П.Ю. Щадин
ОАО «Енисейгеофизика»
Г. Красноярск
Геофизика - одна из самых наукоемких областей в недропользовании. Изучение глубин земли требует высокотехнологичных методов, а результаты сейсморазведки обрабатываются на мощных компьютерах, использующих сложнейшее программное обеспечение. Поиск нефтегазовых месторождений становится с каждым годом все более трудным делом, геофизика должна непрерывно совершенствоваться - здесь требуются все новые и новые технические решения. И весьма показательно, что одна из инноваций родилась и была внедрена в производство геофизиками Красноярского края. Это - электромагнитный импульсный источник сейсмических волн «Енисей». Уникальное оборудование, созданное сибиряками, не имеет аналогов в мировой практике и поэтому привлекает внимание специалистов всего мира - из США, Ирана, из Европы, Индии и Малайзии едут в Красноярск представители геофизических компаний, чтобы ознакомиться с инновационной технологией. Причина интереса не только в экологических достоинствах невзрывной сейсморазведки, которую можно вести с помощью «Енисея», но также и в необычности самой технологии электромагнитного удара.
Более тридцати лет назад в поселке Бор, где базировалась Борская геофизическая экспедиция, входящая в ПГО «Енисейгеофизика», впервые был изготовлен первый образец импульсного сейсмического источника, основанный на электродинамическом принципе. В октябре 1979 года в соответствии с приказом Министерства геологии РСФСР в составе производственного геофизического объединения организована Минусинская опытно-методическая экспедиция, в задачи которой входили создание собственного производства для выпуска этого нестандартного геофизического оборудования, а также внедрение в практику сейсморазведки невзрывных источников, которые получили имя «Енисей». В течение короткого времени недалеко от г. Минусинска были построены корпуса с цехами по производству импульсных источников, а уже в 1981 году начались работы по сборке и монтажу первых опытных образцов.
В создании и совершенствовании электромагнитных источников принимали участие ученые Харьковского политехнического института и Тольяттинского политехнического института. Специалисты по импульсной электромагнитной технике, ранее создававшие оборудование для ускорителей элементарных частиц, теперь конструировали узлы и рассчитывали схемы для новейшего геофизического оборудования.
В период с 80-90-х годов ХХ века опытное производство выпускало шесть моделей невзрывных источников, которые с успехом применялись в самых разнообразных климатических условиях, от районов Крайнего Севера до зон южных пустынь. Новая техника вступила в конкуренцию с традиционными способами создания упругих волн - взрывным (опасным и экологически вредным) и невзрывным вибрационным, когда используются гидравлические вибраторы
В чем же особенность и уникальность этого оборудования? Основным силовым элементом источников сейсмических волн ряда «Енисей» является электромагнит, якорь которого через элементы конструкции опирается на жесткую плиту, установленную на грунт. Эта плита служит излучателем сейсмических колебаний. Индуктор электромагнита закреплен на пригрузе, который перемещается по вертикали между опорной плитой и якорем. Конструктивно излучатель может быть оформлен как днище санного полоза (санный электромагнитный источник «Енисей-СЭМ») или как элемент опорной плиты - несколько таких опор крепятся на колесное шасси грузовой машины (колесный электромагнитный источник «Енисей-КЭМ»).
Обмотка возбуждения индуктора электромагнита соединена через тиристор с батареей конденсаторов, питаемых через зарядное устройство от автономного источника электроэнергии, например от асинхронного генератора, установленного на валу отбора мощности коробки передач трактора или автомобиля. Между якорем и индуктором электромагнита имеется зазор порядка 3-10 мм, конкретная величина которого обосновывается расчетами с вводом ряда упрощений или выбирается экспериментально для конкретных сейсмологических условий и грунтов. При прохождении через обмотку импульса тока длительностью 2-3 миллисекунды, с максимальными значениями до 5-10 килоампер, между якорем и индуктором действует электромагнитная сила. Под действием электромагнитной силы пригруз источника начинает движение с нарастающим ускорением, достигающим через 2-3 миллисекунды величины в 10-40 g. Встречное относительно индуктора движение якоря имеет более сложный характер, так как он опирается на плиту излучателя, а последняя на грунт.
Таким образом, следствием обратного движения пригруза, в т.ч. якоря и индуктора, становится ударный импульс, согласованный с упругими свойствами грунта. В результате такого удара упругая волна уходит на многокилометровую глубину, где отражается от подземных слоев и возвращается назад, неся информацию о строении глубин. Отраженная волна улавливается системой геофонов, данные обрабатываются, расшифровываются и интерпретируются. В этом и состоит суть сейсморазведки - изучив строение недр, геологи делают обоснованные прогнозы о залегании нефти и газа в недрах земли.
В Восточной Сибири строение глубин оказалось особо сложным, поэтому и была разработана новая техника, позволяющая преодолевать обнаруженные препятствия. Уникальные электромагнитные источники «Енисей», изобретенные и внедренные в Восточной Сибири, стали новым словом в сейсморазведке, поскольку по многим параметрам оказались удобнее и лучше традиционных взрывных и невзрывных технологий. В 80-е годы и в начале 90-х источники «Енисей» активно закупались отечественными геофизическими предприятиями - в короткие сроки удалось охватить почти 25% рынка. Но экономические сложности, связанные с реформами и сворачиванием геофизической деятельности в стране, затормозили прогресс технологии.
Тем не менее, не смотря на значительный перерыв в развитии производства источников «Енисей», сегодня завод в г. Минусинске успешно развивается. С каждым годом специалистами ОАО «Енисейгеофизика» вводятся в производство новые модификации источников, совершенствуется элементная база и улучшается их дизайн. На сегодняшнем этапе эволюционного развития источников «Енисей» наиболее важной задачей является разработка систем управления и контроля за работой источников, встраивание их в современную технологию производства сейсморазведочных работ с их высокой насыщенностью интеллектуальным оборудованием.
Во всем мире велик интерес к новой технологии невзрывной сейсморазведки. Этому способствуют три фактора: наличие большого числа зон, где по географическим и геологическим условиям, использование импульсных источников сейсмических колебаний оказывается наиболее предпочтительным; повышение экологических требований к сейсморазведке, при которых применение невзрывной технологии - наиболее приемлемый вариант; необходимость ухода от использования взрывчатых материалов по соображениям безопасности, когда использование альтернативных технологий неизбежно.
Инновационной технологией, которую предлагает ОАО «Енисейгеофизика», интересуются зарубежные фирмы, представители которых приезжают на наше предприятие. Можно назвать такие компании, как INTEGRITY GEOSCIENCES PVT. LTD (Индия), «Fairfield» (США) PETRONAS Carigali (Малайзия), Petroleum Geo-Services (США), Oil Exploration Operation Co. (Иран).
В июне-июле 2009 года проходили интенсивные деловые контакты ОАО «Енисейгеофизика» с делегациями иранских нефтяных и сейсморазведочных компаний. Сначала, в июне в Красноярск приехали посланцы крупнейшей частной иранской геологоразведочной компании «Oil Exploration Operation Co.», чтобы проконтролировать закупку четырех электромагнитных импульсных источников «Енисей КЭМ».
Иранские коллеги дали интервью красноярскому ТВ (программа «Ресурс»), а также совершили поездку на завод «Геотехноцентр», где изготавливают электромагнитные источники сейсмических колебаний. Их особенно заинтересовал источник «ВЭМ», предназначенный для работы в транзитных зонах, где суша граничит с водой. Это обусловлено тем, что иранские сейсморазведчики ведут много работ вдоль побережья Каспия, которое отличается мелководьем. Иранских гостей впечатлил источник «Енисей-ВЭМ», одна из модификаций которого как раз находилась на испытательном стенде.
Потом гости из Красноярска отправились в Узбекистан, куда вслед за ними улетели и четыре «КЭМа», закупленные для работы в Средней Азии, где иранские геофизики действуют по контракту. После окончания контракта, импульсные источники отправятся в Иран или в Сирию, где «Oil Exploration Operation Co.» также ведет геофизические работы.
Вскоре по следам частной компании в Красноярск прибыли специалисты крупнейшей государственной нефтяной компании National Iranian Oil Company (NIOC). Соответствующее сервисное подразделение этого нефтяного гиганта сориентировано на работу с сибирскими геофизиками.
Для начала гости совершили поездку на р. Бирюсу, где водные электромагнитные источники «Енисей-ВЭМ» эксплуатируются в рабочем режиме в ходе выполнения заказа Богучанской геофизической экспедицией. Затем состоялись продуктивные переговоры в офисе ОАО «Енисейгеофизика». Гости живо интересовались конструкцией и возможностями электромагнитного источника - наша уникальная техника для персидских гостей оказалась в новинку. В итоге речь пошла об изготовлении нескольких источников, специально приспособленных для условий каспийского мелководья.
Наконец, 27-30 сентября в ОАО «Енисейгеофизика» с деловым визитом побывала делегация из американской компании PGS. Всемирно известная фирма Petroleum Geo-Services (PGS) в 2008-2009 гг. закупила у ОАО «Енисейгеофизика» 30 импульсных источников «Енисей». Американцы устанавливают электромагнитные источники сейсмических волн на свою гусеничную и колесную транспортную базу. Но на этот раз наших партнеров заинтересовали водные импульсники «Енисей» ВЭМ-50. PGS ведет масштабные исследовании в акваториях, поэтому наш ВЭМ-50 вполне может занять достойное место в арсенале американских коллег. Делегация из США, состоявшая из трех человек, побывала на р. Ангаре, где в полевых условиях была проведена показательная демонстрация работы «Енисей» ВЭМ-50. Результаты испытаний удовлетворили американцев, поскольку полученные геофизические результаты оказались вполне презентабельны.
В настоящий момент специалистами ОАО «Енисейгеофизика» начаты масштабные научно-исследовательские и конструкторские работы, направленные на то, чтобы приспособить электромагнитные импульсные источники для работы на Арктическом шельфе. Это откроет перед сибирской инновационной технологией поистине неограниченные перспективы.