基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统及方法技术方案

技术编号：43529947 阅读：3 留言：0更新日期：2024-12-03 12:15

本发明专利技术基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统及方法，包括地面微重力数据采集系统，井中高密度微重力数据采集系统，地面可控源电磁数据采集系统，地面地震数据采集系统，地‑井可控源电磁数据复合采集系统和地‑井地震数据复合采集系统。用不同阶段采集的时移地面和井中的微重力数据、地面可控源电磁数据、地面地震数据、地‑井可控源电磁数据和地‑井地震数据，进行多参数联合数据处理和综合解释，实时评价二氧化碳注入井地下储层的效率，并对地下超临界态二氧化碳的运移和分布状态进行长期的安全监测，防止二氧化碳沿注入井或监测井的井壁或被注入地下的高压超临界态二氧化碳激活的浅地表断层或裂缝泄露到地面。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及综合地球物理探测，更具体地说，它涉及基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统及方法。

技术介绍

1、ccs，即二氧化碳捕集与封存，是一种用于减缓气候变化、减少二氧化碳排放的技术，其雏形是20世纪70年代在美国兴起的用二氧化碳驱油以提高石油采收率的技术；ccs的三个关键要素，是对二氧化碳进行捕集、运输和地质封存。二氧化碳(co2)封存是指将大型排放源产生的二氧化碳捕获、压缩后运输到选定的地点长期保存，而不是释放到大气中。二氧化碳的封存技术尤其是地质封存正得到越来越多的关注与研究，美国、欧盟、日本、澳大利亚等都制定了相应的研究规划，开展二氧化碳封存技术的理论、试验、示范以及应用研究。

2、co2地质封存的基本原理就是模仿自然界储存化石燃料的机制，把co2封存在地层中，co2可经由输送管线或车船运输至适当地点后，注入特定地质条件及特定深度的地层中。所提出适合作co2地质封存的地质条件，包含旧油气田、难开采煤层、深层地下水层等地质环境。

3、比较理想的地质封存环境是无商业开采价值的深部煤层(同时促进煤层天然气回收)与油田(同时促进石油回收)、枯竭天然气田、深部咸水含水地层。在每种类型中，co2的地质封存都将co2压缩液注入地下岩石构造中。封存深度一般要在800米以下，该深度的温压条件可使co2处于高密度的液态或超临界状态。二氧化碳埋藏其间的时间跨度为数千年甚至上万年，为防止二氧化碳在压力作用下返回地表或向其他地方迁移，地质构造必须满足盖层、储集层和圈闭构造等特性，方可实现安全有效埋藏。</p>

4、常规地质圈闭构造包括油田、气田和不含烃的储气层(主要是深部含盐水层)三种。对于前两种，由于熟悉已开采油气田的构造和地质条件，利用它们来储存co2相对容易。利用含盐水层储存有两个优点：一是含盐水层的圈闭构造比油田和气田更普遍；二是在含盐水层中可能有一些适于储存co2的巨大背斜储气构造。此外，还有一点不同的是，co2注入含盐水层后，经过流体力学的反应，可在含水地层中稳定上万年，矿物地层和和富含co2的含水层之间发生化学反应，使co2转化为无害的碳酸盐沉淀下来，可以保存上百万年。

5、ccus全称carbon capture,utilization and storage，指碳捕集、封存及再利用技术；二氧化碳(co2)捕集利用与封存(ccus)是指将co2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现co2永久减排的过程，作为应对全球气候变化的关键技术之一，ccus旨在将co2从源头捕获，提纯继而循环再利用，或者封存于地下，从而平衡co2对气候产生的消极影响。ccus是我国结合本国实际提出的概念，即在ccs基础上增加了二氧化碳利用的环节，主要方式包括利用二氧化碳驱油，精制食品级二氧化碳以及其他工业利用方式。ccus在二氧化碳捕集与封存(ccs)的基础上增加了“利用(utilization)”，这一理念是随着ccs技术的发展和对ccs技术认识的不断深化，在中美两国的大力倡导下形成的，目前已经获得了国际上的普遍认同。ccus按技术流程分为捕集、输送、利用与封存等环节。

6、碳捕获、利用与封存(carbon capture，utilization and storage ccus)技术是ccs技术新的发展趋势，即把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获、提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术；该技术具备实现大规模温室气体减排与化石能源低碳利用的协同作用，是未来应对全球气候变暖的重要技术选择之一。ccs技术主要由四个环节组成：捕集、运输、地质封存和监测、用于增加石油采收率(eor/egr)，其中第四个环节是可选环节，具有潜在收益。

7、通过大量实施的ccs和ccus项目，地下注入了数百万吨或数千万吨甚至过亿吨的高压的超临界态二氧化碳；由于二氧化碳的比值大于氧气，如果地下注入的二氧化碳通过注入井或监测井的井壁或被地下高压二氧化碳激活的地表浅层的断层或裂缝带泄露到地面，将会造成巨大的地质灾害，会对二氧化碳泄露区域的生命财产造成不可估量的损失。因此，我们需要在ccs和ccus项目的地面和井下布设实时长期的有效监测系统，实时监测地下二氧化碳向地面的泄露情况，一旦发生二氧化碳在地表的泄露时，及时发出预警信息，并启动应急响应机制，采取必要的工程技术手段堵塞二氧化碳泄露通道，疏散泄露区域内和附近的群众，尽量避免重大地质灾害的发生。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统及方法，用不同阶段采集的实时或时移地面和井中的微重力数据、地面可控源电磁数据、地面地震数据、地-井可控源电磁数据和地-井地震数据，进行多参数联合数据处理和综合解释，实时评价超临界态二氧化碳注入井地下储层的效率，并对地下超临界态二氧化碳的运移和分布状态进行长期的安全监测，防止超临界态二氧化碳沿注入井或监测井的井壁或被注入地下的高压超临界态二氧化碳激活的浅地表断层或裂缝泄露到地面。

2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统，包括地面微重力数据采集系统，井中高密度微重力数据采集系统，地面可控源电磁数据采集系统，地面地震数据采集系统，地-井可控源电磁数据复合采集系统和地-井地震数据复合采集系统；

4、所述的地面微重力数据采集系统按照二维测线或三维测网布设，是在监测工区内固定位置用地面重力仪器采集时移高密度二维或三维微重力数据，其测点和测线之间的间距控制在50米到200米之间。然后通过对地面时移微重力测量数据的处理，获得地下地层中流体密度分布随时间的变化；

5、所述的井中高密度重力数据采集系统，是在监测工区内的井下布设高密度井中重力仪器采集时移高密度微重力数据，其测点之间的间距控制在5米到10米之间。然后通过对井中时移高密度微重力测量数据的处理，获得地下井周围地层中流体密度分布随时间的变化；

6、所述的地面可控源电磁数据采集系统按照二维测线或三维测网布设，是在监测工区周围布设数公里大直径可控源电磁激发线圈或由四条数公里长距离地面可控电流源组成的矩形可控电流激发源，每根长距离地面可控电流源的中间位置连接大功率可控电流发射源，两端连接接地供电电极；在大直径环形可控源电磁激发线圈或大边长矩形可控电流激发源中间位置按照二维测线或三维测网布设可控源电磁数据采集站，采集多分量(三分量磁场数据和二个水平电场分量数据)可控源电磁数据，其测点和测线之间的间距控制在50米到200米之间。然后通过对地面时移可控源电磁数据的处理，获得地下地层中流体电阻率分布随时间的变化。

7、所述的地面地震数据采集系统按照二维测线或三维测网布设，是在监测工区地面按照预先设计的测网布设单分量检波器，或三分量检波器或埋置铠装螺旋光缆，在地面预先设计的二维震源线或三维震源网的震源点上激发时移人工震源信号，定期采集地面时移二维或三本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统，其特征在于，包括地面微重力数据采集系统(1)，井中高密度微重力数据采集系统(2)，地面可控源电磁数据采集系统(3)，地面地震数据采集系统(4)，地-井可控源电磁数据复合采集系统(5)和地面-井中地震数据联合采集系统(6)；

2.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统，其特征在于，所述的地面微重力数据采集系统(1)按照二维测线或三维测网布设，用于采集时移高密度二维或三维微重力数据；然后通过对地面时移微重力测量数据的处理，获得地下地层中流体密度分布随时间的变化特征和规律。

3.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统，其特征在于，所述的井中高密度重力数据采集系统(2)，在监测工区内的井下布设，用于定时采集时移高密度微重力数据；然后通过对井中时移高密度微重力测量数据的处理，获得地下井周围地层中流体密度分布随时间的变化特征和规律。

4.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统，其特征在于，所述的地面

5.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统，其特征在于，所述的地面地震数据采集系统(4)，按照二维测线或三维测网布设在监测工区地面，用于定期采集地面时移二维或三维地震数据；通过对定期采集的地面时移二维或时移三维地震数据的处理，获得地下二维测线沿线或三维测网空间内地震波的走时、振幅、相位、流体敏感因子、各种属性参数随时间的变化或变化率，进而了解和判断地下地层中流体包括注入地下的二氧化碳的运移状态和在二维测线沿线或在三维空间中的分布与随时间变化特征和规律。

6.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统，其特征在于，所述地-井可控源电磁数据复合采集系统(5)，用于定期采集时移地-井多分量可控源电磁数据；通过对时移地-井多分量可控源电磁数据的处理，获得地下地层中流体电阻率分布随时间的变化特征和规律。

7.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统，其特征在于，所述地面-井中地震数据联合采集系统(6)，在监测工区地面按照预先设计，用于定期联合采集地面-井中时移二维地面地震和VSP或时移三维地面地震和VSP数据；通过对定期采集的地面-井中时移二维地面地震和VSP或时移三维地面地震和VSP数据的处理，获得地下二维测线沿线或三维测网空间内地震波的走时、振幅、相位、流体敏感因子、各种属性参数随时间的变化或变化率，进而了解和判断地下地层中流体包括注入地下的二氧化碳的运移状态和在二维测线沿线或在三维空间中的分布特征与变化规律。

8.根据权利要求1到7任一项所述的基于地面和井中综合物探技术的CCS与CCUS监测系统的监测方法，其特征在于，包含以下步骤：

...

【技术特征摘要】

1.基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统，其特征在于，包括地面微重力数据采集系统(1)，井中高密度微重力数据采集系统(2)，地面可控源电磁数据采集系统(3)，地面地震数据采集系统(4)，地-井可控源电磁数据复合采集系统(5)和地面-井中地震数据联合采集系统(6)；

2.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统，其特征在于，所述的地面微重力数据采集系统(1)按照二维测线或三维测网布设，用于采集时移高密度二维或三维微重力数据；然后通过对地面时移微重力测量数据的处理，获得地下地层中流体密度分布随时间的变化特征和规律。

3.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统，其特征在于，所述的井中高密度重力数据采集系统(2)，在监测工区内的井下布设，用于定时采集时移高密度微重力数据；然后通过对井中时移高密度微重力测量数据的处理，获得地下井周围地层中流体密度分布随时间的变化特征和规律。

4.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统，其特征在于，所述的地面可控源电磁数据采集系统(3)按照二维测线或三维测网布设，用于定时采集地面多分量可控源电磁数据；然后通过对地面时移可控源电磁数据的处理，获得地下地层中流体电阻率分布随时间的变化特征和规律。

5.根据权利要求1所述的基于地面和井中综合物探技术的ccs与ccus监测系统，其特征在于，所述的地面地震数据采集系统(4)，按照二维测线或三维测...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，张少华，陆红军，王熙明，宋喜林，安树杰，刘雪军，夏淑君，吴俊军，陈娟，
申请(专利权)人：中油奥博成都科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人