Радиоволновое дистанционное зондирование и диэлектрическая спектроскопия почвенного покрова, почвенных и грунтовых вод с применением радиометров, радаров, импульсных рефлектометров и сигналов спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.
Основные направления
Разработка спектроскопических диэлектрических моделей талых и мерзлых почв, грунтов и флюидонасыщенных горных пород в радиоволновом диапазоне частот.
Разработка методов и алгоритмов радиоволнового дистанционного зондирования почвенного покрова с применением радиометров, радаров и импульсных рефлектометров.
Разработка радиоволновых методов и алгоритмов каротажного зондирования сред нефтегазового коллектора.
Наиболее важные результаты
Создан принципиально новый метод радиоволновой диэлектрической спектроскопии почвенной и грунтовой воды, взаимодействующей с поверхностью твердой фазы. Впервые не только идентифицированы отдельные фазы воды, содержащейся в почвах и грунтах, но и измерены относительное содержание и частотные спектры комплексной диэлектрической проницаемости каждой отдельной фазы. На основе предложенного метода разработаны физические модели для расчета комплексной диэлектрической проницаемости почв, грунтов и нефтенасыщенных горных пород как функции от содержания воды, частоты электромагнитного поля, температуры и органо-минерального состава. Созданные диэлектрические модели обладают наименьшей погрешностью и используются в алгоритмах Европейского космического аппарата SMOS для дистанционного зондирования влажности суши.
Изучены фазовые переходы воды в мерзлых почвах, грунтах и породах. Доказано, что только небольшая часть незамерзшей вода в мерзлой почве при понижении температуры переходит в состояние льда, как это было принято считать относительно всей незамерзшей воды. В действительности, незамерзшая вода испытывает существенные собственные фазовые превращения и межфазный перенос массы между составляющими ее отдельными фазами. На основе этих результатов созданы количественные модели фазовых переходов воды в почвах и грунтах и спектроскопические диэлектрические модели мерзлых почв и грунтов.
С использованием разработанных диэлектрических моделей талых и мерзлых почв, грунтов и горных пород созданы оригинальные методы и алгоритмы радиоволнового зондирования почвенного покрова, которые защищены свидетельствами интеллектуальной собственности.
Теоретически и экспериментально исследованы процессы распространения, излучения и рассеяния сверхширокополосных электромагнитных импульсов в нефтенасыщенных средах, обладающих частотной дисперсией диэлектрической проницаемости, с целью создания радиофизических основ волнового зондирования слоистой структуры нефтегазового коллектора. Предложен метод определения расстояния до водонефтяного контакта, который основан на измерении времени задержки и спектров отраженных зондирующих импульсов. Дана оценка предельной дальности зондирования водонефтяного контакта.
Основные методы
Диэлектрическая спектроскопия влажных почв и грунтов
Математическая обработка данных
Создание физически обоснованных математических моделей
Экспериментальное научное оборудование
- Диэлькометрический комплекс на базе векторного анализатора цепей ZVK (производство фирмы Rode & Schvarz, частотный диапазон от 10 МГц до 40 ГГц), который использует коаксиальные измерительные ячейки
- Температурная камера ESPEC SU-241 (диапазон температур от минус 40°C до плюс 150°C
- Анализатор импеданса 4294A фирмы AGILENT TECHNOLOGIES (40 Hz to 110 MHz)
- Радиометрический комплекс МИРК
- Стробоскопический сверхширокополосный цифровой осциллограф TMR8120M
- Высокочастотный генератор субнаносекундных электромагнитных импульсов РГ 4-14
- Мзмеритель сопротивления, проводимости LCR 819
- Аналитические весы Ohaus DY215CD
- Стереомикроскоп Olympus SZ51