امکان سنجی استفاده از تداخل سنجی راداری به منظور اندازه گیری فرونشست زمین در اثر استخراج مواد نفتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی ژئودزی و ژئوماتیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 گروه آموزشی فتوگرامتری و سنجش از دور، دانشکده مهندسی ژئودزی و ژئوماتیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 گروه مهندسی نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

هر چند معمول‌ترین دلیل فرونشست زمین استخراج آب‌های زیرزمینی در نظر گرفته می‌شود، اما استخراج نفت، گاز و مواد معدنی نیز در نشست زمین موثر است. نشست سطح زمین در یک میدان نفتی، به مرور زمان به تاسیسات سطحی و زیر سطحی حساس و استراتژیک آسیب رسانده و هزینه‌های قابل ملاحظه‌ای را به بخش تولید و بازیافت نفت تحمیل می‌نماید که این امر لزوم کنترل و نظارت بر نشست زمین در میادین نفتی را نشان می‌دهد. با در نظر گرفتن پیامدها و خسارت‌های جبران‌ناپذیر ناشی از این پدیده ضرورت می‌یابد مناطق مستعد این پدیده مرتب مورد بررسی و پایش قرار گیرند. در علم ژئوماتیک پایش فرونشست زمین با استفاده از روش‌های مختلف ژئودتیک و سنجش از دوری قابل انجام است. اندازه‌گیری فرونشست توسط روش‌های ژئودتیک نظیر استفاده از مشاهدات سیستم تعیین موقعیت جهانی علی رغم دارا بودن دقت بالا، دارای محدودیت‌هایی نظیر نقطه‌ای بودن مشاهدات، نیاز به استقرار و حضور فیزیکی در منطقه، زمان‌ و هزینه‌ بالا می‌باشند. در دهه‌های اخیر استفاده از تداخل سنجی راداری امکان اندازه‌گیری تغییرات هندسی سطح زمین را در وسعت گسترده و با دقت بالا و زمان و هزینه پایینی فراهم نموده است. هدف این پژوهش نیز ارائه رویکردی نوین بر پایه روش تداخل سنجی راداری مبتنی بر پراکنشگرهای دائمی به منظور بررسی ارتباط میان فرونشست و فرایند استخراج نفت در بخش جنوب غرب ایران و در دو مقطع زمانی 2017/04 تا 2017/10 و 2019/04 تا 2019/10 که به ترتیب نشان‌دهنده بیشترین و کمترین میزان برداشت نفت از میادین نفت ایران هستند، می‌باشد. نتایج حاصله نشان داد فرونشت‌هایی به میزان 10 تا 30 سانتی‌متر در بازه زمانی 2017/04 تا 2017/10 و با نرخ 20 تا 50 سانتی‌متر در سال در جنوب غرب ایران در محدوده میادین نفتی به وقوع پیوسته که ممکن است در اثر افزایش چشم‌گیر استخراج نفت از سال 2016 باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The feasibility of using InSAR technique to measure land subsidence caused by petroleum extraction

نویسندگان [English]

  • Zahra Alizadeh Zakaria 1
  • Hamid Ebadi 2
  • Farshid Farnood Ahmadi 3
1 Faculty of Geodesy and Geomatics Engineering, Khajeh Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Faculty of Geodesy and Geomatics Engineering, Khajeh Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
3 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Although groundwater withdrawal is considered to be the main and most common cause of land subsidence, extraction of oil and gas, or minerals from beneath the earth's surface also results in land subsidence. Land subsidence over oil and gas fields leads to several natural and manufactured disasters such as critical and strategic infrastructure destruction. In addition, it imposes significant costs on the oil industry, which indicates the need to control and monitor land subsidence in oil fields. Due to irrecoverable damage caused by this phenomenon, it is necessary to regularly monitor areas subject to subduction in oil and gas fields. There are different ways to measure crustal deformation in Geomatics engineering based on geodetic and remote sensing technologies. Despite high accuracy, the use of geodetic techniques such as Global Navigation Satellite System (GNSS) to regularly monitor crustal deformation in a wide coverage is limited by some disadvantages like discontinuous data collection, the need for installation of the equipment on the ground or direct contact with the ground which is time- and cost-consuming. InSAR technology has been widely used in recent decades to monitor crustal deformations with high spatiotemporal resolution and lower cost and time. This study aims to present a new methodology based on the Persistent Scatterer-InSAR (PS-InSAR) method to investigate the correlation between land subsidence and petroleum extraction in the southwestern region of Iran with active oil and gas fields during two periods from 2017/04 to 2017/10 and from 2019/04 to 2019/10, respectively with the highest and lowest petroleum extraction. The results showed that subductions of 10 to 30 cm during the period of 2017/04 to 2017/10 with an annual rate of 20 to 50 cm have occurred in southwestern Iran around the active oil fields which might be due to the significant petroleum extraction since 2016.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land subsidence
  • Oil
  • and Gas Extraction
  • Pattern Recognition
  • Remote Sensing
  • PS_InSAR

مراجع

[1] M. Métois et al., "Subsidence associated with oil extraction, measured from time series analysis of Sentinel-1 data: case study of the Patos-Marinza oil field, Albania," Solid Earth, vol. 11, no. 2, pp. 363-378, 2020.
[2]  J. P. Green, "An approach to analyzing multiple causes of subsidence," in Fall Meeting of the Society of Petroleum Engineers of AIME, 1972: OnePetro.
[3]  W. E. Pratt and D. W. Johnson, "Local subsidence of the Goose Creek oil field," The Journal of Geology, vol. 34, no. 7, Part 1, pp. 577-590, 1926.
[4]  M. Mayuga, "Geology and development of California's giant--Wilmington oil field," 1970.
[5]  G. Blewitt, "GPS and space-based geodetic methods," Geodesy, vol. 3, pp. 351-390, 2007.
[6]  E. Calais et al., "GPS measurements of crustal deformation in the Baikal‐Mongolia area (1994–2002): Implications for current kinematics of Asia," Journal of Geophysical Research: Solid Earth, vol. 108, no. B10, 2003.
[7]  H. Yue and T. Lay, "Inversion of high‐rate (1 sps) GPS data for rupture process of the 11 March 2011 Tohoku earthquake (Mw 9.1)," Geophysical Research Letters, vol. 38, no. 7, 2011.
[8] ن. ف. ا. م. آ. ه. و. ع. بحرودی،, "بررسی فرونشست زمین در اثر استخراج مواد نفتی با استفاده از روش تداخل سنجی رادار،," اطلاعات جغرافیایی, vol. 27, pp. 105 ، pp. 23–34, 1397.
[9] K. S. Rao, H. K. Al-Jassar, N. J. Kodiyan, and V. P. Daniel, "Study on spatial variation of land subsidence over Minagish–Umm Gudair oil fields of Kuwait using synthetic aperture radar interferometry technique," Journal of Applied Remote Sensing, vol. 10, no. 1, p. 016026, 2016.
[10] H. Rajaoalison, D. Knez, and M. A. M. Zamani, "A Multidisciplinary Approach to Evaluate the Environmental Impacts of Hydrocarbon Production in Khuzestan Province, Iran," Energies, vol. 15, no. 22, p. 8656, 2022.
[11] J. J. Sousa et al., "PS-InSAR processing methodologies in the detection of field surface deformation—Study of the Granada basin (Central Betic Cordilleras, southern Spain)," Journal of Geodynamics, vol. 49, no. 3-4, pp. 181-189, 2010.
[12] Z. Jianjun, L. Zhiwei, and H. Jun, "Research progress and methods of InSAR for deformation monitoring," Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, vol. 46, no. 10, p. 1717, 2017.
[13] D. R. Welikanna and S. Jin, "Investigating ground deformation due to a series of collapse earthquakes by means of the PS-InSAR technique and Sentinel 1 data in Kandy, Sri Lanka," Journal of Applied Remote Sensing, vol. 17, no. 1, p. 014507, 2023.
[14] K. Malik, D. Kumar, D. Perissin, and B. Pradhan, "Estimation of ground subsidence of New Delhi, India using PS-InSAR technique and Multi-sensor Radar data," Advances in Space Research, vol. 69, no. 4, pp. 1863-1882, 2022.
[15] Y. Jia, M. Xu, Y. Lin, and D. Jiang, "An efficient technique based on least-squares method for fractional integro-differential equations," Alexandria Engineering Journal, vol. 64, pp. 97-105, 2023.
[16] Y. Rahmani and F. Farnood Ahmadi, "Application of InSAR in measuring Earth’s surface deformation caused by groundwater extraction and modeling its behavior using time series analysis by artificial neural networks," Acta Geophysica, vol. 66, no. 5, pp. 1171-1184, 2018.
[17] P. L. Ohlert, M. Bach, and L. Breuer, "Accuracy assessment of inverse distance weighting interpolation of groundwater nitrate concentrations in Bavaria (Germany)," Environmental Science and Pollution Research, vol. 30, no. 4, pp. 9445-9455, 2023.
[18] ص. م. و. ع. پ. م. و. ح. ف. محمدحسین, "صافی، منا و علی پوراصل، مسعود و حیدری فرد، محمدحسین، "زمین شیمی عناصر کمیاب در سنگ های منشا میدان نفتی اهواز، استان خوزستان" دهمین همایش انجمن زمین شناسی اقتصادی ایران، اصفهان, 1397.
[19] ا. بختیار، م ر، کمالی، س، عبدل زاده، م، شایسته، م ح، موسوی "ارزیابی پتانسیل هیدروکربورزائی سنگهای منشاء احتمالی در میدان نفتی آغاجاری" پژوهش های چینه نگاری و رسوب شناسی, 1389.
[20] U. EIA, "Country Analysis Executive Summary: Iran," ed: US Energy Information Administration New York, NY, 2019.
نشریه علمی ژئومکانیک نفت
دوره 6، شماره 1
فروردین 1402
صفحه 66-77

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار