Космические и авиационные технологии Аэрокосмические методы и средства исследования территории края

Вид материала

Документы

Содержание Актуальность проекта 3.1.Цель (основная идея) Нововведения, предпосылки получения новой продукции. 5.1.Область применения научно-инновационной продукции Преимущества проекта

Подобный материал:

• Лекция №11. Космические снимки Лекция №11. Космические снимки, 259.2kb.
• Космические исследования, 144.62kb.
• Программа по курсу: «Радиотехнические методы и средства управления космическими аппаратами», 81.37kb.
• Обзор красноярских сми c 15 августа по 21 августа 2011 года, 716.4kb.
• Конференция с международным участием «Инфокоммуникационные образовательные технологии:, 31.12kb.
• Литература 13 в 1979-1981 годах космические аппараты "Пионер-11", "Вояджер-1" и "Вояджер-2", 177.28kb.
• Теория и методы тематической обработки аэрокосмических изображений на основе многоуровневой, 508.55kb.
• Авиационные аварийно-спасательные, транспортные и медико-эвакуационные средства. Методы, 2605.44kb.
• Московский новый юридический институт информационные системы в экономике, 411.38kb.
• Примерная программа наименование дисциплины инструментальные методы исследования почв, 118.24kb.

ФОРМА 1

научно-технические исследования, разработки, инновационные программы и проекты для обеспечения конкурентных преимуществ экономики Красноярского края

1. Наименование проекта: «Методы и средства авиационного и наземного зондирования атмосферы с целью разведки месторождений углеводородного сырья на территории Красноярского края»
   

2. Область применения проекта: Космические и авиационные технологии – Аэрокосмические методы и средства исследования территории края. Производственные технологии - Технологии и методы геологического, геофизического и геохимического изучения недр.
   

2. Актуальность проекта
   

Значение нефтегазовой отрасли в хозяйстве края неоценимо. Уровень социально-экономического состояния края находится в прямой зависимости от развития нефтегазовой отрасли. Перспектива развития нефтегазового комплекса края связана с огромными потенциальными ресурсами нефти и газа, расположенными на территории западной и восточной Сибири. К ним относятся большие площади перспективных земель, как в пределах суши, так и на акваториях, где имеются предпосылки для обнаружения значительных скоплений нефти и газа. В указанных регионах перспективы поисков новых объектов нефти и газа могут быть связаны:

- с выявлением перспективных горизонтов на большой глубине (более 4,5 км);

- с поисками и разведкой нефти и газа в карбонатных коллекторах;

- с выявлением неструктурных ловушек и поисками залежей УВ на склонах сводовых поднятий и бортах впадин и др.

Кроме этого, перспективы обнаружения новых нефтегазовых объектов имеются и в неизученных частях Сибири, где работы вообще не проводились, либо проводились в небольших объемах и не дали положительного результата. К ним относятся возможные продуктивные горизонты в палеозойских и мезозойских отложениях. Новые открытия могут быть сделаны в платформенных частях суши Сибирских плит, которые являются наиболее продуктивными частями России.

К сожалению технологии поисково-разведочных работ подразумевают помимо комплекса геологических, геофизических, гидрогеохимических работ, также бурение скважин и их исследование с целью выявления, оценки запасов и подготовки к разработке промышленных залежей нефти и газа. Здесь процент «пустых» - поисковых скважин достаточно высок. В среднем, по всему миру коэффициент успешности поисков нефтяных и газовых месторождений составляет около 0,3. Таким образом, только каждый третий разбуренный объект оказывается месторождением. Но это только в среднем. Нередки и меньшие значения коэффициента успешности.

В условиях Сибири и крайнего севера этот процент не только выше, но и достигается более значительными затратами, поскольку здесь бурение и поиски нефти и газа ведутся в сложных геологических условиях. Геологические факторы присущие Сибири и крайнему северу создают большие проблемы при бурении, поисках и разведке нефти и газа.

Таким образом создание новых уникальных методов и средств газоразведки не вызывает сомнений. Наиболее эффективными следует считать экспресс методы обнаружения поверхностных утечек газа, к которым следует отнести: автоматизированную съемку и обработку информации, дистанционным (авиационным) методом измерения концентраций предельных углеводородов (метан, этан, бутан, пропан), а так поиск в приземном слое выходов газа в сверх малых дозах.


3.1.Цель (основная идея)

- Разработка методик и адекватного им комплекса оптической спектральной аппаратуры с автоматизированным съемом и обработкой информации, для дистанционного (авиационного) измерения концентраций предельных углеводородов (метан, этан, бутан, пропан) в атмосфере на трассах 30-100 м. с пределом обнаружения порядка 0.3-0.2 мм приведенного слоя. Разработка методик и устройств для определения низких (выше 2 ppm) концентраций С₁-С₃ углеводородов в приземном слое.


3.2.Задачи проекта

Оценка принципиальной возможности создания аппаратуры и методик с указанными выше характеристиками. Проведение оценок и предварительных расчетов. Разработка методик измерений. Разработка экспериментального варианта аппаратуры, согласно предложенных методик. Проведение экспериментальных работ на созданной аппаратуре в лабораторных и полевых условиях с последующей обработкой и адекватного представления результатов проведенных замеров.

Основной задачей проекта является получение новых методов и средств экспресс определения низких и сверхнизких концентраций С₁-С₃ углеводородов, методики активного авиационного, лазерного зондирования слоев атмосферы, опытных образцов отдельных модулей аппаратуры лазерного зондирования, структуры и состава микропроцессорного управляющего ядра, алгоритмов и тестового программного обеспечения для системы лазерного зондирования. Так же результатом выполнения работ будут являться: приемо-передающие модули и микропроцессорная система управления приемником сигнала. Оптическая система лидара и система с микроэлектронным управлением на базе заказного микропроцессорного комплекта. Базы данных эксперимента лазерного зондирования. Аппаратный комплект пассивный концентратор - аналитическая система. База данных по результатам определений легких углеводородов в приземном слое методом пассивной сорбции. Методики проведения испытаний на действующем оборудовании.

4. Нововведения, предпосылки получения новой продукции.
   

Впервые в условиях и масштабах Сибири и крайнего севера реализуется методика аэрографического лазерного зондирования атмосферы с целью локализации и поиска нефтегазовых месторождений. В виде комплекса программно - аппаратных средств разработанного на основе последних отечественных и мировых достижений в области геохимии, лазерной физики и микроэлектроники, реализуются уникальные технологии, методы и алгоритмы авиационной разведки нефтегазовых месторождений. Впервые применяются запатентованные, оригинальные методики и аппаратные средства для определения сверхнизких концентраций углеводородов в приземном слое. Использование метода пассивной сорбции в настоящее время не применяется при проведении поисково-разведочных работ, а его введение в практику оконтуривания месторождений природного газа позволит снизить трудоемкость работ, повысить достоверность результатов соответствующих полевых исследований.


5.1.Область применения научно-инновационной продукции

Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых, Геология, поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений, физика атмосферы и гидросферы, аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия, геоинформатика, инновационные технологии в аэрокосмической деятельности, исследования в области лазерной физики, приборостроение, вычислительные технологии.

5.2.Потребители или заказчики научно-инновационной продукции

ООО ГП «СИБИРЬГЕОФИЗИКА» (Гарантийное письмо о софинансировании проекта в размере 2 000 000 руб. – Приложение - 1).


5.3.Перспективный срок внедрения научно-инновационной продукции, получаемой в результате выполнения работ по проекту, в экономику края.

2011-2012 год.

5.4. Перспективы организации серийного производства научно-инновационной продукции или новой технологии

Высокая востребованность разрабатываемой научно-инновационной продукции, как в пределах Края, России так и за рубежом, обусловлена стратегическим характером проводимых исследований и разработок, направленных на решение важнейших задач энергетического комплекса. Следовательно, разрабатываемые новые технологии и средства авиационного зондирования атмосферы и высокоточного определения утечек газа в приземном слое имеют высокий потенциал для серийного производства.

6. Преимущества проекта
   

В отличие от известных аналогов в основу разрабатываемой системы заложены оригинальные технологии лазерного зондирования атмосферы и новые методы адсорбционного высокоточного анализа утечек в приземном слое. При аппаратной реализации разработанных технологий и методик анализа залежей природного газа и нефти используются последние достижения в области физической химии, лазерной физики и микроэлектроники, что позволяет создать принципиально новые технологии и средства геофизических исследований. В отличие от известных систем удается не только повысить чувствительность аппаратуры, но и расширить диапазон определения утечек газа. В частности имеется возможность перехода к качественно новому определению наличия в атмосфере предельных углеводородов всего ряда - метан, этан, бутан, пропан. При этом обнаружение проводится в атмосфере на трассах 30-100 м. с пределом порядка 0.3-0.2 мм приведенного слоя. В части определения выхода природного газа в приземном слое, предполагается использование метода пассивной сорбции, суть которого состоит в распределении на местности патронов-концентраторов, поглощающих из атмосферы С₁-С₃ углеводороды, выдержкой патронов определенное время (от нескольких суток до нескольких месяцев), последующим сбором и анализом в полевых условиях с использованием переносного оборудования. Такой подход позволяет резко увеличить количество проб, существенно сократить трудозатраты и время до получения результатов анализа. Сочетание лазерного зондирования атмосферы с анализом содержания метана, этана, пропана в приземном слое позволят существенно сократить сроки проведения разведочных работ и увеличить достоверность получаемой информации по локализации месторождений углеводородного сырья.

6. Запрашиваемый объем финансирования, рублей - 10 000 000.
   

6. Дополнительная информация
   

С целью получения заявленных результатов предполагается выполнение следующих видов работ:

- Теоретическое исследование методов активного лазерного зондирование слоев атмосферы с регистрацией излучения, рассеянного отражающей поверхностью. Изучение возможностей хроматографического анализа газовых смесей в разрезе решаемых задач. Изучение методов измерения концентрации примесей в атмосфере методами дистанционного оптического зондирования. Теоретический анализ возможности использования спектров комбинационного рассеяния для решения задачи дистанционного определения концентрации предельных углеводородов (метан, этан, бутан, пропан) в атмосфере на трассах 30-100 м. с пределом обнаружения порядка 0.3-0.2 мм приведенного слоя. Разработка технических средств, приемов и алгоритмов формирования цифровых управляющих сигналов для оцифровывания информационных аналоговых потоков с фотоприемных устройств с целью оценки предельных возможностей чувствительности лазерных приемников. Разработка структуры и состава управляющего микропроцессорного ядра. Разработка прикладного программного обеспечения системы тестирования с помощью аппаратно-программных комплексов инженера проектировщика микропроцессорных систем - MlabSTK-500, MlabHC08, PROJECT-96.

- Конкретизация параметров спектрометра комбинационного рассеяния и разработка его оптической схемы. Анализ возможностей его создания. Выбор параметров лазера с необходимыми энергетическими характеристиками и длиной волны генерации. Разработка опытно-экспериментальных образцов аппаратуры комплекса оптического, спектрального зондирования для дистанционного (авиационного) измерения концентраций углеводородов в атмосфере. Исследование аппаратно-программных возможностей по достижению максимальной чувствительности фотоприемных систем, при помощи систем анализа сигнала Instek GDS 820S, ОЦЗ-Актаком-АСК-3106, Актаком- АВМ-4307, PV6501. Проведение исследований и расчетов параметров переходных процессов и устойчивости аппаратуры по амплитуде и фазе входного сигнала.

- Разработка состава микроэлектронных средств и микропроцессорных ядер системы управления лазером, базирующихся на 16-ти разрядной архитектуре Intel (Altera, Xilinx) на базе САПР Altera MAX+PLUS II, Quartus II, Xilinx ISE II.

- Исследование методов и средств проведения эксперимента, разработанных методик аппаратного зондирования на базе Altera Cyclone III FPGA Development Kit (Xilinx-Spartan-3E). Исследование методами прямого измерения с использованием многоканальных систем сбора и обработки данных, цифрового анализатора спектра, имитаторов источников энергии, имитаторов нагрузки временных и амплитудных параметров переходных процессов и частотных характеристик выходного импеданса. Исследование частотных характеристик микроэлектронной элементной базы, с целью определения максимально достижимых характеристик производительности и надежности авиационной бортовой аппаратуры. Проведение экспериментальных работ по измерению сечений комбинационного рассеяния для возбуждающей линии, лежащей в ультрафиолетовой области, с использованием лабораторного спектрометра. Разработка спектрометра и экспериментальных образцов компонент лазерной аппаратуры.

- Исследование метрологических характеристик разрабатываемой аппаратуры авиационного зондирования, проведение лабораторных экспериментов на действующем оборудовании. Реализация разработанной микропроцессорной системы управления в виде серии заказных интегральных схем – FPGA, со встроенным микропроцессорным ядром. Разработка методик проведения испытаний и отработка в лабораторных условиях макетно-экспериментальных образцов оптической системы лидара и системы с микроэлектронным управлением на базе заказного микропроцессорного комплекта. Лабораторные испытания и исследование предельных характеристик оптического тракта аппаратуры.

- проведение анализа состояния проблемы концентрирования и анализа низких и сверхнизких концентраций органических соединений, в том числе С₁-С₃ углеводородов (метана, этана пропана) различными методами, выбор метода и сорбента

- разработка лабораторных опытных образцов патронов-концентраторов, определение условий проведения сорбционно-десорбционного процесса.

- разработка устройств переноса пробы с патрона-концентратора в газоанализатор (например, хроматограф).

- получение данных с использованием модельных газовых смесей и реальных объектов для разработки методики проведения определения в полевых условиях.

- Разработка методик и проведение полевых испытаний аппаратуры авиационного зондирования совместно с партнером ООО ГП «СИБИРЬГЕОФИЗИКА».


Отв.

К.т.н., доц., рук. НУЛ МПС ИКИТ СФУ

Непомнящий Олег Владимирович

Тел. 295-50-05

Email - OlegN_68@mail.ru