Table of Contents
הגידול צריך למעקב
מאגרים לא קונבנציונליים, כולל גז פצלי, שמן חזק, ותצורות מתאן פחם, עיצבו מחדש את ייצור האנרגיה העולמית במהלך שני העשורים האחרונים.משאבים אלה מופקים באמצעות טכניקות כגון קידוח אופקי ופירוק הידראולי, אשר פותחים הידרוקרבנים מסלע נמוך של יכולת הגנה יעילה, בעוד שפעולות אלה מעוררות שינויים בלחץ תת-קרקעי שיכול להפיץ את פני השטח, ולכן גורם לתנועות הגנה מפני השטח, אפילו לפירוק של לחץ חיצוני.
טכניקות מבוססות לוויין הופיעו ככלי היעיל ביותר עבור רחבת-שטח, פיקוח גבוה-חשיבות.הם מספקים כיסוי סינפטי של אגן שלם, להתגבר על מגבלות גישה בשטח מרוחק או מחוספס, ולספק מדידות חוזרות על המרווחים החל מימים עד שבועות. מאמר זה חוקר את שיטות הלוויין העיקריות המשמשות למעקב אחר עיוות משטחים בלתי קונבנציונאליים, ביקורות על החוזקות שלהם ודן כיצד חיישנים מבוססים על חיישנים יכולים ליצור לוויינים.
הבנה של עיוותים בהגדרות לא קונבנציונליות
(הופנה מהדףים לא קונבנציונליים) עולה ממספר מנגנונים.הנפוצים ביותר הם (FLT:0) התרחבות פוליאוליסטית ו-FLT:1 - שינויים בלחץ הנקבובי הנגרמים על ידי הזרקת נוזל (הכולל אותות של נוזל או פסולת) או ירידה של נוזל (לאחר ייצור בסופו של דבר עולה לחץ, מדמית הסלע מתרחבת ומשטח עשוי לרומם על ידי סנטימטרים; כאשר הם עלולים להזיזו את ההשפעות של כדור הארץ; 2.
גודל עיוות אופייני באגן לא קונבנציונלי טווח מכמה מ"מ למספר סנטימטרים בשנה.לדוגמה, באגן Permian (Texas / New Mexico), שיעורי תת-קרקעי של 2-5 ס"מ / yr נצפו על פני שדות ייצור שמן, חלקית בשל נסיגה מי הקרקע וחלק בשל קומפקטיות.
הבנת מנגנוני עיוות אלה היא קריטית: תת-קרקעיה יכול להזיק היטב לשקיות, צינורות, כבישים ובניינים; הרמת הרים יכולה להצביע על אזורים מדוכאים שעלולים להוות סיכונים מפוצץ. ניטור רציף באמצעות טכניקות לוויין מאפשר למפעילים ול הרגולטורים לזהות אנמונים מוקדם ולהתאים את קצב ההזרקה או ייצור בהתאם.
טכניקות מבוססות לוויין
InSAR - Interferometric Synthetic Aperture Radar
(ב) היא טכניקת הלווין הנפוצה ביותר למדידת עקירת קרקע בקנה מידה מילימטר.זה עובד על ידי השוואת שלב אותות מכ"ם שחזרו משטח כדור הארץ בשתיים או יותר תמונות שנרכשו בזמנים שונים.הבדל שלב, כאשר מעובד, מניב מפה של תנועה קרקעית לאורך קו הראייה של הלוויין (InSAR) שיטות עיבוד כוללות שיטות עיבוד:0rsis intrasocirulence) ו-Supnbnbsp; (Fercy) (Fset) משקף גם את הדיוק (Fstulation) (Ferometer-Ferometer) (Fset) (FIRSTR2, CIR) (RIRSTFIRST) (R2, CIRST) (RIR) של קיבולת שטח של קיבולת שטח של ⁇ d) (RIRST) של ⁇ d) (R2 (RIRST) של קיבולת שטח של קיבולת שטח של קיבולת שטח של ⁇ ) של קיבולת שטח של קיבולת שטח של קיבולת שטח של קיבולת שטח של קיבולת שטח של ⁇ (R2 (R2 (RIRST) של קיבולת שטח של קיבולת שטח של קיבולת שטח של קיבולת שטח של קיבולת
[ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]]], [ה]], [ה]], [ה]]]ה'[ה']'[ה]'[ה]'[ה]'[ה']'[ה']'[ה']''']'[ה']']'[ה''']'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
מערכת ניווט גלובלית - Globalניווט Satellite System
GNSS משתמשת ברשת של מקלטים קרקעיים כדי לחשב עמדות מדויקות על ידי סימולציות אותות ממספר קבוצות לווינים (GPS, GLONASS, גלילאו, BeiDou) בהקשר של ניטור מאגר, תחנות GNSS קבועות מספקות נתונים קבועים, בזמן אמת עם דיוק ברמת מילימטר במרכיבים האופקיים והארכיים.
GNSS משלימה את InSAR על ידי מתן נקודות התייחסות מוחלטות, המאפשר תיקון שגיאות מסלול ואטמוספריות בנתונים מכ"ם.באגן כגון תת-הבסיס של מערך ה-GNSN הדחוס (למשל, 10-20 תחנות ל-100 ק"מ2) עזרו להפריד בין אזורים אזוריים מסימנים מקומיים המושרה על ידי הזריקה.
צילום: Optical Satellite Imagery
חיישנים אופטיים על לווינים כמו FLT:0 לנדsat-8/99FLT:1, FLT:2Sentinel-2Sentinel-2Sentinel-2FLT 3, ו-FLT:4View-3FOVA:5 יכול לזהות תנועה קרקעית אופקית באמצעות מעקב או תמונה דיגיטלית (DIC) טכניקות השוואת תמונות גבוהות שנרכשו בזמנים שונים, לזהות אלגוריתמים כגון תנועות מפוסלות.
ניטור אופטי מוגבל על ידי כיסוי ענן ואת הצורך תכונות משטח ייחודי (טקסטורה, מבנים) עבור מתאם.שערי זיהוי אופקי טיפוסי הם סביב 1-2 מ ' עבור חיישנים לטווח בינוני ו 10-20 ס"מ עבור תמונות ברזולוציה גבוהה מאוד, אשר פחות מדויק מאשר InSAR. עם זאת, נתונים אופטיים יכולים למלא פערים שבהם coerreence הוא עני, כגון אזורים מוצפים או חולני, מאפשר שילוב של שיטות אופטית של 3DUS.
יתרונות מרכזיים של ניטור לווין
טכניקות מבוססות לוויין מציעות הטבות טרנספורמטיביות על ניטור מבוסס קרקע מסורתית (למשל, מטומטרים, אישורי GPS, extensometers):
- (FLT:0Wide-area כיסוי: FLT:1) תמונה לוויין אחת יכולה לכסות מאות עד אלפי קילומטרים רבועים, מה שמאפשר הערכות בקנה מידה אחידות שיהיה יקר ללא הגבלה עם סקרי קרקע.
- (FLT:0) High Space resolution:FLT:1 SAR SAR מודרני לספק גודל פיקסל של 1-20 מ', המאפשר זיהוי של עיוות בקנה מידה של כריות טובות, בארות הזריקה, צינורות.
- (FLT:0) ,Frequent revisits: stinel 1 רוכש נתונים ברחבי העולם כל 6-12 ימים, וקונסטלציה פרטית מכוונים לזמנים יוםיים או תת-מדיניים. צפיפות זו היא קריטית ללכידת שינויים בלחץ מהיר במהלך ההשלמה.
- (FLT:0) פעולה לא פולשנית: FLT:1 אין צורך בציוד קרקע מעבר ללווין; זה מסיר הגבלות גישה על קרקע פרטית, מפחית סיכונים בטיחות, ומונע התערבות עם פעולות.
- (FLT:0) יעילות השימוש:FLT:1hil עבור אזורים גדולים, ניטור לווייני עולה חלק מההתקנה ושמירה על רשתות קרקע צפופות.מספרים של אינפרא-רמ"מ חופשיים (למשל, Sentinel-1), ושירותי עיבוד זמינים באמצעות ספקים מסחריים.
- (FLT:0) ארכיוןים היסטוריים: FLT:1 Satellites אספו נתונים במשך עשרות שנים.לדוגמה, ארכיון לנדסאט חוזר ל-1972, ונתוני SAR מ ERS-1/2 (1991–2011) ו- Envisat (2002–2012) מאפשרים ניתוח רטרוספקטיבי של מגמות עיוות הקשורות לפעולות קודמות.
יתרונות אלה הופכים את טכניקות הלווין לבחירה לסוכנויות רגולטוריות, חברות אנרגיה ויועצים סביבתיים הזקוקים לשעות, נתונים הניתנים להגנה על יציבות פני השטח.
מחקרים ויישומים
אגן פרסאני, טקסס/ניו מקסיקו
אגן Permian הוא אחד המשחקים הבלתי קונבנציונליים ביותר בעולם. חוקרים מ- FLT:0SMUFLT 1 ו-FLT:2UT אוסטיןFLT:3 השתמשו ב-InSAR כדי למפות את שיעור התחזיות מעל 5 ס"מ / yr ב-Contar-Reducationives, ומפחיתים את רמות המחקר של ALT21, תוך כדי משקעים גבוהים של מים המיוצרים על ידי הסרת חומרים אלה.
מרסלוס שיל, פנסילבניה
ב- מרסללוס, ניטור לווייני גילה את התרומם של עד 2 ס"מ על אזורים שבהם היו כמויות גדולות של נוזל שבירה מוזרק.המעלה היא חולפת, תוך חלוף חודשים כנוזלים שאינם מתפוגגים, אך היקף המרחבי שלו יכול לעלות על 5 ק"מ מבארות הזריקה.
תצורת בקנקן, צפון דקוטה
המחזה הבאקוקן חווה סיסמיתות מושרה הקשורה הן לשבר הידראולי והן לפסולת מים.נתוני אינטאר שימשו לזיהוי של מאחזים קו-פוליטיים קטנים (כמה מ"מ) על תקלות שלא ממפותחות בעבר, שיפור ההערכות הסיסמית'יות.במקרה אחד בולט, רצף של רעידות אדמה בגודל 3–4 באזור פורט בלקודד היה לפני תקופה של אותות סטיים נוספים, אשר יכלו לספק רעידות אדמה.
גבולות ואתגרים
למרות הכוח, לטכניקות לוויין יש מגבלות מהותיות:
- (FLT:0) ממצאים אטמוספירפריים: FLT:1 מים פנויים, לחץ וריאציות טמפרטורה בטרופיספרה לגרום לעיכובים שלב שיכולים להסוות או לחקות אותות עיוות. תיקונים מתקדמים באמצעות מודלים גלובליים (למשל, ERA5) או שיטות ספקטרום מפוצל (Sentinel-1S TopS) אך אינם מבטלים שגיאות אלה.
- (FLT:0 ,Temporal Designrelation: FLT:1 in vegetated, חקלאי או חולי, מכ"ם מתפזר תכונות להשתנות במהירות בין רכישות, degrading coherence ולמנוע מדידה של שלב.
- (FLT:0)Line-of-sight ambiguity:cioFLT:1 , InSAR מודד רק את הרכיב של התנועה לאורך הכיוון של הלוויינים.בתחומים של שטח תלול או עיוות מורכב, זה יכול להוביל לתחתית או אי-התערבות.שלב עלייה וירידה העוברים עובר נכנעים מזרחה ולמעלה מרכיבים מערבים, אך צפון-דרום-דרום-דרום-דרום-דרום-דרום-מרודן נשאר במידה רבה ללא נתונים נוספים.
- (FLT:0) תוצאות מורכבות:FLT:1Building מפות קידוד באיכות גבוהה דורש מומחיות בעיבוד מכ"ם, שלב ללא נפיחות, וסינון מרחבי. בעוד שירותים מסחריים יש משלוח פשוט, הניתוח הבסיסי נשאר רגיש אפשרויות פרמטר ושליטה איכות.
- (FLT:0Ground Truth Demand: (FLT:1 InSAR) הוא יחסי מטבעו – הוא מודד את העיוות ביחס לנקודת ההתייחסות או זמן ההתייחסות.ללא GNSS או סקרים מדרגים, מיקום מוחלט וסחף ארוך טווח לא ניתן לאמת.
הבנת מגבלות אלה היא חיונית לתכנון יישומים ולפרשנות של תוצאות.
הובלת לוויין ו ניטור קרקעי
היתרון המקסימלי מושג כאשר נתונים של לוויין משולבים עם חיישנים מבוססי קרקע ומודלים של מאגר.מסגרת משולבת טיפוסית כוללת:
- (FLT:0) תחנות גנו-סלאר:1 במיקומים מרכזיים (עמודים טובים, מעברי תקלות, תשתיות רגישות) לספק התייחסות מוחלטת ועיוותים ברזולוציה גבוהה.
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) [15] רשתות סוציאליזם:0) ,1:1, כדי לתאם אירועים עם פעילות מיקרו-סיסטמית ולזהות נקודות ניכור פוטנציאליות לרעידות אדמה גדולות יותר.
- (FLT:0) Reservoir סימולציה מודלים מודל FLT:1ir אשר משתמשים בלחץ, טמפרטורה ונתוני נפח נוזל לחזות עיוות הצפוי, נגדם ניתן להשוות תצפיות לוויין לגילוי אנומלי.
- (FLT:0) אלגוריתמי למידת Machine LearningאלגוריתמיםFLT:1 ששילוב סדרת זמן לוויינית עם קלטות אחרות לחיזוי מגמות עיוות ומפעילי התראה כדי להתעלות על סף.
כמה מפעילי באגן Permian ו Appalachian אימצו מערכות משולבות כאלה, השגת זמן אמת או ליד-real-Time deformation ניטור. גישה זו לא רק משפרת את הבטיחות אלא גם משפרת את היעילות התפעולית על ידי אופטימיזציה של לוחות הזמנים של הזריקה וצמצום זמן השבתה מעיוותים מיותרים.
כיוונים עתידיים
העשור הבא יראה התקדמות מהירה ב ניטור של מאגרים מבוססי לווייני:
- [ה]המשימה של לווייניים חדשים: [ה]ה-הרש"ל [ה]:2 [הרש"פ]: [המשימה החדשה] של לוויינים חדשים: 2024] תספק נתונים SAR גלובליים, כפולים (L-band ו-S-S-band) ב-12 ימים חוזרים, עם חדירה משופרת באמצעות צמחייה ושלג שלג.
- (FLT:0) קבוצות קבוצות קבוצות כוכבים:FLT:1eurs כמו IC ⁇ , Capella Space, Satellogic הם פריסת לווייני SAR קטנים עם יכולות מילואים יומיות ו-0.5 מ"ר החלטה, קבוצות אלה יכולים ללכוד אירועים עיוות מהיר (למשל, במהלך שלבים הידראוליים) כי מערכות נוכחיות מפספסות.
- (FLT:0) עיבוד בזמן אמת: 1FLT:1 פלטפורמות עיבוד מבוססות ענן (למשל, Google Earth Engine, Amazon Web Services) מאפשרות כעת לדור ה-InSAR של זמן קצר, המאפשר התראות אוטומטיות כאשר עיוות עולה על סף מוגדר מראש.
- (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית: מודלים של למידת מכונות 1 (FLT:1) אשר הוכשרו על נתונים גדולים של עיוותים יכולים באופן אוטומטי לסווג דפוסים של עיוות (למשל, הזרקת המושרה לעומת קומפקטיות) ולנבא תנועות עתידיות המבוססות על נתוני ייצור וגאולוגיה.
- (FLT:0) מסולטי-סנסטור היתוך: אנדרל 1 (שלב אינטאר, GNSS, תמונות אופטיות, ו- LiDAR מבוסס מזל"ט יניבו שדות של 3D רפורמציה עם דיוק חסר תקדים וכיסוי מרחבי.
כמו טכנולוגיות אלה בוגר, ניטור לווייני יהיה מרכיב סטנדרטי של ניהול מאגר, כמו סקרים סיסמיים ועידוד הייצור הם היום. Regulators, הם גם יותר מניפולטיבי ניטור מבוסס לווייני כחלק מהערכות השפעה סביבתית ותנאי היתר.
מסקנה
טכניקות מבוססות לוויין - במיוחד InSAR, GNSS ודימויים אופטיים - מספקים כלים חיוניים לניטור פני השטח של המאגרים שאינם קונבנציונליים.הם מציעים רחב-שטח, גבוה-בינוני, מדידות תכופים שיכולים לזהות תנועות קרקעיות עדין הקשורות לפירוק הידראולי, פליטת מים פסולת, וייצור.