КАРТОГРАФИРОВАНИЕ МЕСТ СЖИГАНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА НА ОСНОВЕ Д

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ МЕСТ СЖИГАНИЯ ПОПУТНОГО
НЕФТЯНОГО ГАЗА НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ДЗЗ
Кочергин Г. А., Куприянов М. А.
Югорский НИИ информационных технологий (Россия)
Как известно, Ханты-Мансийский автономный округ – Югра является лидером
среди российских регионов по добыче углеводородного сырья. На долю автономного
округа приходится более 50% общероссийской добычи нефти. Активное извлечение
углеводородов сопровождается выбросами загрязняющих веществ в атмосферу.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются факельные
установки (ФУ) по сжиганию попутного нефтяного газа (ПНГ). По данным
Департамента экологии количество факелов в автономном округе постепенно
сокращается, если в 2007 году их насчитывалось 670, то в 2012 их количество
уменьшилось до 566. При этом выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на
территории автономного округа в 2012 году составили более 2,4 млн. т. В связи с этим
задача определения количества загрязняющих веществ от факельных установок
является актуальной.
В 2004-2006 гг. в Югорском НИИ информационных технологий (ЮНИИ ИТ) в
рамках работ по исполнению государственного задания была предложена
интегрированная система оперативного космического мониторинга и наземного
мониторинга сжигания попутного нефтяного газа на факелах и оценки экологического
воздействия на окружающую среду. Анализ существующих методов расчета мощности
факельных установок по данным дистанционного зондирования Земли позволил
выявить их существенные недостатки, которые заключаются в том, что расчет
мощности пламени проводился для мгновенного момента времени (доли секунды) при
фиксации пролетающим космическим сенсором излучения площадки на земле,
соответствующей одному пикселю космического снимка, содержащего ФУ.
Непосредственные наблюдения и анализ запоминающих устройств расходометров ПНГ
в центральном пункте промыслового сбора показал, что мощности факелов за период
времени в несколько минут подвержены значительным изменениям, от 15 процентов до
разов. Сотрудниками ЮНИИ ИТ была предложена модифицированная методика
определения объемов сжигаемого попутного нефтяного газа на ФУ, основная идея
которой заключается в установлении зависимости между объемом утилизированного
ПНГ и скоростью ветра, температурой приземных слоев атмосферы, а также
протяженностью факельных шлейфов, являющихся источником аккумулированной
информации о процессе горения факела на протяжении нескольких часов. В результате
работ были получены аналитические соотношения, позволяющие рассчитывать
мощность факела по длине теплового шлейфа при известной скорости ветра и
произведены расчеты для модельных факельных установок. Одним из основных
ограничений предложенной методики является необходимость использования зимних
космических снимков MODIS со спутников Terra и Aqua, на которых отчетливо можно
выделить тепловые шлейфы. В теплое время года тепловые шлейфы по данным
дистанционного зондирования Земли выявить не удалось.
В настоящее время в ЮНИИ ИТ ведется разработка автоматизированной
технологии дистанционного обнаружения факелов на территории автономного округа
на основе данных дистанционного зондирования Земли. Разработан и реализован
алгоритм дешифрирования точек с аномальными температурами по космическим
снимкам Landsat-8. Основными преимуществами данных со спутника Landsat-8
являются широкая полоса обзора 185 км и хорошее пространственное разрешение,
достаточное для обнаружения и идентификации термических точек. Для отсечения
термических точек, являющихся пожарами или бликами от воды, используется
многократное покрытие космическими снимками одной и той же территории. Для
определения количества работающих факельных установок на территории автономного
округа было использовано 830 космических снимков Landsat-8 за 2013 год. В
результате анализа космических снимков с использованием разработанного алгоритма
в автоматическом режиме было выявлено 259 действующих факелов. Визуальное
дешифрирование космических снимков Канопус-В, обладающих более высоким
пространственным разрешением по сравнению с данными со спутника Landsat-8,
показало хорошую достоверность полученных результатов. Количество ложных
срабатываний при анализе космических снимков Landsat-8 не превысило 8%.
Проведенный
анализ
площади
поперечного
сечения
горящего
факела,
зафиксированного съемочной аппаратурой спутника Landsat-8, позволил косвенно
оценить интенсивность горения ПНГ в факельных установках на основе усреднения
полученных данных по всем наблюдениям. В результате работы была построена картасхема расположения и мощности факельных установок на территории автономного
округа.