Данные относительно разломов, трещин и подземных залежей нефти и газа, которые находятся, как правило, на большой глубине, являются очень важными для геологической разведки.
LiDAR и воздушное лазерное сканирование (ВЛС) производят высокоточную трехмерную съемку земной поверхности. Эти технологии позволяют обнаружить доступные, но неизвестные ранее месторождения нефти и газа. Полученная информация повышает шансы эффективной разведки полезных ископаемых.
Вопрос о том, насколько поверхность земли отражает состояние и содержание подземных слоев, обсуждался с момента зарождения современной нефтяной геологии. Многие теоретики изначально не видели никакой корреляции между характеристиками земной поверхности и фактом наличия залежей полезных ископаемых. Бурильщики, напротив, будучи далеки от науки, на практике понимали очень тесную взаимосвязь условий поверхности земли с тем, что находится в ее недрах. После второй мировой войны большое распространение получила аэрофотосъемка в качестве метода дистанционного зондирования. Фотографии земной поверхности, полученные с помощью стереоскопических камер, позволили специалистам установить взаимосвязь линеаментов и подземной структуры. Это направление получило большое развитие с 1940 по 1970 гг., однако, с возрастающей популярностью компьютерных технологий и сейсмического анализа, с 1980 г. технология практически переслала использоваться. Подобный анализ фотоснимков, который сводился к интерпретации земной поверхности узким количеством специалистов, очень сложно поддавался оцифровке.
Все начинает меняться с появлением современных методов LiDAR съемки. Отсканированная поверхность земли представляет собой совокупность цифровых данных. Информация больше не представляет собой частную интерпретацию отдельных специалистов. Теперь стоит вопрос использования колоссального опыта, накопленного геоморфологами в середине прошлого века и его совмещения с новейшими технологиями воздушного лазерного сканирования.
Район иллинойского нефтегазоносного бассейна на Среднем Западе США оказался отличным местом для поиска взаимосвязи данных о добыче нефти с информацией о земной поверхности, полученной с помощью съемки LiDAR. На формирование рельефа этой местности большое влияние оказали висконсинское и иллинойское оледенения, разведка и добыча нефти тут началась с 1900-х годов. В рамках программы по модернизации модели рельефа Иллинойса (ILHMP) были проведены LiDAR обследования, данные которых доступны широкому кругу специалистов. Съемка LiDAR как средство геологических исследований находится пока в зачаточном состоянии, но есть базовый набор принципов, которые были разработаны геологами в 1950-х и 1960-х гг. Цифровые модели рельефа местности, полученные с помощью лазерного сканирования с воздуха, являются гораздо более точными, чем аэрофотограмметрические данные, используемые геологами прошлой эпохи.
Имеющиеся данные лидарной съемки в Индиане показали, что внутренние трещины и разломы часто проявляются в областях резкого изменения рельефа земной поверхности. Измерения углов наклона, используемые в современных лидарных исследованиях, ранее не принимались во внимание. После изучения данных по штату Иллинойс обнаружилась такая же взаимосвязь: более высокие углы наклона зафиксированы во многих районах образования нефти в силурскую эпоху. Нефтяные месторождения Кинкейда и Кукс Миллс являются хорошим примером корреляции между высокими углами наклона земной поверхности и добычей нефти в этих местах. Предварительный анализ линеаментов в Индиане показал, что увеличенная плотность надрифовых уплотнений чаще всего отражается на земной поверхности и может быть смоделирована.
Нефтяное месторождение Кинкейд, Иллинойс, начало разрабатываться относительно недавно. Образование нефти относится в основном к Силурскому и Девонскому периодам. Лидарная съемка производилась с 12.2014 по 03.2015 с использованием воздушной системы лазерного сканирования. На основе полученных данных с помощью классификации методом квантиля в ArcGis 10.3 были созданы карты склонов, где высокие и низкие углы наклона рельефа отмечены соответственно красным и зеленым цветами (рис.1).
Нефтяное месторождение Кукс Миллс (рис.2) еще один пример, демонстрирующий взаимосвязь наличия нефти с высокими углами наклона рельефа. Лидарная съемка проводилась в 2012 году. Данные также были обработаны в ArcGis 10.3 и представлены в виде, аналогичном нефтяному месторождению Кинкейд.
Нефтяное месторождение Нэшвилл, Округ Вашингтон, Иллинойс (рис.3). Съемка LiDAR осуществлялась в 2015. Нефть в этих местах добывается из отложений, сформированных в Девонский период, которые лежат поверх рифа Силурийского периода. Отложения на склоне рифа меньше, чем отложения того же возраста в основе рифа. Это закономерность рельефа распространяется и на последующие геологические периоды, демонстрируя прямую связь подземных структурных изменений и земной поверхности. Месторождение Нэшвилл является одним из рифов, где следы различных уплотнений видны на поверхности и могут быть, таким образом, смоделированы.
Соотнесение особенностей рельефа с подземными структурами представляется очень важным. Сбор необходимых данных облегчен в тех областях, где ведутся промышленные разработки нефти и газа. Модели поверхности, построенные на основе данных LiDAR съемки, при сравнении с известными подземными структурами могут быть мощным инструментом для любых геологоразведочных работ. ВЛС уже используется в нефтяной и газовой промышленности для обнаружения мест, наиболее подходящих для бурения и размещения трубопроводов. Большинство цифровых моделей рельефа построены с использованием данных лазерного сканирования. Технология LiDAR, как средство разведки, нова для нефтяной промышленности, но уже в ближайшее время данные LiDAR станут стандартом для отрасли.
