Исследование влияния энергомассообменных процессов над углеводородными залежами шельфовых областей на вид теплового поля морской поверхности тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.12 ВАК РФ

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ]1АУК ЦЕНТР АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗЕМЛИ

на правах рукописи

Костюченко Юрий Васильевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭНЕРГОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НАД УГЛЕВОДОРОДНЫМИ ЗАЛЕЖАМИ ШЕЛЬФОВЫХ ОБЛАСТЕЙ НА ВИД ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ.

01.04.12 геофизика Автореферат

."исссртацин на соискание ученой степени кандидата фнзихо-математнческнх наук.

КИЕВ - 1997

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнен» в Центре мрокосмических исследований Земли ИГН HAH Украины.

Научный руководитель: член-корреспондент HAH Украины, доктор геолого-мннералогических наук В.И.Лялько.

Официальные оппоненты:

1. член-корреспондент HAH Украины, доктор физико-математических наук А ДФедоровский

2. кандидат геолого-минералогических наук В.АЦвященко

Ведущая организация: Морской гидрофизический институт HAH Украины, г.Севастополь.

Защита состоится «28 » марта 1997 г. в 14 часов на заседании специализированного ученого совета Д 01.09.03 Центра аэрокосмических исследований Земли HAH Украины, Киев, ул. О.Гончара, 55-6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологических наук НАНУ, Киев, ул. О.Гончара, 55-6.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, кандидат геолого-мипсралогнческих наук

ЛЛ, ~ D.

В.Н.Крат

Общая хяряктернстикл рпботы.'

Актуальность проблемы.

Одним из способов решения проблемы недостатка энергоносителей является изыскание новых путей поиска нефти ^ газа. Разработку методов прямого поиска промышленных скоплений углеводородов, как- одну из наиболее сложных проблем нефтегазовой геологин, следует рассматривать в качестве необходимого условия скорейшего освоения энергетических ресурсов Украины. Однако, решение указанной задачи крайне сложно, его можно достичь лишь на основе внедрения в практику поиска месторождений передовых технологий, повышающих эффективность геологоразведочного процесса. Накопленный за последние два десятилетия в мире опыт показывает, что методы дистанционного зондирования с борта космических аппаратов и авиационных носителей характеризуются высокой эффективностью применения в комплексе геологоразведочных работ. Продолжающийся процесс теоретического и технического совершенствования дистанционных методов позволяет сегодня переходить к решению более сложных задач, выдвигаемых все более усложняющимся процессом геологоразведочных работ. С точки зрения поисков новых запасов энергоносителей, особое значеш« приобретает применение дистанционных методов в исследовании морских акваторий на предмет поиска углеводородных залежей в шельфовык областях, в этом случае основой метода является исследование теплового поля морской поверхности на предмет обнаружения поверхностных температурных аномалий, связанных с углеводородными залежами.

Вопрос о характере аномалий температурного поля морской поверхности, связанных с залежами углеводородов,.наряду с рассмотрением механизмов нх генерации, освещается уже более двадцати лет. Как правило, он рассматривается в отдельном контексте описания формирования температуры поверхности моря и причин ее дифференциации. Кроме того, неоднократно проводились измерения температурных аномалий, как в процессе комплексного - изучения морской поверхности, так и непосредственно пр!гуроченныг к нефтегазопоисковым работам. Наконец, аномалии обнаруживаются при изучении космической информации - например, тепловых снимков с КА ЫОАА. Однако, применение дистанционных методов требует наличия достаточно эффективных информационных признаков, какими в данном случае являются параметры, характеризующие возникающие тепловые аномалии. Таким образом, из требования повышения эффективности информационных признаков следует необходимость издания специфических физико-математических моделей механизмов и процессов, эти признаки формирующих. Становится актуальным построение универсальной общей модели формирования и поведения тепловой аномалии в жидкости, многопараметрической, в виде набора систем формальных уравнений, _ созданной на основе обших гидромеханических и термодинамических представлений, анализе частных решений и эмпирических данных различных исследователей.

Цели н задачи исследования.

Целью настоящего .исследования является рассмотрение задачи о влиянии энергомассообменных процессов над углеводородными залежами шельфовых

областей, происходящих в системе, которая включает в себя исходящие от залежи углеводородные газы и тепло и толщу морской воды, ограниченную снизу слоем донных осадков, а сверху - атмосферой, на поле температур поверхности моря, в контексте использования дистанционных методов исследования морской поверхности.

Достижение этой цели предполагает поэтапное рассмотрение следующих

задач:

- построение физико-математической модели поведения формирующих аномалию процессов;

- получение набора .формальных параметрических решений согласно построенной модели;

- построение замкнутой модели формирования аномалии температуры Морской поверхности над шсльфовыми залежами углеводородов как численного решения формальных уравнений;

- анализ полученной численной модели, который должен включать в себя:

во-первых, необходимые положения практической методики

дистанционного поиска и исследования температурных аномалий морской поверхности, описываемых моделью,

и во-вторых, применение результатов моделирования для обработки и анализа результатов дистанционной съемки.

Научная почизт!.

1. Рассмотрению динамических и тепловых процессов, протекающих в толще морской воды, посвящено много работ. Однако, несмотря на то, что, с

одной стороны, в этих работах с разных позиций рассматриваются различные аспекты решения основных гидродинамических уравнений и их следствия для множеств.-, частных случаев, с другой стороны, вопросы • формирование аномалии в местах углеводородных залежей, как правило, сводятся к описательным моделям или к простейшим стационарным решениям для некоторых частных случаев: Таким образом, научная новизна диссертационной работы заключается, в первую очередь, в методологическом подходе к рассмотрению эисргомассообменннх процессов а рассматриваемой системе (пограничный слой "вода-донные осадки' — ис.чодлшие от г,у]е;:сн углеводородные газы и тепло -- толща морской воды — пограничный слои вода-атмосфера'), как специфически формирующих информативные признаки' областей газопроявлений и рассмотрение поведения аномалии с этой точки зрения.

2. В процессе рассмотрения общей задачи были получены оригинальные аналитические модели: а)формирования поля теплоемкости смеси углеводородных газов при изменении динамических характеристик внешней среды в развитии термодинамических процессов, Ь) решения задачи о нарушении восходящим газо-жндкостным потоком термического слоя на границе раздела 'вода-атмосфера', и с)оценочное аналитическое решение задачи о сносе аномального теплового следа на поверхности моря относительно места газопроявления за счет особенностей динамики жидкой среды.

3. При моделировании процессов диссипации массы и тепла в динамически неоднородной среде, был применен специфический объектно-

ориентированный стохастический подход, что ранее применялось липа дин упрошеппо-формадизозаншлх, обобщенных моделей.

П»л»я:еп!1п, пмногичме ия защиту.

1. Построение непротиворечиво!! п вполне замкнутой физико-математической модели поведения энерюмасспобменных проиессо::, формирующих температурную аномалию поверхности порч над шел'.фо.чичл углеводородными залежами, и построение многопараметрической чпсленн^н модели формирования температурных аномалия.

2. Исхода нз анализа решений и эмпирических данных, полученных различными исследователями [Мошш, Красиикий, (1968); Черноусько, (1971); Бортковский, (1975); Хунджуа, (1977)], построение ряда необходимых положений практической методики дистанционного поиска и исследования темпгратурных аномалий морской поверхности.

3. Применение накопленных в процессе исследования теоретических и методических решений з целях обработки дистанционных тепловых • изображений северо - западной акватории Черного моря, полученных с КА NOAA для поиска областей газопроявлений.

Практическая значимость работы.

Представленная работа является, в первую очередь, теоретическим исследованием, практическую значимость которого оценить достаточно сложно. Однако, оно обретает практически1 ценность как часть комплекса методов прямого поиска скоплений углеводородов на основе азрокосмогеологических исследований. Разработка рассматриваемых методов

в Центре аэрокосмических исследований Земли НАНУ ведется около четырех лет. Полученные результаты свидетельствуют о высоких потенциальных возможностях, еще не реализуемых в полной мере, комплексных дистанционных методик для оптимизации процесса поиска, разведан и разработки месторождений нефти и газа, а также в процессе геоэкологических исследований. Так, на • основе комплексного анализа особенностей расположения и характера температурных поверхностных аномалий, картины развития установленных разрывных нарушений, строения и характера развито! структур Евпаторийская и Праднепровская на северо-западном шельфе Черного моря, были сформулированы рекомендации к оптимизации проведения буровых работ и сделаны выводы о причине получения отрицательных результатов по имеющимся скважинам [Перерва В.М., Лялько В.И., Коспоченко Ю.В. и др., (1995)]. Кроме того, установлены уверенно выделяемые аномалии по некоторым другим структурам - Украинской, Шельфовой, Пиогермной, Биостромной - не охарактеризованным поисковым бурением, которые рекомендованы к постановке поисковых работ.

Оценивая в целом си стояние исследований по разрабатываемой проблеме, перспективы их дальнейшего развития, можно заключить, что полученные практические результаты можно рассматривать как подтверждение научной обоснованности концепций методов и методологии исследований.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из ппедения, трех глав, заключения, списка литерагуры, состоящего из 153 наименований, в том числе 65 раиот зарубежных

авторов, и содержит 135 страниц текста, 2 таблицы и 18 иллюстраций; в качестве приложения приводится текст одной из программ для численного моделирования рассматриваемых процессов. ч

Содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цели и задачи исследования, проводится постановка задачи, рассматривается история и состояние исследований в данной области.

В первой главе рассматриваются теоретические основы решения поставленной задачи. Для этого приводятся основные системы уравнений, описывающих рассматриваемые процессы и их решения, позволяющие впоследствии построить методику расчетов и получить точные численные модели. Также делаются качественные оценки влияния некоторых эффектов, таких как возможный подогрев пограничного слоя 'вода - донные осадки' идущим от залежи теплом; явление влияния сверхадиабатического градиента в придонном слое воды на термодинамические процессы в газо-жидкостной смеси; влияние динамических возмущений малых порядков на движение смеси, и некоторых других, на общую картину распределения и взаимосвязи процессов. Особое внимание уделяется описанию процессов, происходят!« в термическом слое на границе раздела 'вода - атмосфера' и формирующих тепловое поле морской поверхности, как входящих в непосредственную формулировку задачи и прямо влияющих на формирование аномалии; и, кроме того, вопросам, связанным с динамической диссипацией среды, как качественно необходимым для получения корректных решений.

1.В связи с возможностью подогрева донных осадков, пограничного слоя 'вода-донные осадки' и нижних слоев-воды теплом, идущим от залежи, были рассмотрены тепловые и динамические эффекты в системе: верхний слой осадков -- пограничный слой 'вода - донные осадки' -- нижний квазиоднородный слой воды, в рамках стационарной модели Джефриса-Бенар! с учетом возможности придонного течения. Были получены точные -аналитические решения для всех рассмотренных случаев, однако качественный анализ решений показал, что тепловая волна должна затухнуть' еще в толще донных осадков, что согласуется с результатами придонных геотемпературных экспериментов [Артеменко, Маловицкий, (1985)). На этом основании был сделан вывод о том, что данный эффект не может повлиять на общий характер распределения температуры в жидкости. Однако, уч1ггывая принципиальную возможность проявления тепловых эффектов на границе раздела 'вода-донные осадки', обусловленных взаимодействием тепловой волны со средами с различными термодинамическими характеристиками, был проведен оценочный анализ данного явления для моделей с разными глубинами,.характеристическим рельефом и температурными режимами, который позволил выделить, как требующие отдельного аналитического рассмотрения, случаи больших глубин (более полутора-двух километров) из-за эффектов, обусловленных высоким давлением, и случай так называемой 'мелкой воды' (в нашей модели до 10 метров глубины). Однако, в рамках рассматриваемой .модели с принятыми глубинами от 50 до 500 метров, вышесформулировапный вывод о прспсбрежимости эффектами подогрева остался в силе.

2.Процесс увлечения поднимающимся газом глубинных слоев жидкости к поверхности - эрлифтный процесс рассматривался как представление задачи о движении пузырьковой газожидкостной смеси в рамках модели Прандтля со скольжением фаз и представлялся следующей системой уравнений [Федоровский, Никифорович, Приходько, (1989)]:

(р,а, +р,а,)у

с1у ¿р. — + г-~ = о ¿г аг

Р, =Ра"'

2о, Я

(1)

Р1=Р1ВТ,

где В-газовая постоянная; си и а2 - объемные концентрации фаз, причем а| + аг = 1; В - ускорение свободного падения; р, Р и Т - плотность, давление и температура соответственно, индекс 1 относится, к жидкой фазе, 2 - к газообразной. Так как при этом имеет место случай скольжения фаз, то есть VI *

= (2) где кд> еООП-Й1 +0.011 • К + 0.09 (3)

Я - средний радиус пузырька, то при некоторых упрощениях можно полуют; ■ г.ыражение для связи Скоростей, массы фаз и координат:

Г.Е1 • 'а,

(А- Вр-с1пр)* +Б

" А> +

2(А -Вр-с1пр)'!

4р + с

■. <4)

где с' - константа интегрирования. Значения коэффициентов:

3 с,«' 1 ~ 8-Г.

8 Д. А?

(5)

До С--

аК.

К„ + Г

здесь ц ■ коэффициент присоединенной массы, Кщ - массовое соотношение фаз; с, - коэффициент сопротивления жидкости;

3.Рассматривая явление адиабатического расширения газовых пузырьков в жадности, для произвольного пузырька радиуса Я, мы можем применить классическое динамическое уравнение типа Рэлея:

Ч ь 1 (¿я 1

рДсИ ^ТЛ'Р.у1 4 ^

где У2 - скорость центра масс пузырька. Делая некоторые простые допущения, можно получить:

р„ р»т30~Iя/ т;о чя/ '

где показатель п для рассматриваемого нами адиабатического процесса: п = Ср/с,, где ср и с, - значения теплоемкостей расширяющегося газа при постоянном давлении и объеме соответственно (изобарическая и изохорическая теплоемкости). Кроме того, примем следующее общее уравнение межфазного теплообмена:

П = 4^1р(Т1-Т,}, (8)

где р - коэффициент теплопередачи.

4.Система уравнений теплообмена через границу раздела 'вода атмосфера' может быть описана общим уравнением теплового баланса температурного пограничного слоя:

П = -ср„Р.(х.= (9)

где 9 - температура поверхности в смысле усреднения по ансамблю реализаций, ^ и к, • коэффициенты молекулярной и турбулентной теплопроводности воды.

Перепад температур в пограничном слое можно представить (аналогично: Монин, Краснцкий, (1975)):

лв„-в;"{—чГс, . (Ю)

где Со - константа; а - коэффнциеот объемного расширения воды; q^ -поток тепла за счет турбулентной теплопроводности; сз - коэффициент пропорциональности, возникающий за счет нарушения скин-слоя потоком газа, как правило с е [0; 0.35]. Этот коэффициент возникает как решение задачи о. взаимодействии пузырькового потока со слоями турбулентного и молекулярного п ереноса в пограничном слое.

5.Рассмотрение динамической диссипации энергии, массы и количества движения проводится в рамках одной общей модели, основанной на теории турбулентных движений Колмогорова. Считая любое движение смеси обладающим некоторой мерой неупорядоченности и исходя из описания поведения флуктуации скорости вида (Колмогоров, (1941)):

<!Au(lj) = fip?,p(3,.......П.ЖГ CD

ч распределения вероятности порождения колмогоровских вихрей (в соответствии с методом Frish, Salem, (1990)) вида:

г(р) = х8(р - 0.5) + (1 - х)5(р -1), (12)

строится методика моделирования динамической диссипации в пузырьковой газожидкостной смеси.

Кроме того, проводится рассмотрение других механизмов формирования аномалии теплового поля морской поверхности, не входящих в формулировку задачи. Так, во-первых, рассматривается, на уровне оценочных расчетов, возможность образования аномалии за счет взаимодействия внутренних волн в термоклине, порождаемых динамическими потоками в жидкости. D этом случае рассмотренные ранее процессы обмена становятся 'триггером' для непосредственно порождающих аномалию явлений [Миропольсклй и Монин, (1978) и Федоровский, (1979)]. Здесь же оценивалась возможность появления аномалий теплового поля морской поверхности, обусловленных внутренними волнами, генерируемыми_особенностями вида рельефа дна [Арсеиьсв (1984, 19S.5), Монин и Озмидов (1981), Лебедев, Пустовойтенко, Савоськин, Станичный (1995)] оценка проводилась на основе теоретической модели турбулентности .Колмогорова - Прандтля - Кармана. Во-вторых, была рассмотрена возможность измене).ия температуры поверхности за счет влияния гидрометсонарамсгров, в первую очередь - ветра. Были рассмотрены, как отданные, с::уча:; генерации внутренних волн в слое суточного nporpeiu за

счет петра и ветровая генерация турбулентности за счет неравномерности передаваемого ветром момента количества движения.

По второй главе описываются счетная методика численного моделирования полученных прежде аналитических решений и строятся основные положения практической методики дистанционного исследования теплового поля морской поверхности. Практические методические положения .разрабатываются на основе полученных из вида теоретических решений предварительных оценок величин температурной поверхностной аномалии.

1.Вначале анализируется вид теоретических решении для получения предварительных оценок искомых величин аномалий. Анализ, основанный на линейной максимизации совокупности уравнений (4) - (8), описывающих рассматриваемую модель и набора эмпирических данных [Хунджуа, (1977); Бычкова и Виноградов, (1985)]' позволяет, согласно [Артеменко, Маловицкий (1977)], оценить сверху абсолютную величину аномалии; а нижнее значение получается из уравнения (10). Исходя из этого, можно утверждать, что предельный диапазон возможного изменения точного значения тепловой аномалии описывается следующим множеством:

де„ е[-3.95,0.оэ]К

Аппроксимация указанных уравнений позволяет, кроме того, получить оценю! относительного вклада рассматриваемых процессов в абсолютную величину формирующейся аномалии [Федоровский, Никифорович, Прнходько (1989), Перерва, Ляль ко; Костюченко и др. (1995)]. Такие оценки, в пиле

процентного отношения, можно представить так: за счет газлифтного процесса формируется около 60% величины аномалии, адиабатического - 30%, и за счет поверхностных явлений - около 10%.

2. Далее, дается принципиальное описание счетной методики численной модели. Здесь описывается последовательность расчета процессов, приводятся системы численных уравнений и описывается способ реализации этой методики. Реализация иллюстрируется Приложением 1, где приводится типичная программа для расчета одной из возможных моделей решения исходных систем уравнений.

3. Наконец, в этой главе конструируются необходимые положения практической методики дистанционного исследования теплового поля морской поверхности на предает обнаружения аномалий описываемой природы. Во-первых, из вида кривой годового хода температуры поверхности моря и анализа характера сезонного распределения ветров и течений в северо-западной части Черного моря, выбранной в качестве тестового участка, определяется оптимальное для съемок время года. Им является период со 2-ой декады июня '' по 1-ую декаду сентября. Во-вторых, из кривой суточного хода температуры поверхности и вида формирования тепловых потоков, входящих в уравнение теплового баланса поверхности раздела вода-воздух, определяется оптимальное время суток. Наилучшими для съемки являются, в таком случае, следующие интервалы времени: днем - [8;12] часов, и ночыо - [22;3] часа. В-третьих, кроме этих, вполне очевидных требований к условиям проведения тепловой съемки,

включающих еще требования к метеоусловиям как то: отсутствие тумана, облачности и т.п., из вида уравнений теплового баланса поверхности, формулируется неочевидное условие 'необходимого ветра'. Дело в том, что полное отсутствие ветра приводит к образованию над поверхностно волы 'облака' водяных паров, которые сильно увеличивают поток переизлученной длинноволновой радиации. Значение скорости ветра, при котором скин-слой -проявляется наиболее эффективно, как следует из нашего анализа, заключено в

пределах:

\

V,, б[0.35;3.25] г 'с

где Ую - скорость, ветра на высоте 10 метров над уровнем моря. И,

\

наконец, как,показывают статистические расчеты, наибольшая статистическая достоверность наблюдений (то есть вероятность обнаружения искомой аномалии при соблюдении всех сформулированных выше условий) будет достигнута в том случае, иогда по исследуемой акватории будет сделано не менее 20 тепловых снимков, возможно в различные дни и даже годы, но в интервале оптимальных для поставленной задачи сезона и времени суток.

В третьей глчгвв излагаются результаты численного моделирования, полученные на основании методик, оценочных выводов и результатов, приводимых о предыдущих главах. Кроме того, обсуждаются результаты, выявляются и описываются )енденцип в характере развития и распределения аномалий.

В результате численного моделирования приведенных уравнений, в согласии с общей методикой, был полупи ряд численных решений, количественно описывающих формирование тепловой аномалии. Так, на рис.1, приведен Лрофиль дпссипациоиных потерь в пересчете на температуру, приведенный на слон по глубине до 500 метров.

о

100 200

JS

гГ

5 Е

300 400 600

0 8 16 24 32 40

доля диссипации Р, %.

Рис.1 Профиль днеенпацнонных потерь из потока в жидкую среду при движении пузырьковой смеси. 18

Накладывая полученное влияние диссипации на профили поведения температуры с глубиной, можно получить окончательный вид распределения температурной аномалии. Здесь следует особо отметить, что. различные рассмотренные процессы - газ-лнфтш.ж, адиабатический и эффект изменения температуры поверхности за счет взаимовлияния энергомассообменных процессов в жидкости и па границе океан-атмосфера - делают различные вклады в величину формирующейся аномалии. Результаты численного моделирования позволяют сделать иывод о том, что в идеальном невозмущенном случае среднее процентное соотношение вкладов перечисленных процессов по совокупности полученных решений для

различных значений аномалии выглядит следующим образом: за счет процесса

\

выноса на поверхность глубинных вод (газ-лифтный процесс) - 65.9%; за счет процесса адиабатического расширения таза - 25.2%; за счет поверхностных явлений - 8.8%. Однако, для реально наблюдаемых значений аномалии - [0.2; 1.15] К но абсолютной величине - и с учетом диссипируюшего влияния среды, это соотношение несколько изменится: газ-лнфтиый процесс - 69.?5';¿; адиабатический - 19.02% л ¡1.72% для поверхностных явлении: Это позволит сделать вывод о преимущественном воздействии газ-лифгного процесса. lía рис.2. приведены усредненные ¡••лулыирующие профили распределения с глубиной значений тепло г"1!} аномалии, сформированной под обшим воздействием вышеприведенных механизмов. Величина аномалии, около -]К, была выбрана как наиболее характерное значение понижения температуры морской поверхности, предположительно сказанное с обьектачи

газовыделения. Такое значение было получено на основе анализа материалов тепловой космической съемки с борта спутника >ЮАА.

о

100

200

а

«

ю >>

5

300

400

500

■1.5 -1.2 .0.9 -0.« -0.3 0

аномалия температуры воды, ДТ,К

Рнс.2 Усредненный профиль распределения значений аномалии температуры воды в зависимости от глубины.

Апробация результатов моделирования. проводилась на материала* космической тепловой съемки по данным спутника NOAA (камера AVHRR, диапазон Ю.З-И.З мкм). Для анализа был использован набор из 20 снимков,

1

!

охватывающих период с 03.06 по 21.09.1993 года. Интерпретация материалов тепловой космической съемки проводилась на основе их синтеза по цветовым каналам. По каналу цветовой насыщенности полученного синтезированного изображения были выявлены участки устойчивых температурных аномалий, которые совпали с известными объектами газовыделения. Статистический анализ данных о распределении температуры на выявленных участках снимков -позволил обнаружить, что максимальное значение отклонения температуры на устойчиво аномальных участках относительно случайно возмущенной морской поверхности составляет 3.95К, среднее'же значение понижения температуры -1.48К для рассматриваемого периода. Эти данные находятся в хорошем соответствии с результатами моделирования.

Кроме того, проводится рассмотрение других механизмов формирования аномалии теплового поля морской поверхности, не входящих в формулировку задачи. Так, во-первых, рассматривается, на уровне оценочных расчетов, возможность образования аномалии за счет взаимодействия внутренних волн в. термоклине, порождаемых динамическими потоками в жидкости. В этом случае рассмотренные ранее процессы обмена становятся 'триггером' для непосредственно порождающих аномалию явлений. Рассмотрение такой возможности, базирующееся на работах Миропольского и Монина, (1978) и Федоровского, (1979), показало, что:

- максимальный вклад в наблюдаемую величину аномалии такой механизм может дать при нестационарной эжекции газа в жидкость - около ДТ| к 0.7К по абсолютному значению;

- а при квазнстационарном механизме возбуждения, когда постоянный поток одновременно является и диссипирующнм кинетическую энергию волны механизмом, средняя абсолютная величина аномалии не превысит ДТр * О.ЗК.

При этом следует заметить, что аномалии, обусловленные Ьтим феноменом, будут иметь определенные пространственный - от 102 до 4 О4 метров, и временной - от 2 до 5 часов, масштабы. Кроме того, рассматривалась возможность появления аномалий теплового поля • морской поверхности, обусловленных внутренними волнами, генерируемыми особенностями вида рельефа дна. Такое рассмотрение, не претендующее, однако на полноту, базировавшееся на работах Арсеньева (1984, 1985), Монина и Озмидова (1581), Лебедева, Пустовойтенко, Савоськнна, Станичного (1995) и строившееся на основе теоретической модели турбулентности Колмогорова - Прандтля -кармана, позволяет оценить сверху величину таких аномалий значением ДТг = 0.44 К, которое, однако, есть все основания считать завышенным. Поэтому в оценочных расчетах использовалось среднее значение - ДТ2 «• 0.22 К,, находящее подтверждение в последней упомянутой работе среди данных экспериментальных исследований.

Во-вторых, была рассмотрена возможность изменения температуры поверхности за счет влияния гидрометеопараметров, в первую очередь - ветра.

Были рассмотрены, как отдельные, случаи генерации внутренних волн в слое суточного прогрева за счет ветра и ветровая генерация турбулентности за счег неравномерности передаваемого ветром момента количества движения. На основании работ Заславского и Монина (1978), Гинзбурга и Федорова (1979), Федорова, Гинзбурга и Питсрбарга (1981), Лебедева, . Пустовойтенко, Сапоськина, Станичного (1995) были получены оценки для этих механизмов: в -перврм случае - ДТз » 0.02 - 0.07 К, а во втором - до ДТ« « 0.5 - 0.7 К. Характерные масштабы таких флуктуации: временной - от '1 до 5 часов и пространственный - от 102 до 104 метров. Таким образом, аномалия темиературы поверхности, обусловленная перечислении ми выше процессами, может достигать величины 0.92 - 1.91 К зз указанный в методических рекомендациях период наблюдения. Отметим однако, что при дистанционных наблюдениях с осреднением по полю зрения прибора, вли яние описанных флуктуаций может быть и не значительно.

И наконец, работы Маяопицкого (1977, 1979) и Арсеньева (1985). позволяют оценить величину аномалии температуры морской поверхности, обусловленную субгоризонтальными морскими течениями. Основываясь на приведенных в этих работах косвенных критериях оценки и эмпирических данных, величину изменения температуры поверхности за счет течений можно оценить как ДТз « 0.26 - 0.48 К. Таким обратом, суммарное значение величины аномалии в совокупности с улсе приведенными механизмами, составит ЛТг. * 2.39 К в максимуме и. 1.29 К в среднем.

Из всего вышеизложеного следует, что описанные процессы не укладываются в рамки базовых положений, а потому не входят непосредственно в настоящее исследование, и могут быть рассмотрены лишь как влияющие извне на основной по объекту исследования механизм формирования аномалии.Изложенные выше оценочные и расчетные величины сведены в Таблицу 1.

"Таблица I.Распределение вкладов различных процессов в формирование

наблюдаемых значений аномалии теплового поля морской поверхности.

Вид процесса Абсолютное значение аномалии, К Значение по отношению к наблюдаемой величине, 'Л

взлнмодейс! ние внутренних поли п тсрмоюшпс дт, шах ¿Ti 0.7 17.7

<лт,> 0.3 21

внутренние волны, генерируемые рельефом дна ЛТ, шах ¿T| 0.44 11

<дт,> 0.22 15.9

внутренние полны в ¿троп 0/1 iсисрлцпи ЛТ, шах ATj 0.07 1.8

<ATj> 0.05 4.4

ivciponati генерации ту pCv.'icniiiocrji ' лт. тих ЛТ, 0.7 17.7

<лт<> 0.35 24.6

морские течения ЛТ« пых ДТ, 0.48 12

<ДТ,> 0.3 21

«км а,; 'адиабатического процесса ЛТ. шах ДТ( 0.31 ■ 7.9

<ДТ,> 0.04 2.8

пкллд ГНкГШфтНОГО процесса дт, тлх ДТ? 1.25 31.6

<ДТ,> 0.15 10.2

с>ммариос 3IUMCHIIC ДО шах ¿0 3.95 100

<Д0> 1.48 100

Из эгой таблицы видно, что пкллд основных по объекту исследования механизмов, влияющих на создание наблюдаемого значения аномалии АО, над альтернативными составляет в среднем 0.19 К, а в максимуме - 1.56 К; заметим, что эти оценки получились при предельной максимизации неосновных процессов.

В заключении обобщаются все приведенные ранее данные и приводятся выводы.

Основные пиподы по раб,)ге.

1.Пся совокупность теоретических исследований и точных численных моделей является решением задачи о влиянии энергомассообменных процессов в жидкости' над углеводородными залежами шельфовых областей ни формирование и абсолютную величину аномалии* теплового поля морской поверхности.

2.0пираясь на описанные решения и анализ эмпирических данных, были* сформулированы приведенные выше положения, описывающие необходимые условия практической'меюлики дистанционного исследования теплового поля морской поверхности, которые позволяют с нанС-.'ЛЫией эффективностью обнаруживать поверхпоспше температурные аномалии.

3.Полученные предварительные результаты решения конкретной задачи поиска приуроченных к нефтегазовым структурам температурных

по.^оляюшне п.. д.¡елиш;.о».

нзоопсс-кемии аномалия с хараетерииикамк. соогьетстьуюшимн расчет:,;;.:, рпндгтельствуют о возможности поисков нефктаэоносных объектов на сеьеро-занадном шельфе Черного моря, а рамках сформулированных положений, па матечнтам тепловой аэрокосмической съем;.;..

4.По построению теоретической модели энергомассообмена б жидкости -нал объектами газопроявлений на шельфе, набору теоретических решений и совокупности результатов численного моделирования предлагаются, к?.:; перспективные, следующие направления дальнейшей работы:

в детальное исследо.чание возможно« и прояьнени.: аномалий рассматриваемо;! природы в других участках электромагнитного спектра (оптике, СВЧ-диапазоне) с построением соответствующих моделей, использование которых вместе с результатами настоящего исследования возможно позволит значительно повысить зффекпшносп. дистанционного изучения шельфа;

12 построение точных численных моделей формирования и развития ансматнй для конкретных условий других участков шельфа (гюляр.тие, тропические моря), что позволит быяв1гп> общие тенденции развит;« обусловленных динамикой газа энергомассообмениы;; процессов(например, для разработки критериез отлития температурных аномалии, связанных со скоплениями углеаодородоа, от близких

тгнпе|<1Г\>иых ансмчлнй, генетически связанных с вертикальной миграцией глубинных газов);

Я в качестве отдельного исследования предлагается создание методики лешифрирогання материалов дистанционных наблюдений морских акваторий па прелчет песков проявления рассмотренных ры.че механизмов.

Си''сок рябит, <;н>'1Л|¡копанных по тгме днггсртании.

1. Перерва В.М., Лялько В,И., Костюченко Ю.В. Об эндогенной составляющей в температурной дифференциации Черного моря.// Геол. журн.-К23,-!?95, -с.24-38.

2. Перерга D.M., Лялько В.П., Костюченко Ю.В. и др. Прямой поиск залежей нефти и газа дистанционными методами (предварительный опыт, перспективы развития).//препринт ЦДКИЗ ИГН HAH Украины,-Киев,-

3. Костюченко Ю.В. Модель формирования теплового поискового сигнала при дистанционных поисках углеводородных залежей шельфовых

l995.-c.l24.

областей.// Доклады HAH Украины,-№6,-1997,- в печати.

В робот! розглякена задача формування теплового поля морськоЧ поверхщ над шельфовими покпадами вуглеводшв. Побудована фпнко-математична модель поведшкн iipouecia енергомасообмшу, яг' формують температурш аномала поверхш, i багатопараметрична чнслова модель. Виходячи з ана;нэу рицень i емш'ричних данпх, одержаних разними дослиннками, побудоваш необ.хщш положения практично! методики дисташшйного досл!дже1 тя морсько'1 поьерхш, що дозволяють найбшьш ефсктивно виявляти тсмчературш аномалн. Набуп в nponeci досшдження теоретичш i методичш решения застосова!п для пошуку областей газоирояву при обробш дистанцп'Ьшх тендових зображеаь твшчно-захадно! акваторн Чорного моря, одержаних з ICA NOAA. Одержат попередш резутати дозволюють ¡дентиф1кувати на дистаншйннх зображеннях аномала з характеристиками, hkî в1дпови(аютъ розрахунковим, що свцгчить про можлпвють пошуку нафтогазоноспз в рамках сформульованих положень, за матер1аламн теплово! аерокосм1чно'1 зйомки.