Сибирские ученые разработали технологию оперативного мониторинга таяния мерзлоты, отличную от «традиционной»

Мерзлота. Фото: Андриан Колотилин / GeoPhoto

Исследователи из Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) им. А. А. Трофимука СО РАН разработали новый метод оперативного мониторинга вечной мерзлоты: он даст возможность быстро реагировать на деградацию мёрзлых грунтов, связанную с изменением климата, что позволит снижать риски разрушений инфраструктурных объектов, возведенных или проектируемых на мерзлоте. Об этом сообщает портал «Наука в Сибири».

По словам авторов исследования, в настоящее время мониторинг температурных процессов в мёрзлом грунте проводится с помощью бурения скважин и размещения в них температурных датчиков – именно такой способ предполагается государственной программой по мониторингу мерзлоты в стране, о чем часто пишет GoArctic. Но разработчики отметили у «существенный минус» традиционного метода: тепловые колебания достигают сенсора температурного датчика довольно медленно, что затрудняет быстрое получение информации. Поэтому предложена новая технология оперативного мониторинга.

Суть идеи состоит в следующем: в мерзлоте бурятся неглубокие пары скважин глубиной от нескольких до десятков метров, куда устанавливаются чувствительные датчики с генераторами, при этом в одной скважине устанавливается набор передатчиков, а в другой – приемников. Таким образом обеспечивается сканирование пространства между двумя скважинами, что позволяет точно определить происходящие в нём изменения. Метод позволяет следить за состоянием мерзлых грунтов в режиме реального времени. Старший научный сотрудник ИНГГ СО РАН, кандидат технических наук Игорь Михайлов уточняет: к примеру, между двумя скважинами находится мёрзлый грунт, который постепенно начинает таять. Используя специальное оборудование, можно отследить изменение электрического сопротивления этого грунта, и – по мере увеличения температуры – его сопротивление уменьшается пропорционально степени протаивания. Помимо этого, возможен вариант размещения генератора на поверхности, когда «просвечивается» зона между источником сигнала и подземными датчиками. Сигнал подается короткими электромагнитными импульсами, а реакция фиксируется приборами.

Специальные компьютерные программы выдают наглядные графики и карты распределения электрического сопротивления мёрзлых грунтов при мониторинге – это даёт возможность оперативно фиксировать зоны риска и принимать решения о необходимых действиях. К примеру, если здание или другое сооружение становится небезопасным для эксплуатации, рекомендуется срочная эвакуация людей или реконструкция объекта. Ученые предлагают передавать собираемые данные профильным специалистам дистанционно – например, через GPS или мобильные сети.

Игорь Михайлов отмечает, что первоначально идея межскважинного просвечивания возникла в нефтяной отрасли – с его помощью следили за изменениями насыщенности породы нефтью и контролировали движение жидкости в пластах. Исследования велись с применением катушек индуктивности. Геофизические приборы с катушками опускались в соседние скважины и использовались для определения границ движения углеводородов и воды в межскважинном пространстве.

Ученые ИНГГ СО РАН впервые предложили применение импульсных сигналов в области мониторинга мерзлых грунтов с помощью стационарно расположенных в скважинах источников и приемников. Сейчас специалисты проводят практические испытания метода.