Диэлектрическая спектроскопия и дистанционная диагностика почвенного покрова и горных пород в радиоволновом диапазоне частот
Физический семинар
| Когда |
2013-05-22 c 13:30 по 14:30 |
|---|---|
| Где | Конференц-зал главного корпуса |
| Участники |
Докладчик: член-корр. РАН Миронов В.Л. Руководители семинара: академик Шабанов В.Ф. д.ф.м.н., проф. Игнатченко В.А. д.ф.м.н., проф. Петраковский Г.А. |
| Добавить событие в календарь |
vCal (Windows, Linux)
iCal (Mac OS X)
|
Тезисы доклада
Обсуждаются физические основы диэлектрической спектроскопии талых и мерзлых почв, грунтов и горных пород в диапазоне частот и температур от 0,3 до 26 ГГц и от -30 до +60ºС, соответственно. Рассматривается применение созданных спектроскопических диэлектрических моделей талых и мерзлых почв и грунтов для радиозондирования геофизических характеристик почвенного покрова и слоистой структуры нефтегазового коллектора.
Создана установка для измерения комплексной диэлектрической проницаемости дисперсных материалов в диапазоне частот от 0,1 Мгц до 20 ГГц на основе использования коаксиальных ячеек и измерительного конденсатора. Разработан способ идентификации индивидуальных типов почвенной воды и измерения их относительного содержания в почве и спектров комплексной диэлектрической проницаемости.
На основе данных диэлектрических измерений создана спектроскопическая термодинамическая модель комплексной диэлектрической проницаемости талых и мерзлых почв, в которой применяются физические законы, параметры этих законов могут быть определены экспериментально. В число параметров входят содержание глинистой фракции, плотность сухого сложения, максимальное содержание связанной и пленочной типов почвенной воды, низкочастотный и высокочастотный пределы диэлектрической проницаемости, время релаксации, ионная проводимость, температурный коэффициент объемного расширения, энергия релаксации, энтропия релаксации и удельный коэффициента приращения ионной проводимости для всех типов почвенной воды.
Разработана новая концепция фазовых переходов воды в талых и мерзлых дисперсных материалах. В отличие от существующих в геокриологии представлений, установлено, что отдельные типы почвенной воды испытывают существенные собственные фазовые превращения, и наблюдается перенос массы между ними. С учетом этих явлений впервые объяснена физическая природа гистерезиса фазовых переходов влажных дисперсных материалов.
Показано, что применение созданной диэлектрической модели влажных почв в алгоритмах обработки данных позволяет решать принципиально новые задачи радарного и радиотеплового зондирования поверхности суши и слоистой структуры нефтегазового коллектора. В частности, созданная диэлектрическая модель для талых почв используется в алгоритмах обработки данных космического аппарата SMOS Европейского космического агентства для восстановления влажности почвенного покрова по данным радиотеплового зондирования Земли с рекордно малой погрешностью. Впервые предложены и экспериментально обоснованы алгоритмы радиотеплового и радиолокационного зондирования влажности и температуры в деятельном слое арктической тундровой почвы в периоды талого состояния, замерзания и оттаивания.
Созданы физические основы георадарного скважинного зондирования слоистой структуры нефтегазового коллектора с применением наносекундных электромагнитных импульсов. В результате математического моделирования и проведенных на тестовых стендах измерений проведены оценки, предельной дальности и ошибки определения расстояния от скважинного зонда до водонефтяного контакта в осадочных породах нефтегазового коллектора. На этой основе разработан компьютерного макет сверхширокополосного электромагнитного зонда, который позволяет оценивать предельную дальность зондирования и погрешность определения расстояния от оси зонда до центра прослойки водонефтяного контакта при заданных петрофизических характеристиках сред коллектора, частотном спектре зондирующего импульса, геометрических размеров зонда и скважины.