Связка «золотых ключиков». Опираясь на науку и практику, петербуржцы создают сложные приборы
ФОТО предоставлено «ВНИГРИ-Геологоразведка»
Умение «заглядывать» в глубь земли, безошибочно определяя ее геологическое строение, ценится высоко. Полученные данные подскажут, стоит ли в данном месте что‑то искать и какие полезные ископаемые могут быть у нас под ногами. Можно, конечно, при необходимости пробурить скважину, и все станет понятно, но это долго и дорого, да и не бурить же на каждом шагу. Геофизикам помогают приборы, которые сужают зону поиска и позволяют обследовать огромные площади, на что уходит значительно меньше средств. Одной из лучших в стране школ отраслевого приборостроения всегда была ленинградская, которую в нынешних условиях крайне важно возродить. И работа в этом направлении идет — созданный петербуржцами образец нового магнитометра проходит сейчас испытания в Карелии.
Флагман сменил вывеску
Ленинградский завод «Геологоразведка», наверное, мало кто из горожан теперь уже помнит. А некогда это предприятие, считавшееся отраслевым флагманом, было широко известно. Когда в начале нулевых годов геофизики отмечали его 75‑летие, подняли архивные документы и смогли проследить весь путь этого завода — была подготовлена подробная историческая справка начиная с 1931 года, когда приказом Высшего совета народного хозяйства СССР скромные мастерские получили статус опытного предприятия. На его основе позже появились другие научно-производственные структуры, хотя направление их деятельности не менялось.
После многих преобразований и слияний «Геологоразведка» вошла в состав Росгеологии. А за несколько лет до этого подразделением госхолдинга стал Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ВНИГРИ), обеспечивающий научное обоснование поисково-разведочных работ. Совместив его немалый потенциал (см. «СПб ведомости» от 5.10.2018) с опытом производственников — то есть науку и практику, — геологи создали предприятие «ВНИГРИ-Геологоразведка».
Сменив вывеску, оно осталось на старом месте. Правда, часть городского квартала в Невском районе, между улицами Книпович (ныне Смоляная) и Фаянсовой, где обосновались предшественники предприятия, постепенно уменьшилась. Но это не помешало ему вести полевые и исследовательские работы уже на совершенно новом этапе…
В этой части города на заре индустриализации работали мастерские, где изготовляли нивелиры, теодолиты и другое геодезическое оборудование. Мастерские перепрофилировали, было налажено производство более сложных геофизических приборов, прототипом которых послужили зарубежные электрометры. А с годами, рассказывает руководитель предприятия Станислав Шаткевич, ленинградцы существенно расширили номенклатуру изделий.
Что только бывшая «Геологоразведка» не выпускала, закрывая вместе со своими филиалами и родственными заводами потребности всей отрасли! И где только не была востребована эта продукция! Советские геофизики во многих уголках необъятной страны использовали магнитометры разных модификаций, гравиметры, электроразведочное оборудование, приборы для сейсморазведки и бурения, которые десятилетиями производили в Ленинграде.
К счастью, в период межвременья, когда прежнего предприятия уже не было, а новое еще не появилось, образцы таких устройств не пропали. Большой практической ценности эти аналоговые приборы в эпоху цифровизации не представляют (хотя принцип действия тех и других одинаков), но геофизики их сохранили. Получилось что‑то вроде технического музея или выставки, где можно проследить все этапы развития геофизического приборостроения. Воплощенное, так сказать, в металле движение инженерной мысли…
«Вот магнитометры, фиксирующие изменение магнитного поля Земли, — показывает специалист. — Оно неоднородно и во многом зависит от того, какие горные породы и на какой глубине залегают. Это может быть магнетит, кардинально меняющий картину данного поля. Или другие минералы, для которых такие отклонения служат косвенным признаком их наличия». Пройдя с этим измерителем пеший маршрут, полевик получает начальное представление о геологическом разрезе на определенном участке.
«Цифра» и софт
Ну а в труднодоступных районах, где нужно покрыть съемкой необозримые площади, специалисты используют аэрогеофизику. Монтируют прибор на легкомоторном самолете типа Ан-2 (в последние годы их чаще заменяют беспилотники), потом снимают полученные данные и анализируют.
В другом месте заводской «выставки» стоят гравиметры, технически более сложные инструменты. Принцип их действия основан на неоднородности гравитационного поля Земли, продолжает собеседник. Внешне на чуткие приборы они вроде не похожи: металлический цилиндр, и только. А внутри на тонкой кварцевой пружинке висит грузик, реагирующий на ее малейшее растяжение-сжатие. То есть на изменение, в зависимости от плотности горных пород, поля силы тяжести.
Эти приборы тоже действующие, хоть сейчас иди с ними в поле, но не вполне удобные. Оператору полагалось выставить их идеально ровно, чтобы получать точнейшие значения. А затем он записывал показания в журнал. Современный же прибор делает это автоматически — стоит только нажать кнопку — и даже корректирует показания, если прибор установлен не совсем ровно.
Словом, техника не стоит на месте. Новое поколение установок компактнее и легче. Они позволяют ежесекундно видеть на мониторе результаты измерений, накапливать их в памяти. А если нужно, отправлять аналитикам в режиме онлайн, — и это относится ко всем типам современных приборов. Оборудование для сейсморазведки и фиксации излучения радиоактивных металлов (урана, тория, калия и др.) с помощью гамма-спектрометра с годами тоже совершенствуется.
Каждый такой прибор в отдельности «золотым ключиком» не назовешь. Но их связка — применение нескольких методов в комплексе — существенно сужает сферу неопределенности, добавляет собеседник. Особенно если подключить геохимию, проверяя в лаборатории образцы почвы и подземных вод.
Почему же обновленное предприятие стало разрабатывать именно магнитометры? На внутренний рынок их поставляют сегодня две российские компании, однако насытить его потребности они не в состоянии. Геофизических приборов в стране не хватало и раньше, а после того как зарубежные аналоги оказались недоступны, дефицит усилился. Причем нехватка таких устройств ощущается в этой сфере (естественно, временно) по целому ряду направлений. К примеру, в морской сейсморазведке, аэрогеофизической разведке, гравиметрии. Стало быть, нужно не сидеть сложа руки, а разработать нечто свое, решили петербуржцы.
Что ж, многие отечественные приборы не уступают зарубежным, а некоторые превосходят их по своим параметрам. Да и не нужно изобретать тут велосипед: измерительные средства в геофизике базируются на давно открытых учеными фундаментальных физических свойствах. Это общая для Росгеологии тенденция. Занявшись импортозамещением несколько лет назад, госхолдинг готовит для отрасли современное оборудование, необходимое для разных видов геологоразведки. Компания выделяет на эти цели немалые средства, внедряя прорывные технологии, цифровые инструменты и отечественный софт.
Разведка ищет разломы
Отдельные позиции геологам удается закрыть, привлекая гранты Минпромторга РФ. Но по магнитометрам грантовая поддержка не понадобилась. Прототип новой модели петербуржцы создали, опираясь на опыт прежних поколений разработчиков. Да и на собственные познания, поскольку ежегодно проводят магнито- и гравиразведку, выезжая в «поле». Это ведь основное направление деятельности предприятия…
«Больше десяти лет назад я пришел сюда после окончания Горного университета и попал в отдел региональной геофизики, — рассказал Станислав. — Мы собирали геофизические данные, обобщали их, интерпретировали и строили прогнозные карты, позволяющие более уверенно вести разведочные работы». А со временем он сам начал выбираться в полевые маршруты: Сахалин, Полярный Урал, Мурманская область. Стал осваивать приборы, «усматривающие» в недрах разломы и трещины, характерные для тех или иных полезных ископаемых. А когда ему поручили возглавить «ВНИГРИ-Геологоразведку», обновленная команда продолжила такие изыскания. «В полевой сезон прошлого года наши поисковые партии работали в Забайкалье и Башкирии, — поделился специалист. — Собранные данные мы передаем коллегам из Росгеологии, участвуя в общем комплексном исследовании объектов. А минувшим летом вели поиск стратегически важных редкоземельных металлов в Свердловской области и Забайкалье…»
Перед началом полевых работ нужно проводить поверку приборов, чтобы они давали точные показания. Для этого существуют метрологические центры, располагающие необходимым оборудованием. А петербургские геофизики делают это на собственной метрологической базе во Всеволожске, где есть установка, моделирующая природное магнитное поле (вроде той, что имеется во Всероссийском НИИ метрологии имени Д. И. Менделеева). Благодаря этой установке можно определить, годится ли магнитометр для измерений или нуждается в калибровке, а при необходимости и самостоятельно его настроить. В общем, сама жизнь подвигала к тому, чтобы этим заняться. И в начале текущего года инженеры из двух отделов предприятия — метрологии и приборостроения — приступили к опытно-конструкторским работам.
Для начала выяснили плюсы и минусы действующих приборов. Время‑то идет, возникают новые материалы, они прочнее и легче, появляются микрочипы, каждый из которых способен заменить плату. Узнали, какие отечественные комплектующие доступны (софт использовали свой), хотя применять китайские иногда проще. Новый прибор должны были отличать также оптимальная скорость замеров, невысокая себестоимость. И такая компоновка, чтобы не менять корпус при его модификации.
На маршрут без смартфона
Работы по сборке магнитометра наконец позади. Геофизики проверили его прототип на своей метрологической базе и приступили к полевым испытаниям прибора (измерительный датчик, держатель и пульт управления). Они проходят в Карелии, на Кирьяволахтинской площади, где магнитную съемку вело раньше Центральное производственно-геологическое объединение (ПГО) Росгеологии. Причем с воздуха, используя беспилотник.
После рекогносцировки геофизики пройдут несколько раз с новым прибором по отдельным профилям площади. Тестированием занимаются оператор и опытный геофизик, по итогам этих работ предстоит выяснить, разнятся ли результаты замеров с данными, полученными ранее. И влияют ли на работу новинки погодные условия, ЛЭП и другие объекты, создающие помехи.
Новый магнитометр, по задумке его создателей, должен действовать быстрее и точнее прежних. Удалось ли этого добиться, говорить рано. Но он компактнее и легче родственных, а для геофизиков, которым приходится преодолевать порой десятки километров, это очень важно.
Объем полевых работ зависит от геологических задач (скажем, какую залежь нужно найти и на какой глубине), масштаба поиска и сложности маршрута, который может проходить по сильно пересеченной местности. И опыт полевика, между прочим, играет тут немалую роль. Он сверяет свои данные с показаниями станции, регистрирующей значения магнитного поля. Это необходимо для того, чтобы понять, повлияли возможные магнитные бури на полевые измерения или нет (нельзя иметь при себе даже смартфон, вызывающий помехи в работе прибора). Оператор может оценить, корректно ли работает прибор, и заново пройти при необходимости нужный отрезок пути. А потом он передаст в офис по спутниковой связи (мобильная в отдаленных районах не всегда действует) эти полевые данные. «Оборудование новое, могут возникнуть шероховатости, неучтенные моменты, — рассуждает Шаткевич. — Но мы к ним готовы и надеемся, что прибор нас не разочарует».
В любом случае появление новой востребованной модели прибора, тем более с учетом новых для отрасли вызовов, — событие значимое.
После апробации новинки петербуржцы намерены перейти к ее серийному производству, закрыв для начала потребности предприятий своего холдинга. После чего приступят к созданию других модификаций прибора — для аэрогеофизики и морской разведки.
А там, глядишь, предложат и гравиметр собственного образца. Такая работа захватывает с головой, главное, начать, и дело обязательно сдвинется.
Комментарии