It has been known since the pioneering work of Joseph Barrell during the early part of the last century that the outermost layers of the Earth comprise a strong upper layer, the lithosphere, which overlies a weak lower layer, the asthenosphere. Barrell (1914a) argued that because river deltas such as the Niger and Nile lack a flanking topographic depression, they must be supported by the strength of the lithosphere. He used (Barrell, 1914b) Pratt isostatic gravity anomalies over North America as a proxy for the magnitude of the stress differences that could be supported by the lithosphere and showed, using the equations of Darwin (1882), that stresses increase and then decrease with depth, passing by transition into the weak underlying asthenosphere. Today, we distinguish the lithosphere from the asthenosphere not only on the basis of its strength, but its physical properties such as temperature, density, and seismic velocity structure. The lithosphere, for example, is generally associated with cooler temperatures, higher average densities, and higher average S-wave velocities than the asthenosphere. Plate tectonics is based on the assumption that the lithosphere is rigid on long timescales and is moving across the surface of the Earth with the plates. The positive density contrast between the lithosphere and the asthenosphere suggests, however, that the rigid layer may be gravitationally unstable. Indeed, oceanic lithosphere – after it is created at a mid-oceanic ridge – cools, subsides, and sinks into the underlying asthenosphere, for example, at a deep-sea trench–outer-rise system.Continental lithosphere may also be unstable. In rifts (e.g., East Africa) the lithosphere is regionally heated, thinned, and uplifted and only subsides locally below sea level. In collisional systems (e.g., Himalaya, Betics), however, continental lithosphere is thickened (Molnar et al., 1998) or is infiltrated by fluids released during metamorphic reactions (Le Pichon et al., 1997). Both processes may cause dense rocks of the lower crust to enter the eclogite stability field. As a result, the lower crust becomes denser than the underlying mantle, detaches, and, as at trenches, may sink into the underlying asthenosphere. Isostatic considerations, however, suggest that the crust – which comprises the uppermost part of the lithosphere – is buoyant and is in a state of flotation on the underlying mantle. Furthermore, flexure studies suggest that when it is subject to long-term geological loads such as volcanoes and sediment, the lithosphere, rather than behaving as a number of independent floating blocks, as local models of isostasy such as Airy and Pratt predict, responds by bending – in a similar manner as would an elastic plate that overlies an inviscid fluid substrate.

The Earth has its own magnetic field (the geomagnetic field), which is confined by the action of the solar wind into a volume called the magnetosphere (see Chapter 5.03). This field is not steady, but varies with time due partly to the interaction with the solar wind, but more importantly by its own physical processes. Direct observation of such changes has been carried out only in the last few centuries, but with indirect measurements we can understand the field behavior millions of years back in time. In this extended time frame, there is evidence that the polarity of the magnetic field reversed frequently, and that the magnetic dipole axis in very ancient times was significantly displaced from the present rotational axis (the North and South geographic Poles). It is of considerable interest how such knowledge was acquired over several centuries. We will take a brief tour of the historical events that provided important steps in formulating our understanding of the geomagnetic field. In doing so, we have to rely solely on the written records, which is the reason why only the European and Chinese histories are referred. There are many works on this topic; among them, the important ones are Mitchell (1932–46), Harradon (1943–45), Needham (1962), and Yamamoto (2003). The English translations of Chinese literature below were taken from Needham (1962). Chinese sentences given together with English were taken from the Japanese translation of this book (Hashimoto et al., 1977). When we talk about the earliest recognition of the magnetism of the Earth, we should be careful to discriminate two separate issues; that is, the attractive force exerted by a magnet on iron, and the north- (or south-) seeking property of the magnet. The former can be taken as the forerunner to the science of magnetism, while the latter is the basis for appreciation of the magnetic field associated with the Earth. Our main interest is in the geomagnetic field, but it is necessary to look into magnets first.

Mineral physics involves the application of physics and chemistry techniques in order to understand and predict the fundamental behavior of Earth materials (e.g., Kieffer and Navrotsky, 1985), and hence provide solutions to large-scale problems in Earth and planetary sciences. Mineral physics, therefore, is relevant to all aspects of solid Earth sciences, from surface processes and environmental geochemistry to the deep Earth and the nature of the core. In this volume, however, we focus only on the geophysical applications of mineral physics (see also Ahrens (1995), Hemley (1998), and Poirier (2000)). These applications, however, are not just be constrained to understanding structure the Earth (see Volume 1) and its evolution (see Volume 9), but also will play a vital role in our understanding of the dynamics and evolution of other planets in our solar system (see Volume 10 and Oganov et al. (2005)). As a discipline, mineral physics as such has only been recognized for some 30 years or so, but in fact it can trace its origins back to the very foundations of solid Earth geophysics itself. Thus, for example, the work of Oldham (1906) and Gutenberg (1913), that defined the seismological characteristics of the core, led to the inference on the basis of materials physics that the outer core is liquid because of its inability to support the promulgation of shear waves. A landmark paper in the history of the application of mineral physics to the understanding of the solid Earth is the Density of the Earth by Williamson and Adams (1923). Here the elastic constants of various rock types were used to interpret the density profile as a function of depth within the Earth that had been inferred from seismic and gravitational data. Their work was marked by taking into account the gravitationally induced compression of material at depth within the Earth, which is described by the Williamson–Adams relation that explicitly links geophysical observables (g(r), the acceleration due to gravity as a function of radius, r, and the longitudinal and shear seismic wave velocities Vp and Vs).

Если руководство вашей компании до этого осуществляло 3D съемку, потребуется меньше обучения, проводимого  техническим персоналом (обычно геофизиками), которое необходимо до рекомендации 3D съемки. Руководство ознакомится с типами сбора данных, требованиями обработки и интерпретации, которые могут предъявляться к персоналу, работающему на 3D съемке. Могут быть заранее сложившиеся идеи по отношению к окончательным результатам, которые могут быть предоставлены на разных стадиях работ. Важно подчеркнуть, что успех или неудача при предыдущих опытах с 3D съемкой могут  необязательно повторяться в будущих программах. Значительные улучшения могут быть получены при изменении параметров проектирования, сбора данных и обработки. Наоборот, результаты могут быть хуже, чем ожидалось, если были выбраны неудачные параметры проектирования. 

Технология вибрационной сейсморазведки включает в себя ряд процедур, направленных на обеспечение качества излучения сейсмических сигналов вибрационными источниками. К ним относится и правильный выбор рабочего режима вибраторов, и контроль качества их работы. Единых нормативных документов, регламентирующих выполнение этих работ, не существует. Состав их и уровень требований определяет, как правило, заказчик работ, исходя из собственного опыта. 

Большая часть содержащегося в книге материала появилась в виде записей лекций для магистерского курса вначале по нефтяной сейсморазведке в Оксфордском университете и затем по разведочной геофизике в Имперском колледже Лондонского университета. Основной контингент слушателей этих курсов составляют вчерашние студенты-геологи, физики, математики, инженеры, геофизики или других естественно-научных специальностей, которые работают в различных компаниях, занимающихся разведкой углеводородного или минерального сырья. Математическая подготовка слушателей всегда была неоднородной. По этой причине в данной книге математическое содержание сведено к минимуму. Тем не менее предполагается, что читатель знаком с основными принципами дифференциального и интегрального исчислений, рядами Фурье и основами матричной алгебры, включая понятия собственных значений, собственных векторов и диагонализации. Мы вполне отдаем себе отчет в том, что некоторые из рассматриваемых здесь вопросов освещены также и в других прекрасных книгах, причем нередко на значительно более строгом уровне. Взяться за написание этой книги нас побудила уверенность в том, что практические советы и указания всегда в дефиците. Предполагается, что читатель имеет доступ к вычислительной системе (и соответствующему математическому обеспечению), и вопрос состоит в том, как с максимальной пользой ее эксплуатировать. Глава 1 кратко знакомит читателя с вычислительной техникой, обычно используемой при промышленной обработке сейсмических данных. В гл. 2 приводятся теоретические основы для гл. 3, посвященной более практическим вопросам. Здесь можно заметить почти полное отсутствие символов интегралов по сравнению с обозначениями сумм. Поскольку на практике все вычисления выполняются на цифровых вычислительных машинах, основное внимание уделено дискретному преобразованию Фурье. В гл. 3 и 4 описываются решения задач, которые в любом сейсмическом центре по обработке данных приходится ежедневно решать множество раз. Мы признательны компаниям Merlin Profilers Ltd и Ensign Geophysics Ltd, предоставившим нам свои вычислительные системы, программы и средства машинной графики, а также компаниям ARCO я Merlin Profilers Lid, давшим разрешение на публикацию материалов, использованных в этих главах. В гл. 5 мы попытались представить на возможно более простом уровне теорию геофизических обратных задач. Вычислительные системы на базе малых и универсальных ЭВМ обычно имеют в составе библиотеки подпрограмм все необходимые модули для выполнения любых описанных в этой главе процедур. Исключение могут составлять лишь некоторые алгоритмы томографии. Многие студенты и коллеги помогали нам в работе над книгой либо непосредственно, либо оказывая косвенное влияние. Всем им мы весьма благодарны. Однако особенную признательность хотелось бы выразить А. Горски за его большую помощь в обсуждении двумерных спектральных методов (гл. 2 и 3); С. Смиту за его вклад в разд. 3.6; Г. Паркесу за участие в подготовке гл. 4; М. Ористег-лио, Ш. Стейнсби, М. Ловриджу и А. Мейсону за некоторые идеи, включенные в гл. 5; П. Беннету и Э. Райту за чтение корректуры и полезные замечания; компании Ensign Geophysics Ltd, разрешившей Дж. Мейкину завершить работу над рукописью, и членам наших семей, которые мирились с нервозной обстановкой, вызываемой литературными амбициями авторов.

Данная книга предназначена для специалистов по оценке запасов, особенно, для новичков в построении их моделей. На основе ряда полетных советов и подсказок, она ставит целью помочь вам ускорить изучение процесса оценки запасов, уделяя особое внимание последствиям принимаемых решений, нежели математике или геостатистике как таковым.

Мне было интересно работать с большим разнообразием видов полезных ископаемых, залегающих в самых различных геологических условиях по всему миру. И что самое главное, работа в горнодобывающей промышленности позволила мне познакомиться с увлекательным миром заверки достоверности модели путём сравнения с фактическими производственными показателями. Возможность создания модели запасов, следование ей в процессе добычи и её заверки обеспечивают реальное изучение порядка и последовательности работы её компонентов.

Проблемы, связанные с изучением нефтяных залежей, приуроченных к карбонатным коллекторам, в настоящее время уже не являются совершенно новыми [1,6,9,12, 37, 46, 70, 87, 105, 112, 114]. Однако при выделении коллекторов, оценках характера их насыщения и подсчетных параметров постоянно возникают трудности. Их причиной является сложное строение коллекторов, в которых наряду с межзерновыми порами почти всегда присутствуют трещины и каверны, составляющие иногда значительную долю эффективного порового пространства и способствующие, как правило, формированию глубокой зоны проникновения фильтрата бурового раствора.

Рассмотрены проблемы моделирования, контроля и управления технологическими процессами, связанными с движением структурированных неоднородных жидкостей со сложными (неравновесными и нелинейными) характеристиками. Показано, что при описании таких сред необходимо использовать представления теории самоорганизации, отражающие наиболее общие свойства сложных природных объектов. Из-за отсутствия надежных теоретических предпосылок модели сложных систем имеют, как правило, идентификационный характер. В связи с этим часть книги посвящена рассмотрению методов и примеров решения обратных задач нефтепромысловой механики.

При управлении сложными системами часто приходится сталкиваться с недостатком информации, поэтому в книгу введена глава о методах моделирования и принятия решений в условиях неопределенности. Предлагаемый материал имеет междисциплинарный характер, в связи с чем первые главы содержат доступное широким массам читателей вводное изложение основ теории самоорганизации и теории решения обратных задач.

Книга предназначена для инженеров, научных работников, аспирантов и студентов, интересующихся проблемами моделирования сложных технологических процессов.

Представляемая вниманию специалистов книга профессора P.M. Тер-Саркисова является результатом его многолетних исследований в области разработки месторождений природных газов. Этот обобщающий труд представляет собой крупное исследование широкого круга научно-практических вопросов, включающих в себя современные представления о природном газе как физико-химической системе и научных основах повышения эффективности разработки газоконденсатонефтяных месторождений. В этой области автором проведены новейшие фундаментальные исследования по повышению степени извлечения углеводородов из недр как применительно к газоконденсатонасыщенному пласту в целом, так и для повышения эффективности эксплуатации скважин. Реальные проекты, разрабатываемые под руководством профессора P.M.Тер-Саркисова, реализуются на крупном истощенном Вуктыльском газоконденсатном месторождении и имеют, на наш взгляд, большие перспективы. Большое внимание автор уделяет современному состоянию и проблемам последующей разработки базовых месторождений отрасли — Медвежьего, Уренгойского и Ямбургского. Он впервые анализирует наступающий период добычи низконапорного газа с учетом геолого-физических, термобарических и природно-климатических условий этих месторождений. Автор показывает, что период добычи больших объемов низконапорного газа потребует применения новых технологий и дополнительных инвестиций. Научно-инженерное обеспечение этого периода совпало с разработкой и созданием нового технологического оборудования. Таким образом, предлагаемая читателям книга представляет собой капитальный научный труд по результатам исследований, которые проводятся P.M. Тер-Саркисовым во ВНИИГАЗе. Отметим, что профессор P.M.Тер-Саркисов не только автор и руководитель научных исследований. Он постоянно уделяет внимание подготовке молодых ученых и инженеров. Книга профессора P.M.Тер-Саркисова будет весьма полезной для научных работников и инженеров газовой и нефтяной промышленности, аспирантов и студентов высших учебных заведений.