Die Ölexploration in der Arktis erfordert den sicheren Transport schwerer Ausrüstung über eisbedeckte Gebiete. Der Einsatz von seismischen Vibrationsquellen zur Kalibrierung stellt sicher, dass eine sichere Eisdicke gewährleistet ist, und die Qualität der Daten kann vom Auffinden von geerdetem Eis abhängen. Diese Fallstudie verfolgt die Entwicklung des IceMap™-Systems, das heute häufig zur Kartierung der Eisdicke verwendet wird.
Aufgabenstellung:
Die Arbeit auf eisbedeckten Flächen ist immer eine Herausforderung, da die Sicherheit immer ein Problem darstellt. Die Tragfähigkeit von Eis wird durch die Dicke bestimmt, wie die bekannte Goldformel zeigt, die von Eisstraßenbetreibern verwendet wird.
Die seismische Ölexploration steht vor einer noch größeren Herausforderung. Große, auf Fahrzeugen montierte Vibrationswagen werden verwendet, um Schallwellen für die unterirdische Ölerkennung zu erzeugen. Diese seismischen Quellen erfordern dickeres Eis und vorzugsweise geerdetes Eis (eisbedeckte Bereiche, in denen es kein Wasser gibt und das Eis direkt mit dem Boden verbunden ist), um eine gute Signalkopplung in den Boden zu gewährleisten.
GPR-Beitrag zur Lösung
Seit jeher hat sich GPR als wirksam bei der Bestimmung der Eisdicke erwiesen. GPR ist zwar seltener, kann aber auch erkennen, ob sich unter dem Eis Wasser, Erde oder gefrorener Boden befindet.
Ursprünglich war für die Durchführung der Vermessungsmessungen bei GPR ein Fachpersonal erforderlich. Im Jahr 2004 begann das IceMap™-Team mit dem Einsatz eines Noggin® GPR-Systems zur Messung der Eisdicke. Es wurden hervorragende GPR-Daten erfasst, obwohl die Analyse noch ein geschicktes Auge und eine Schulung der Bediener erforderte.
In Zusammenarbeit mit den ersten Anwendern nahm das IceMap®-System Gestalt an. Zunächst wurde die Benutzeroberfläche vereinfacht. Zweitens wurde die Möglichkeit hinzugefügt, Bohrkerndaten vor Ort einzufügen, um die Dicke zu kalibrieren. Schließlich wurde die Möglichkeit entwickelt, die Dickenberechnung in Echtzeit zu automatisieren und auf georeferenzierten Basiskarten und Google Earth™ vor Ort anzuzeigen.
Ein Nebenprodukt umfangreicher Eisuntersuchungen war die Erkenntnis, dass festsitzendes Eis leicht erkennbar war. Das folgende Beispiel (Abbildung 2) zeigt, wie geerdetes Eis in einem GPR-Querschnitt sichtbar wird. Da Boden und gefrorener Boden schlechtere GPR-Reflektoren als Wasser sind, fallen auf dem Boden liegende Eiszonen auf.
Kürzlich ist eine entsprechende Nutzung aufgetaucht, die mit der Notwendigkeit zusammenhängt, bei kalten Winterbedingungen Zugang zu flüssigem Wasser zu haben. In vielen kleinen Seen und Flüssen wird die Wasserentnahme zu einer Herausforderung, wenn das Wasser am Grund gefriert. Die Lokalisierung der Stellen, an denen gebohrt werden muss, um an Taschen mit nicht gefrorenem Wasser zu gelangen, ist ein großer Vorteil gegenüber zeitaufwendigen Spuren- und Fehlerbohrungen.
Die schnelle Entscheidungsfindung wird durch interaktive Benutzeranzeigen wie das Google Earth™-Bild verbessert (Abbildung 3). Da die Eisdicke in georeferenzierter Form angezeigt wird, wird die Entscheidung über problematische Bereiche erleichtert.
Ergebnisse & Vorteile
Die Entwicklung von IceMap™ zeigt den Wert von GPR für die Arktiserkundung. Das gleiche Problem, mit dem sich die Ölexploration befasst, ist in der gesamten Arktis von Explorationsteams zu bewältigen. Einige Hauptvorteile von IceMap™ sind:
- Eine einfache, schnelle und benutzerfreundliche Lösung
- Sofortige Rückmeldung zu den Eisverhältnissen
- Fähigkeit, sowohl geerdetes Eis als auch flüssiges Wasser zu lokalisieren
- Benutzer können mit nur wenigen Stunden Schulung effektiv sein
- Bereite Korrelation mit Explorationsoperationen
- Effektive Benutzer benötigen nur minimale Schulung
