования аппаратуры полевых исследований и способов ручной интерпретации их результатов, позволили установить влияние основных геологических факторов на характер изменения геоэлектрических параметров. Основными из них являются: литоло-гический состав, наличие наклонных и вертикальных границ раздела, гранулометрический состав, влажность, температура. Это позволило решить важную народохозяйственную задачу по учету изменения параметров верхней части многолетнемерзлых пород, используемых для обоснования обустройства газовых месторождений; сократить сроки и средства на подготовку месторождения к эксплуатации и транспортировке углеводородного сырья.

Исследованиями, выполненными в результате многолетних теоретических, полевых и опытно-методических работ разработана методика полевых наблюдений, интерпретации материалов, основанная на комплексировании различных способов и типов регистрирующей электроразведочной аппаратуры с задачей установления закономерностей сезонных изменений физических параметров и структуры этих пород, подготовки данных для инженерных расчетов для сооружения технических объектов, непрерывного контроля за обстановкой и обеспечением их безопасной эксплуатации.

В процессе выполнения работ разработаны новые способы изучения многолетнемерзлых пород и решены следующие задачи:

- Установлено блоковое строение верхней части разреза многолетнемерзлых пород, и наличие между ними переходных зон предопределяемых изменчивостью литолого-физических и геокриологических характеристик среды, эрозионными, геологическими и климатическими процессами обуславливающими необходимость районирования территории для выбора местоположения технических объектов, транспортных магистралей в оптимальных условиях устойчивости и выдержанности во времени физических параметров сред.

- Показана необходимость изучения площадей в связи с их блоковым строением и разработана методика их исследования, включающая в себя применение различных типов контактной и бесконтактной геофизической аппаратуры и «экспресс»-методов обработки и интерпретации полевых материалов, позволяющая проводить мониторинг среды, с целью ее районирования и прогнозирования изменений ее параметров.

- Установлена связь между строением верхней части разреза криолитозоны, по мощности соизмеримой с мощностью слоя годовых теплооборотов, в которой формируются наиболее развитые криогенные текстуры и происходят их изменения, с глубинными процессами всей толщи многолетнемерзлых пород.

- Доказана необходимость круглогодичного контрольного изучения состояния среды методами геофизики в различные периоды года для выявления изменения состояния ММП, выходящие за параметры разреза, для которых выполнены расчеты данных для строительства технических сооружений в криолитозоне.

- Разработана методика контрольных замеров с установкой специальных систем наблюдений для контроля состояния многолетнемерзлых пород.

- Разработана методика прогнозирования изменения инженерно-геологических параметров верхней части криолитозоны применительно к основным типам природно-территориальных комплексов (ПТК), результатом применения которой являются установление характеристики изменения горных пород по всем типам ПТК, как в естественных, так и в нарушенных техногенными воздействиями условиях, также по результатам районирования территории СевероЗападной части Сибири выделены зоны с определенным строением верхней части разреза пород и определенным набором параметров позволяющие прогнозировать наиболее рациональное размещение технических сооружений в условиях криолитозоны.

- Разработана методика подготовки условий для строительства технических сооружений в районах криолитозоны, включающая определение исходных параметров для проектирования и выявления наиболее благоприятных мест для размещения сооружений и система контроля (мониторинга), направленная на поддержание технических объектов в рабочем состоянии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Смилевец, Олег Демьянович, Саратов

1. Акимов А.Т. Вопросы теории и практики электроразведки мерзлых пород. -М., 1971. - 76 с. - (Тр. ин-та / ПНИИС; т. V1..

2. Акимов А.Т. Результаты мерзлотно-геофизических исследований в восточной части Болыпеземельской тундры. М.: Изд. АН СССР, 1959. - 18-47 с. -(Тр. ин-та / Ин-т мерзлотоведения АН СССР; т. XV).

3. Аленичев Ю.М., Григорьева Р.П. и др. Опыт микроэлектрических зондирований при мелиоративных изысканиях //. Гидротехника/ 1974/ - № 7. -с. 33-36.

4. Ананян А.А. Зависимость электропроводности мерзлых пород от влажности // Известия АН СССР. Сер. геофиз. 1958. - № 12. - С. 24-37.

5. Аппаратура для инженерно-геофизических работ / Смилевец О.Д; Веер, н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 2001. -6 е.: ил. - Деп. в ООО ИРЦ "Газпром" 2001 г, № 1422-гз2001.

6. Аппаратура для непрерывного электропрофилирования / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 2001. - 7 е.: - Деп. в ООО ИРЦ "Газпром" 2001 г., № 1429-гз2001.

7. Аппаратура для непрерывного электропрофилирования / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 2001. - 7 е.: - Деп. в ООО ИРЦ "Газпром" 2001 г., № 1430-гз2001.

8. Баранов И .Я. Некоторые вопросы зональных закономерностей развития многолетнемерзлых пород // Доклады на международной конференции по мерзлотоведению. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 14 с.

9. Баранов И.Я. Некоторые закономерности развития толщ многолетнемерзлых горных пород и сезонного промерзания почвы // Изв. АН СССР. Сер. геогр.- 1958.-№2.-С. 16-27.

10. Баранов И.Я. Принципы геокриологического (мерзлотного) районирования области многолетнемернзлых горных пород. М.: Наука, 1965. - 149 с.

11. Баулин В.В. Основные этапы истории развития многолетнемерзлых пород на территории Западно-Сибирской низменности. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 14-27 с. - (Тр. ин-та мерзлотоведения АН СССР; т. XIX).

12. Бердников В.В. Древний холод. М.: Мысль, 1983. - 157 с.

13. Блох И.М. Электропрофилирование методом сопротивлений. М.: Госгео-лтехиздат, 1971.-216с.

14. Бобровников JI.3., Кадыров И.Н., Попов В.А. Электроразведочная аппаратура и оборудование. М.: Недра, 1979. - 336 с.

15. Боганин В.Н. и др. Словарь терминов разведочной геофизики. М.: Недра, 1989.- 183 е.: ил.

16. Богданов А.И. Графический способ построения и интерпретации трехслойных кривых ВЭЗ. М.: Гостоптехиздат, 1948. - 24 с.

17. Боголюбов А.Н. Методика интерпретации кривых ВЭЗ методом двух составляющих, полученных для сложных геоэлектрических массивов / Заключительный отчет. Тема 05.09. М.: ПНИИС, 1980. - 312 с.

18. Боголюбов А.Н. Общие сведения о методе двух составляющих. М.: Изд-во МГУ, 1966. - 12-23 с. - (Сер.: "Мерзлотные исследования"; Вып. V).

19. Боголюбов А.Н. Палетки AVn/AVt и pn/pt. М.: Изд. МГУ, 1964. - 48 с.

20. Боголюбов А.Н. Теория, методика и прием интерпретации ВЭЗ по методу двух составляющих при изысканиях под строительство в сложных инженерно-геологических условиях (монография). М., 1975. - Т. 1-2.

21. Бойков С.А. Искажения кривых ВЭЗ в условиях прерывистого в плане распространения многолетнемерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1971. - 50-64 с. - (Сер.: "Мерзлотные исследования"; Вып. XI).

22. Бойков С.А. Об учете бокового влияния талых пород при электроразведке ВЭЗ в условиях развития многолетнемерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1970. - 28-36 с. - (Сер.: "Мерзлотные исследования"; Вып. X).

23. Борков B.C., Коншина Ю.П. Поиск и разведка месторождений строительных материалов геофизическими методами. М.: Недра, 1970. - 151 с.

24. Боровинский Б.А. К теории вопроса применения ВЭЗ на многолетнемерзлых горных породах // Геофизические методы изучения многолетнемерзлых горных пород, снега и льда. М.: Изд. АН СССР, 1964. - С. 264.

25. Боровинский Б.А. Электро и сейсмические исследования многолетнемерзлых горных пород и ледников. - М.: Наука, 1969 г. - 182 с.

26. Ваньян Л.Л. О теоретических кривых морского электрического зондирования донной установкой // Прикладная геофизика. Вып. 15. М.: Гостоптех-издат, 1956. - С. 83-90.

27. Вешев А.В. и др. Электронная электроразведочная аппаратура ЭСК-1, КСР-1 и КСРМ-1. М.: Госгеолтехиздат, 1959. - 48 с.

28. Вешев А.В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токах. -Л.: Недра, 1965.-478 с.

29. Вишняков А.Э. Типовая электроразведочная аппаратура. М.: Недра, 1967. -279 с.

30. Влияние верхнего слоя на форму кривых ВЭЗ на величину кажущегося сопротивления / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1990. - 16 е.: ил. - Деп. в ВНИИЭГазпром 13 июня 1990 г., № 1238-гз90.

31. Втюрин Б.И. Криогенное строение четвертичных отложений. М.: Наука, 1964- 152 с.

32. Галин Д.А. Интерпретация данных инженерной геофизики. М.: Недра", 1989.- 124 е.: ил.

33. Геокриология СССР. Западная Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989.-454 е.: ил.

34. Геологический словарь. М.: Недра, 1973. - Т. 1-2.

35. Георадары, дороги 2002: Материалы международной научно-практической конференции. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - 94 с.

36. Геофизическая аппаратура для инженерных изысканий / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 2001. - 6 е.: - Деп. в ООО ИРЦ "Газпром" 2001 г., № 1428-гз2001.

37. Геофизическая аппаратура для исследования инженерно-геологических скважин / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 2001. - 11 е.: 6 ил. Деп. в ООО ИРЦ "Газпром" 2001 г., № 1424-гз2001.

38. Геоэлектрическая характеристика верхней части разреза Заполярного газо-нефтеконденсатного месторождения / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1997. - 9 е.: Деп. в ВНИИЭГазпром 1997 г., № 1395-гз97.

39. Горелик A.M., Достовалов Б.Н., Нестеренко И.П. Применение электроразведки при инженерно-геологических исследованиях в районах вечной мерзлоты. М., 1960. - 20-32 е.: - (Тр. ин-та ВНИИ Транспортного Строительства; Вып. 3).

40. Горячко И.В. Электроразведочная аппаратура и оборудование. М.: Недра, 1968.-286 е.: ил.

41. Дахнов В.Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. М.: Недра, 1972.

42. Добровольский В.П. Об электрической анизотропии мерзлых пород. -М.: Изд-во МГУ, 1961. (Сер.: "Мерзлотные исследования"; Вып. II).

43. Достовалов Б.Н. Мерзлотная съемка методом сопротивлений. М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 14-41 с. - (Тр. ин-та мерзлотоведения АН СССР; Т. XV).

44. Достовалов Б.Н. Электрические характеристики мерзлых пород. М.: Изд-во АН СССР, 1947. - 22-37 с. - (Тр. ин-та мерзлотоведения АН СССР; Т. V).

45. Дубов Р.И. Постановка электроразведки на месторождениях Забайкалья в условиях сезонной и вечной мерзлоты // Разведка и охрана недр. 1959. -№ 9. - С. 22-25.

46. Жигалин А.Д. Решение прямой здачи ВЭЗ для случая трехслойного горизонтального разреза типа Н при непрерывном изменении проводимости прумежуточного слоя // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Геология. 1973. - № 4. -С. 46-58.

47. Зуев Г.Н. Изучение сезонных изменений электропроводности рыхлых отложений в естественном залегании на стационарной установке ВЭЗ в районах многолетней мерзлоты: Бюллетень научн. информ. М., 1963.

48. Зуев Г.Н. К вопросу об использовании удельного электрического сопротивления горных пород в естественном залегании // Геофиз. методы исслед. мерзлых толщ. Якутск, 1976. - С. 47-56.

49. Изучение методом ВЭЗ сезонных изменений сопротивления рыхлых отложений в естественном залегании в районах развития многолетней мерзлоты

50. Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1991. - 41 е.: Деп. в ВНИИЭГазпром 1991 г., № 1300-гз91.

51. Инженерная геология СССР. T.II: Западная Сибирь / Под ред. Е.М. Сергеева. М.: Изд. МГУ, 1976. - 495 с.

52. К вопросу о неоднозначности результатов ВЭЗ / Хмелевской В.К., Петрухин Б.П., Иванова Е.В.; Моск. Гос. Ун-т. Москва. - 1986. Деп. в ВИНИТИ 6 ноября 1986 г., № 7598-В.

53. Каленов Е.Н. Графическое построение кривых вертикального электрического зондирования. М.: Гостоптехиздат, 1946. - 33 с.

54. Каленов Е.Н. Интерпретация кривых вертикального электрического зондирования. М.: 1957. - 43 с. - (Тр. ин-та / ВНИИГеофизика; Вып. 1).

55. Каленов Е.Н. Применение электроразведки в условиях вечной мерзлоты // Развед. и пром. геофизика. М.: Гостоптехиздат, 1958. - Вып. 23. - С. 42-53.

56. Кириллов В.А. К вопросу об электропроводности горных пород в условиях многолетнемерзлой толщи. М., 1965. - 12-27 с. - (Тр. ин-та / ВНИИ-1, Т. 25).

57. Кириллов В.А. Послойное изменение мерзлотного геоэлектрического разреза в течение года. М., 1968. - 24-43 с. - (Тр. ин-та / ВНИИ-1, Т. 28).

58. Колесников В.П. Об использовании особых точек при интерпретации данных ВЭЗ; Перм. с.-х- ин-т. Пермь, 1990. - 9 с. Деп. в ВНИТИ 05.04.91, № 1487-в 91.

59. Коркина Р.И. Особенности интерпретации трехслойных кривых ВЭЗ при линейном изменении сопротивления во втором слое. М., 1971. - с. - (Тр. ин-та /ПНИИС, Т. VI).

60. Косыгин Ю.А., Куландышев В.А. и др. Формы геологических тел (терминологический справочник). М.: Недра, 1977. - 246 с.

61. Краткая геоэлектрическая характеристика верхней части разреза Юбилейного газового месторождения / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1997. - 10 е.: Деп. в ВНИИЭГазпром 1997 г., № 1396-гз97.

62. Крейнес И.И. Графический способ интерпретации кривых ВЭЗ // Разведочная и промысловая геофизика. Вып. 17. 1958. - 32-47 с.

63. Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение (геокриология). М.: Изд. МГУ, 1978. - 239 с.

64. Кудрявцев В.А., Максимов JI.H. О мерзлотном прогнозе и о крупномасштабных прогнозных картах. М.: Изд-во МГУ, 1976. - 24-33 с. -(Сер.: "Мерзлотные исследования". Вып. XV).

65. Кукуруза В.Д. Интерпретация трехслойных кривых ВЭЗ // Разведочная и промысловая геофизика. Вып. 46. М.: Гостоптехиздат, 1962. - С. 42-54.

66. Кусков В.В. К вопросу об искажениях кривых ВЭЗ в условиях негоризонтальных границ раздела // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4: Геология. 1979. -№ 5. - С. 26-37.

67. Левин Д.В., Михайлов Н.Н. и др. Геофизические методы разведки в Арктике. JL, 1940. - 40-48 с. - (Тр. ин-та / Арктический н.-и. ин-т; Т. V. 1951).

68. Лещиков Ф.Н. Применение ВЭЗ для изучения сезонного промерзания и оттаивания грунтов // Геология и геофизика. 1962. - № 1. - С. 52-61.

69. Лидьярд А. Ионная проводимость кристаллов. М., 1962. - 162 с.

70. Маккавеев А.А. Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. -М.: Недра, 1971. -216 с.

71. Маркович Ю.В. Учет сезонных изменений свойств многолетнемерзлых грунтов в электроразведке // Тезисы докладов республиканского совещания по внедрению геофизических методов изысканий для строительства. М., 1976.-С. 26-31.

72. Матвеев Б.К. Геофизические методы изучения движения подземных вод. -М: Госгеолтехиздат, 1963. 133 с.

73. Матвеев Б.К. Методика графического построения кривых электрических зондирований (с палетками). М.: Недра, 1964. - 72 с.

74. Матвеев Б.К. Некоторые предложения по интерпретации ВЭЗ. "Вопросы обработки и интерпретации геофизических наблюдений", № 2. "Уч. зап. Пермского ун-та", 1961, т. 18, вып. 4.

75. Меньшов Б.Г. Совершенствование заземляющих устройств электроустановок нефтепромыслов в условиях Крайнего Севера. Обзор по основным направлениям отрасли. М.: ВНИИОЭНГ, 1978. - 18 с.

76. Мерзлые породы и снежный покров: Сб. статей. М.: Наука, 1977. - 188 с.

77. Назаренко О.В. Методика непрерывных электрических зондирований // Геология нефти. 1957. - № 8. - С. 40-46.

78. Назаренко О.В. О влиянии размеров измерительной и питающей линий на результаты применения дипольной осевой установки. Баку: Азнефтеиздат, 1956. - 34-47 с. - (Тр. ин-та / АзНИИ по добыче нефти; Вып. IV).

79. Нетрадиционные приемы интерпретации ВЭЗ при решении задач осушения / Хмелевской В.К., Одинцова К.Л.; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. М., 1987. Деп. в ВИНИТИ 15 сентября 1987 г., № 6660-В87 - гз87.

80. О принципе нормализации электроразведочной информации. "Вопр. геол. и развед. геофиз." / Хамраев Д.Ф., Ходжаев Т.К., Грыжов В.К.; Ташк. политехи. ин-т. Ташкент, 1987. - 157-164 е.: Деп. в ВИЭМС 4 марта 1987 г., № 331-мг87.

81. Огильви А.А. Геофизические методы исследований при инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях. М., 1962. - 41 с.

82. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. М.: Изд-во МГУ, 1974. - 64 с.

83. Особенности интерпретации кривых ВЭЗ для зон развития многолетнемерзлых пород / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1998. - 9 е.: Деп. в ВНИИЭГазпром 1998 г., № 1398-гз98.

84. Особенности электроразведки ВЭЗ при инженерных изысканиях в северной части Западной Сибири / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1989. - 10с.: Деп. в ВНИИЭГазпром 26 октября 1989 г., № 1197-гз89.

85. Особенности электроразведки при инженерно-геофизической съемке Северо-Западной части Сибири / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. инт по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1991. - 18 е.: Деп. в ВНИИЭГазпром 1991 г., № 1288-гз91.

86. Оценка однозначности определения S и Т по данным ВЭЗ / Хмелевской В.К., Петрухин Б.П., Иванова Е.В.; Моск. Гос. Ун-т. Москва, 1986. Деп. в ВИНИТИ 6 ноября 1986 г., № 7593-В - гз86.

87. Ю2.0ценка точности результатов интерпретации ВЭЗ при изучении приповерхностных частей разреза / Хейр К.С., Зинченко B.C.; Моск. Гос. Ун-т. -Москва, 1986. Деп. в ВИНИТИ 11 февраля 1986 г., № 965-В гз86.

88. Петровский А.А. Специальный курс электричества для разведчиков-геофизиков. Ч. 3. Л. -М.: Гос. энергетич. изд-во Лгр., 1933. - 220 с.

89. Ю4.Полуостров Ямал (инженерно-геокриологический очерк) / Под ред. Трофимова В.Т. М.: Изд-во МГУ, 1975 - 275 с.

90. ПО.Пылаев A.M. Руководство по интерпретации вертикальных электрических зондирований. М.: Недра, 1968. - 147 с.

91. Риль Н.В. Электропроводность льда // Журнал физ. химии. 1955. - Т.29, вып. 8.-С.32-41.

92. Рудерман Е.Н. Мыцик Н.В., Куничкина Т.Е. Выбор оптимального численного метода получения трансформант кривой рк // "Материалы III Науч. Конф. аспирантов и молодых ученых". Секция "Геофизика". М.: Изд-во МГУ, 1976. -С.42-45.

93. Семенов А.С. Боковые влияния. Материалы ЦНИГРИ сб. 5, 1938.

94. Скорняков В.А., Лисицын Е.Д., Вишняков А.Э., Бурмистров Т.В. Электропрофилирование над вертикальным пластом донной установкой // Прикл. геофиз. 1990. - № 122. - С. 101-107.

95. Смилевец О.Д. Анализ ошибок при работах методом ВЭЗ при обследовании трасс трубопроводов и строительных площадок // Недра Поволжья и При-каспия, 1999. № 20. - С. 48-53/

96. Смилевец О.Д. Аппаратура для непрерывного электропрофилирования // Рационализация и изобретательство в газовой промышленности". М., 2000. - Вып. 4. - С. 20-21.

97. Смилевец О.Д. Аппаратура для непрерывного электропрофилирования // Рационализация и изобретательство в газовой промышленности". М., 2000. - Вып. 4. - С. 23-24.

98. Смилевец О.Д. Исследование приповерхностной части разреза Прикаспийской впадины электроразведкой постоянного тока для электрохимической защиты газопроводов // Недра Поволжья и Прикаспия, 1996, № 11. - С. 56-61.

99. Смилевец О.Д. Особенности проведения электроразведочных работ методом ВЭЗ при обследовании трасс трубопроводов в осенний период // Недра Поволжья и Прикаспия. Вып. 24. 2000. - С. 52-58.

100. Смилевец О.Д. Палетки для интерпретации кривых ВЭЗ // Рац. и изобрет. в газовой промышленности. Вып. 4. 2002. - С. 19.

101. Смилевец О.Д. Патент № 2117967 на изобретение "Способ геоэлектроразведки". Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 20 августа 1998 г. С приоритетом от 5 апреля 1994 года // Изобретения (Заявки и патенты). Бюлл. № 15. 1998. С. 177.

102. Смилевец О.Д. Применение электроразведки постоянным током при обследовании газопроводов Нижнего Поволжья // Недра Поволжья и Прикаспия, 1998.-№ 15.-С. 60-65.

103. Смилевец О.Д. Свидетельство № 13706 на полезную модель "Аппаратура для непрерывного электропрофилирования". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 10 мая 2000 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 13, 2000. С. 68.

104. Смилевец О.Д. Свидетельство № 16315 на полезную модель "Аппаратура для непрерывного электропрофилирования". Зарег. в Государственном Реестре полезных моделей РФ 20 декабря 2000 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. №35, 2000. С. 96.

105. Смилевец О.Д. Свидетельство № 17736 на полезную модель "Устройство для электрического каротажа". Зарег. в Государственном Реестре полезныхмоделей РФ 20 апреля 2001 г. // Изобретения (Полезные модели). Бюлл. № 11 (II ч). 2001. С. 428.

106. Смилевец О.Д. Устройство для непрерывного электропрофилирования // Рац. и изобрет. в газовой промышленности". М., 2000. - Вып. 4. - С. 21-23.

107. Смилевец О.Д. Электроды для работы методом ВЭЗ // Рац. и изобрет. в газовой промышленности. Вып. 3. 2002. - С. 16.

108. Смилевец О.Д., Савельев Д.М. Опыт прогноза изменения инженерно-геологических параметров верхней части разреза многолетнемерзлых пород Северо-Западной части Сибири, Труды НИИгеологии СГУ, Новая серия, Т. IX. С. 147-159.

109. Смилевец О.Д., Савельев Д.М., Рейтюхов К.С. Экспресс-метод интерпретации кривых ВЭЗ типа КН в полевых условиях // Недра Поволжья и Прикас-пия. Вып. 29. 2002. - С. 44-48.

110. Смилевец О.Д., Олешев В.Н. Определение температуры мерзлых пород по данным электроразведки // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 5. 2002. - С. 2.

111. Смилевец О.Д., Олешев В.Н. Графический способ обработки данных симметричного электрического профилирования // Изобрет. и рац. В нефтегазовой промышленности. № 5. 2002 г. - С. 2.

112. Смилевец О.Д., Олешев В.Н. Выделение линз льда методом симметричного электропрофилирования // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 5. 2002. - С. 2.

113. Смилевец О.Д., Олешев В.Н. Использование логарифмических бланков с модулем 10 см вместо 6.25 см при построении кривых вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 5. 2002. - С. 3.

114. Смилевец О.Д., Олешев В.Н. Модернизация в методе непрерывного электрического профилирования (НЭП) // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 5. 2002. - С. 3.

115. Смилевец О.Д., Савельев Д.М. и др. Вертикальное электрическое зондирование вблизи пластов низкого сопротивления // Недра Поволжья и Прикас-пия. вып. 32. 2002. - С. 42-46.

116. Смилевец О.Д., Савельев Д.М. Искажения кривых ВЭЗ при проведении инженерно-геофизических изысканий в условиях распространения многолетнемерзлых пород // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 4. -2002.-С. 2-5.

117. Смилевец О.Д., Савельев Д.М. Проведение ВЭЗ вблизи вертикально залегающих пластов низкого сопротивления в условиях многолетнемерзлых пород // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 4. 2002. - С. 5-10.

118. Смилевец О.Д., Филиппов О.А., Савельев Д.М. и др. Устройство для возбуждения сейсмических колебаний // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 4. 2002. - С. 10.

119. Смилевец О.Д., Рейтюхов К.С., Савельев Д.М. Установка для геоэлектроразведки // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 4. 2002. -С. 11.

120. Смилевец О.Д., Рейтюхов К.С., Савельев Д.М. Устройство для электрического каротажа // Изобрет. и рац. в нефтегазовой промышленности. № 4. -2002.-С. 11.

121. Смилевец О .Д., Сулицкий Ф.В., Рейтюхов К.С. Особенности интерпретации данных ВЭЗ при расчленении верхней части разреза песчано-суглинистых толщ // Недра Поволжья и Прикаспия. Вып. 26. 2001. - С. 67-71.

122. Смилевец О.Д., Филиппов О.А., Савельев Д.М. и др. Патент на изобретение № . "Способ проведения инженерно-геологических изысканий". Положительный результат формальной экспертизы от 15 января 2002 г.

123. Смилевец О.Д., Рейтюхов К.С. и др. Свидетельство № 26663 на полезную модель "Устройство для геоэлектроразведки". Зарег. В государственномреестре полезных моделей РФ 12 июля 2002 г. // Изобретено (Полезные модели). Бюлл. № 34. 2002. С. 49.

124. Солдатенко В.Е. Опыт применения электроразведки в зимних условиях // Разведка и охрана недр. 1959. - № 5. -С. 49-52.

125. Способ интерпретации кривых ВЭЗ типа КН / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 2001. - 10 е.: Деп. в ООО ИРЦ "Газпром" 2001 г., № 1427-гз2001.

126. Способ интерпретации четырехслойных кривых типа QH при высоком сопротивлении опорного горизонта / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 1984. - 12 е.: Деп. в ВНИИЭГазпром 1984 г., № 1045-гз88.

127. Способ предварительного выделения неоднородностей в разрезе по данным кажущихся сопротивлений / Шкабарня Н.Г., Селиванова Т.В.; Дальневост. политехи, ин-т. Владивосток, 1991. - 8 е.: Деп. в ВИНИТИ 13 августа 1991 г., №3421-В91-гз91.

128. Сумгин М.И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1937.-379 с.

129. Сумгин М.И. Вечная мерзлота. Л.: Изд-во АН СССР, 1934. - 84 с.

130. Тайбашев В.Н., Клишевич В.В. Удельное электрическое сопротивление монолитов многолетнемерзлого грунта. М., 1967. - С. 26-33 - (Тр. ин-та / Всес. науч.-исслед. ин-т Золота и редк. метал.; Сер.: Горное дело.Т. 26).

131. Терехин Е.И. Теоретические основы электрического зондирования с установкой, погруженной в воду // Прикладная геофизика. М.: Гостоптехиздат, 1958.-Вып. 18.-С. 78-102.

132. Тимофеев В.М. Применение электропрофилирования с линейными емкостными антеннами для целей инженерно-геокриологической съемки: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. М., 1979. - 36 с.

133. Тихонов А.Н., Тюркишер Р.И. Влияние слоя переменного сопротивления на ВЭЗ // Изв. АН СССР. Сер. геогр. и геофиз. 1942. - № 5. - С. 24-31.

134. Торицын Б.А. О возможностях определения мощности рыхлых наносов методом ВЭЗ в условиях многолетней мерзлоты // Прикладная геофизика. -М.: Гостоптехиздат, 1964. Вып. 38. - С. 38-46.

135. Трофимов А.В., Семенова Г.В. Геокриологические особенности островной криолитозоны Западной Сибири // Методика и техника геокриологических исследований. Новосибирск, Наука, 1988. - С.

136. Трофимов В.Т., Барда Ю.П., Дубиков Г.И. Криогенное строение и льди-стость многолетнемерзлых пород Западно-Сибирской плиты. М.: Изд-во МГУ, 1980. - 246 с.

137. Трофимов В.Т., Кудрявцев В.Г. Районирование Западно-Сибирской плиты по характеру строения и мощности многолетнемерзлых пород // Инж. геология. 1986. - № 1. - С. 65-70.

138. Тютюнов И.А. Введение в теорию формирования мерзлых пород. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 108 с.

139. Тютюнов И.А. Процессы изменения и преобразования почв и горных пород при отрицательной температуре (криогенез). М.: Изд-во АН СССР, 1960. -144 с.

140. Тютюнов И.А., Нерсосова З.А. Природа миграции воды в грунтах при промерзании и основы физико-химических приемов борьбы с пучением. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 158 с.

141. Устройство для непрерывного электропрофилирования / Смилевец О.Д; Веер. н.-и. и проект.-констр. ин-т по разраб. газопромысл, оборуд. Саратов, 2001. - 6 е.: 3 ил. Деп. в ООО ИРЦ "Газпром" 2001 г., № 1426-гз2001.

142. Филатов В.А. Два метода вычисления кажущегося сопротивления двухслойного геоэлектрического разреза // Геология и геофизика. 1979. - № 7. -С. 135-142.

143. Филатов В.А. Обратная задача электроразведки на постоянном токе для горизонтально-слоистой среды // Геология и геофизика. 1976. - № 8. - С. 113119.

144. Фомина В.И. Учет влияния вертикальных и наклонных поверхностей раздела при интерпретации электрических зондирований // Прикладная геофизика. М., 1958. - Вып. 20. - С. 60-65.

145. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. М. - Л.: Изд. и 2-я тип. Изд-во АН СССР в Мск., 1945. - 424 с.

146. Фрич Ф. Электрические измерения в трехмерных проводниках применительно к геоэлектроразведке. М.: Гостоптехиздат, 1963. - 316 с.

147. Фрич Ф. Электроразведка при инженерно-геологических исследованиях в строительстве. М.: Стройиздат, 1965. - 199 с.

148. Хмелевской В.К. Об информационно-статистических приемах интерпретации комплексных геолого-геофизических изысканий // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Геология. 1974. - № 4. - с. 74-80.

149. Хмелевской В.К. Основной курс электроразведки. Ч. III. Электроразведка в комплексе геолого-геофизических исследований. М.: Изд-во МГУ, 1975. -206 с.

150. Хмелевской В.К. Ускоренный способ графических построений и интерпретации кривых электрического зондирования. Москва: ВИЭМС, 1970. - 8 с. - (Сер.: Регион., развед. и промысл, геофизика; № 57.

151. Хмелевской В.К. Экспрессная интерпретация кривых ВЭЗ с помощью одной номограммы-палетки // Развед. геофиз. М., 1987. - № 105. - С. 93-98.

152. Цеков Г.Д. Методика расчета многослойных кривых вертикального электрического зондирования для случая, когда подстилающая среда представлена породами очень высокого и очень низкого сопротивления: Дис. Фонды ВНИИГеофизика.

153. Цеков Г.Д. Методика расчета многослойных кривых электрического зондирования. М.: Гостоптехиздат, 1957/ - 82 с.

154. Цытович Н.А. Мерзлые горные породы (их роль в природе и жизни человека). М.: Знание, 1961. - 32 е.: ил.

155. Цытович Н.А. Методические рекомендации по исследованию осадок оттаивающих грунтов. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 55 е.: ил.

156. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высш. шк., 1983. - 288 е.: ил.

157. Четырехслойные палетки электрического зондирования. ГП и палетки НК и

158. ГВК. М.: Госгеолтехиздат, 1958. - 36 с.

159. Шемшурин В.А., Башкатов Д.Н. Методические указания по проведению ускоренной инженерно-геологической разведки (геофизическими методами и скоростным бурением). М., Недра, 1966. - 46 с. - (Тр. ин-та / ВСЕГИН-ГЕО).

160. Шкабарня Н.Г., Кияшко Г.А. Оценка влияния рельефа местности в методах вертикального электрического зондирования. // Геол. и геофиз. 1990. -№ 3. - С. 134-139.

161. Шкабарня Н.Г., Куничкина Т.Е. О применении интегрального преобразования Ханкеля для интерпретации кривых вертикального электрического зондирования // Уч. зап. Пермского ун-та. Пермь, 1965. - № 127. - С.

162. Электроразведка: Справочник геофизика. М.: Недра, 1979. - 518 с.

163. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка. М.: Недра, 1974. - 374 с.

164. Якупов B.C. Определение мощности современных рыхлых отложений методом ВЭЗ в районах с низкой температурой многолетнемерзлых пород. -М.: Изд-во АН СССР, 1959. 42-64 с. - (Тр. ин-та / Мерзлотоведения АН СССР; Т. XV).

165. Якупов B.C. Электропроводность и геоэлектрический разрез мерзлых толщ. -М.: Наука, 1968.- 179 с.

166. Ященко З.Г., Есаков И.С. О применении электроразведки для изучения упругих свойств горных пород // Разведочная и промысловая геофизика. М., 1959.-№33.-С. 73-82.

167. Banerjec S., Sangupta B.I., Pal В.P. Apparent resistivity of multilagered earth with a layer haviny exponentiality arying conductivity // Geophys. Prospect. -1980. 28,1 3. - P. 435-452.

168. Dai Dingxuan, Ding Jin; Nutan yn Nuatan. Geophys and Geochem. Explor. -1995,- 19. №5. p. 385-390.

169. Guerin R., Meheni W., Rakotondrasoa G. Interpretation of sliusram conductivity mapping in near sufface geophysics: using of single parameter bitting with ID model // Geophys. Prospect. 1996. - 44. № 2. p. 233-249.

170. Frasheri Alfred. Interpretation problems of electric sounding and profiling in regions of complicated geology and rugged terrain // Geofir. korl. 1993. - 38, № 1. - C. 55-66. - Англ.; ред. венг. рус.

171. Holstein H., Lewis T.P., Wilkinson J.W., Hockley G.G. // Layered interpretation of broad spectrum resitivity data / Geophys. j. 1990. - 101, № 1. - C. 267. -Англ.

172. Karous M.R. Double profiling method. Univ. Ouln. Dep. geophys. Contrib., 1977, №87, 1-11.

173. Krylov Sergey., Bobrov Nikita. Electromagnetic probing of perma brost and frequency dispersion of conductiviry // 58th EAGE Conf. and Techn. Exhil. Amsterdam/ 3-7 June 1996: Extend, abstr. book. Vol. 1 re. st. 1996. - C.P024.

174. Kumar R., Chavdary M.Y.R. Effect of vertical contact on Wenner resistivity sounding // Geophys. Prospect. 1977. - 25, № 3. - P. 471-480.

175. Lagabrielte R., Chevalier V. Prospection electrique par courant continu en site aquatique. // Bull, liais. Lab. ponts et chaussees. 1991. - № 171. - P. 57-62, 137, 139, 141, 143.

176. Mallick K., Iains S.C. Resistivity sounding on a layered transtional earth // Geophys. Prospect. 1979. - 27, № 4. - P. 869-875.

177. Michel Clevalier, Alain Jolivet; Dispositif de terrain propre an deplace-ment d'electrodes multiples a contact continu avec le sol.: GALLIGEE. № 9014391; Bull. 92/20.

178. Modin Igor N., Bolshakov Dmitry K. Voncontact resistivity measurements // 58th EAGE Conf. and Techn. Exhil., Amsterdam. 3-7 June, 1996: Extend abstr. book. Vol 1. ze. sb. 1996. - с. P051.

179. Raiche A.P., Jupp D.L.B., Rutter H., Voroff K. The jointuse of coincident loop transient electromagnetic and Schlumberger sounding to resolue layered structures // Geophysics. 1985. - 50, № 10. - P. 1618-1628.

180. Rathoz O.S., Rathoz H.S. a slope method of determining absolute resistivity for schulumberger electrode configuration // Pure and Appl. Geophys. 1970. - № 5. - P. 54-66.

181. Rowland L.O. Soil surveys important in finding best route for arctic gas line // Pipeline and Gas. I. 1978. - 205, № 11. - P. 63-65.

182. Sinha Ajit K. A theoretical study of electromagnetic probing of permafrost terrain// Com. I Earth Sci. 1977. - 14, № 10. - P. 2388-2400.

183. Sravaniec Edward. Descending and ascending methods in interpreting vesistivity soundings // Acta geophys. pol. 1978. - 26, № 2. - P. 89-104.

184. Zagorac Zeljko. Now to reduce the surface inhomogeneity effects in resistivity soundings // Rud. geol. - naft. zb / Svenciliste Zagrebn. - 1989. - № 1 - C. 159163. - Англ.; ред. серб.-хорв.