В Центре молекулярной электроники МФТИ разработана и прошла испытания сейсмическая станция для поиска углеводородов. Станция не имеет аналогов по ширине пропускания сигнала, что позволяет увидеть структуру залегания под землей полезных ископаемых на глубину до нескольких десятков километров. Станция может использоваться на суше, в транзитных зонах и на дне до полукилометровой глубины как в Арктике, так и в южных морях. Результаты испытаний опубликованы в журнале American Meteorological Society.

Сегодня во всем мире для поиска углеводородов в основном применяют активные технологии сейсморазведки. На поверхности суши или в воде возбуждается сейсмическая волна, которая проникает сквозь воду и почву на глубину до нескольких десятков километров. По отраженной волне определяются положения и свойства подземных структур. На земле и на дне отраженный сигнал улавливают сейсмодатчики.

Вадим Агафонов, руководитель Центра молекулярной электроники МФТИ: «Разработанная нами станция предназначена для установки на дно или сушу при проведении разведки нефти и газа. Это герметичный модуль, который имеет свой источник питания, набор высокочувствительных сейсмических датчиков нашей собственной разработки, систему регистрации. Данные с датчиков записываются в цифровом формате на внутренний накопитель. На станции есть интерфейсы для настройки параметров регистрации, скачивания данных, передачи их на центральный пункт и последующей обработки».

Назначение станции состоит в регистрации сейсмических сигналов и, на основе полученных данных, поиске углеводородов. При геологоразведке на шельфе на дно опускается сеть станций, а затем с корабля делаются выстрелы сжатым воздухом из специальных звуковых пушек. Сейсмическая волна идет до дна, проникает в землю и там отражается от различных слоев. Задача станции — зарегистрировать отраженный сигнал и тем самым определить структуру среды под землей. В том числе выявить перспективные для залежей углеводородов места. Станция может использоваться на побережье, в сложных условиях, во льдах, в зонах со сложным рельефом, в транзитных зонах суша-море, при температурах от -30 до +65.

Информация от модулей, которые установлены на суше, передается в реальном времени на центральный пункт для обработки данных. Со станций, которые стоят на дне, данные можно переписать на центральный модуль после завершения эксперимента. Станция предназначена для автономного функционирования и может записывать данные непрерывно в течение 30 или 60 дней в зависимости от параметров регистрации.

Основу устройства составляют разработанные в МФТИ уникальные сейсмические датчики: узел микронных размеров, помещенный в жидкость с высокой электропроводностью. Под действием сейсмического сигнала жидкость движется относительно электрода, при этом изменяется ток, протекающий между электродами. Датчики интегрированы в общую систему, регистрируемый сигнал оцифровывается и записывается на внутренний диск.

Характеристики системы существенно превосходят имеющиеся аналоги. Большинство современных станций подобного вида используют электромеханические геофоны, которые имеют полосу пропускания от 10 до 250 герц. Датчики Центра молекулярной электроники имеют полосу пропускания от 1 герца и позволяют регистрировать низкочастотные сигналы, которые имеют большую дальность распространения.

Обычно системы, которые разработаны для работы в морских условиях и переходных зонах, не пригодны для размещения на суше из-за их веса и размера. В то же время береговые станции не могут использоваться в морских условиях, они не герметичны. Сейсмодатчик, разработанный в МФТИ, универсален. При его разработке использовались самые современные схемные решения и элементная база.

Полевые испытания проводились на Азовском море недалеко от станицы Голубицкая Краснодарского края. На морское дно была установлена сеть из 17 станций и одна контрольная на суше. Сейсмические станции обеспечили синхронную регистрацию сейсмических и гидроакустических сигналов в запланированных точках. Кроме того, они зарегистрировали землетрясение, произошедшее на Украине 7 августа 2016 года. Расстояние до эпицентра землетрясения составляло около 200 км. Таким образом, сейсмические станции доказали свою пригодность для сейсмических и сейсмологических исследований на дне моря и в переходной зоне и оказались полезными для регистрации низкочастотных сейсмических событий, таких как региональные землетрясения.

Разработкой уже заинтересовались в ЛУКОЙЛе, «Роснефти» и других компаниях.

Исследование было поддержано Министерством науки и образования России.