CO2封存地下监测评价技术

地震 方法 、 井方法 、 测 环空压力监 测与地球化 学方 法的基本原理及试 验情况 ， 出不 同地质条 件下使用不 同的监测方法 ， 得 对我 国未来 Ｃ Ｓ Ｃ 工程实施商业化推广具有重要指导意义。
关键词 ： Ｃ Ｃ Ｓ工程 ； Ｏ 监测 ； 拟； Ｃ 模 地震 ； 测井； 环空压力监测 ； 地球化 学方 法
Ｃ ｍ ａｙ Ｋ ｌｍ ｙ， ｉ ｉｎ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ ｏ ｐ ｎ ， ｅａ ａｉＸｎ ａｇ８ ４ １ ， ｈｎ） ｊ
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垂直地震 剖面（ｓ １ 供地层地质构造 的重要 Ｖ Ｐ能提
信息 ， 以及 单 井 附近 区域 Ｃ ： Ｏ 浓度 和运 移 的可靠 信
息， 描述可 能的运移 通道 。Ｖ Ｐ Ｓ 勘探 中 ， 在井筒 或其
加 公众 信心 与接 受程 度 。Ｄ Ｅ赞助 的地质 工程有 ： Ｏ
核 心研 究与 开发 工程 ， 国际性工 程与 区域碳 封存 合 Байду номын сангаас （ Ｃ Ｐ 项 目。它们 运用 的监测方法如下。 Ｒ Ｓ）
随着 温室效 应与气 候 变暖 问题 日益严重 ， 界 世 各 国越 来越 关注减 少温 室气体 排放 ， 而碳捕 集 与封
证实 其有效 性 ， 价 Ｃ 评 Ｏ 和地层 固体与流体 间的相互
作用， 评估 Ｃ ： 失到大气 中对环保 、 Ｏ漏 安全 和健康 的
影响， 评价和监测 出现漏失时任何 需要 的修复工作 ，
１１ 模 拟方法 ．
附近 ， 震 能 量 从 地 面 源 周期 性 地传 递 到地 下 地 地
ａ ｅｉ ｕ ｏ ｔｙｉ ｔ ｅｆ ｔ ｅ． ｇ ｎ ｏ ｒｃ ｕｎ ｒ ｎ ｈ ｕ ｕｒ
Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｃ ｒ ｅｔＣ ２ ｎｔ ｉｇ ｓ ｕａｉ ，ｅｓ ｃ ｌ ｇｎ， ｎ ｕｕ ｒｓ ｒ ｍ ｎｔｒ ｇｇｏｈ ｍ ｃｌ ｔｏ ｓ ｙｗ ｒ ｓ Ｃ Ｓ ｏ ｃ， ０ ｉ ｒ ，ｉ ｌ ｏ ｓｉ ｐｊ ｍｏ ｏ ｎ ｍ ｔ ｎ ｍｉ， ｇｉｇ ａｎ ｌｓ ｅｓ ｅ ｏ ｉ ｉ ，ｅｃ ｅ ｉａｍｅ ｄ ｏ ｐ ｕ ｏｎ ｈ
存 （ｃ ） ｃ ｓ 技术被证 明是一项解决 该问题安全 、 有效的
方法 。所 谓 Ｃ Ｓ 是 指将 从集 中源 （ Ｃ， 如火 电厂 ） 离 分 得到 的Ｃ Ｏ 注入深部地层 ， 利用地层的密封性和物理 化 学性质 ， Ｃ 留地层 ， 使 Ｏ长 在较 短 时间 内减少 Ｃ Ｏ 排 放 ， 解温室 效应 。Ｃ 缓 Ｏ 封存包 括地 质封存 、 海洋 封存与矿 物封 存 。 目前人 们主要研 究地 质封存 ， 其
中 图分 类 号 ：Ｅ １ ２ Ｔ ９． ０ 文 献标 识码 ： Ａ
Ｓ ｓ ｆ ｃ ｎｉｏｒｎｇ ａ ｄ ｅ ａ ｕａ ｉ ｎ ｔ ｃ ｕｂ ｕｒ ａ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｎ ｖ ｌ ｔｏ ｅ ｈｎｉ ｕｅ ｆ ｒＣ０ ２ ｔ ｒ ｅ ｑ ｏ ｏ ａｇ ｓ
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１ Ｃ： Ｏ 地下监测技术
地 质封 存 的全 过 程都需 要使 用监 测技 术 ， 根据
其功 能和 发展 阶段 ， 又可 以分为 ： 主要 技术 、 次要 技 术与其它潜在技术 。 从 １９ 年 开始 ， Ｏ 碳 封存 计划 的核心技 术与 ９７ ＤＥ 支撑 技术都 得 到 了发 展 ， 成功 的研究 与开 发能够 使 Ｃ Ｓ 胜各 种 技 术 、 Ｃ战 经济 和社会 问题 ， 低成 本 的 如 Ｃ Ｏ 分离 、 运输与 Ｃ Ｏ 地质封存 的长期稳定性 ， 还能增
表 １ 示 所 １２ 地 震 方 法 ．
发 工程 ， 国际性 工程与 区域碳 封存合作 （ Ｃ Ｐ 项 目 Ｒ Ｓ）
中常用 的几种 地下 监测 方法 ， 针对 不 同地质 情况满
足 封存要 求 ， 这对 我 国未来 地质封 存工 程 的商业化
推广具有重要 的指 导意义 。
３ Ｄ地震测 量是 油气 田勘 探 中广泛应 用的技术 ， 利用地 面源 （ 如炸药或震 动器 ） 产生 向下传播 的弹性 波 ， 反射 回地面 ， 并 由地震检波器记 录得 到的地层 ３ Ｄ
第４ 期
王容 ， Ｃ ： 等．Ｏ封存地 下监测评价技术
４ ５
面有重要作用 ， 能够提供注入 Ｃ Ｏ 的任 何主要垂直运
测数 据 ， 以用来改进 和校 正预测模 型 ， 可 提高预测工 程长期动 态的基础 。 核 心研 究 与开发 试验 项 目中 ， 到模 拟 的工程 用
有 Ｗｅｂ ｒ ， ｒ ｒ ｅ试 验 区 ， ｓ Ｐ ａ ｕ ｅ ， ｙ ｕｎ Ｆｉ Ｂｉ ｏ ｎ Ｗｅｔ ｅｒ Ｑ ｅｎ ｌ
ｓ ｒｂ ｄｉ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｔ ｅｆ ｎ ａ ｎ ａ ｒ ｃｐ ｅａ ｄ ｔ ｓ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｆ ｉ ｌ ｔ ｎｍｅｈ ｄ ， ｅ ｓ ｃ ｓ ｒ ｅ ｓｍｅｈ ｄ ， ｌ ｃ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｅ ， ｎ ｌ ｄ ｎ ｄ ｍｅ ｔｌ ｉ ｉ ｌ ｎ ｔ ｘ ｅ ｎ ｅｏ ｍｕ ａｉ ｔ ｏ ｓ ｓ ｉｍｉ ｕ ｖ ｙ ｔ ｏ ｓ ｗｅｌ ｉ ｈ ｈ ｕ ｐ ｎ ｅ ｉ ｓ ｏ ｌ ｇ ｉ ｇ ａ ｎ ｌ ｓｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ ｇ ａ ｄ ｇ ｏ ｈ ｍｉ ａ ｔ ｏ ｓ Ｉ ｃ ｎ ｂ ｏ ｃｕ ｅ ｈ ｔ ｈ ｎ ｔｒｎ ｏ ｌ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｌｇ ｃ ｏ ｇ ｎ ， ｎ ｕｕ ｒ ｓ ｕ ｅ ｍｏ ｉ ｉ ｎ ｅ ｃ ｅ ｃ ｌ ｏｎ ｍｅｈ ｄ ． ｔ ａ ｅ ｃ ｎ ｌ ｄ ｄ ｔ ａ ｅｍｏ ｉ ｉ ｇ ｔｏ ｓｉ ｉ ｅ ｅ ｔｇ ｏｏ ｉ ｔ ｏ ｆ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓａ ｅ ｄ ｓｉ ｃ ， ｉ ｈ ｈ ｓｔ ｅｉ ｏｔ ｎ ｕ ｄ ｎ ｅ ｓ ｎ ｅ ｒｉ ｇｏ ｔ ｈ ｏ ｏ ｄ ｔ ｎ ｒ ｉｔ ｔ ｗｈ ｃ ａ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ｉ ｉ ｇ ｓ ｎ ｅ ｉ ａ ｒ ｕ ｅ ｃ ｍｍｅ ｃ ａ ｒ ｍｏ ｉｎ ｏ ａ ｂ ｎ ｃ ｐ ｕ ｅ ａ ｄ ｓｏ — ｉ ｎ ａ ｇ ｎ ｔ ｒｉ ｌ ｏ ｔ ｆ ｒ ｏ ａ ｔ ｒ ｎ ｔ ｒ ｐ ｏ ｃ
（． １西南石油大学 ， 四川 成都 ６ ０ ０ ； ． 疆油 田公 司风城油 田作业 区， １ ５ ０ ２新 新疆 克拉玛依 ８４ １ ） ３ ０ ４ 摘 要 ： 捕集与封存（ｃ ） 术是解决 全球 气候 变暖 的一项 潜在 可行 技术 ， 碳 ｃ ｓ技 而注 入 Ｃ Ｏ 的流动监测 对长期封 存极其 关键。 总结 了美 国能源部 赞助 的核心研 究与开发工程 、 国际性工程和 区域碳封存合作 工程使 用的地下监测技术 ， 括模拟方法 、 包
有助 于为封存 技术 可能带 来 的法 律争议 （ 下水 影 地 响， 地震 ， 作物损 失等） 农 提供技术基础ｎ 。 监测技术 由二次及三次采 油工程 的类似方法 发 展而来 ， 照其应用 目的 ， 以分为 ： 按 可 大气监测 、 近地 监测 与地下监测 。大气监测 技术可用来确 定高于环
移 的重要 信息 ， 主要 有地 下水监 测 、 斜仪 、 成孔 测 合
径雷达 （Ａ Ｓ Ｒ和 ＩＳ Ｒ 和浅层 ２ ｎＡ ） Ｄ地震 等。地 下监测 技 术在确定 Ｃ ： Ｏ 羽状 流位置 、 压力传播 和储层 密封完
整性 方 面有重 要作 用 ， 主要 有 ３ Ｄ地震 测量 、 垂直 地 震 剖 面（ Ｓ ）井 间地震 、 ＶＰ 、 电阻率成像 、 声波 测井 、 环
视 图 。在 Ｃ ： Ｏ 监测 中 ， 最初的地震测量有助 于地质选 址 描述 ， 它还 提供 了与 后续地 震测 量进 行 比较 的原 始 测量基 值 ， 到 Ｃ 得 Ｏ 羽状流运 移 的延 时 图像 ， 测 检 Ｃ： Ｏ 从封存 场所 的重要 漏失 和运 移 。国际性项 目使
用 ３ Ｄ地 震测 量 的 有 Ｓｅ ｎｒ Ｃ ： Ｎ Ｗｅｂ ｒ ｔ ｐ ｅ， ＯＳ Ｋ， ｙ ｕｎ和 ｉ Ｉ Ｒ Ｓ 项 目ｆ Ｃ Ｐ和 ｓ ） ＣＰ ＭＲ Ｓ ｗＰ。
剂检测等 。近地监测 技术在保护浅 层地下水资源方
收稿 日期 ：０ １ ０ 一 １ ２ １－ ８ Ｏ 。
第一作者简 介： 王容 （９９ ）女 ， １８一 ， 在读硕士研究生 ， 从事试井 ， 油气藏产能评价等研究。 基金项 目： 国家重大专项“ 大型油气 田及煤层气 开发 ”２ ０ Ｚ ０ ０ ２ 资助 。 （０ ８ Ｘ ５ ２ ）
主要场所有废 弃油气 藏 、 盐水层 和不可开采 的煤层 。 为了确保 Ｃ Ｏ能够长期安全封存在 地下 ， 就需要
进行长期监测 。监测能够提 高对封存过程 的认识 和
境 背景值 的Ｃ ： Ｏ 浓度和有助 于确定 Ｃ Ｏ 漏失 的位置 ，
包括 Ｃ Ｏ 探测器 、 涡度相关法 、 改进 的检漏 系统 、 示踪
空压 力监测 、 地球化学方法等 。 总结 了美 国能源部 （ Ｏ ） 助 的核 心研究 与开 Ｄ Ｅ赞
Ｍａｓａ 县 Ｄ ｅｌ ｋＣｅｋ ｒｈｌ ｌ ｅｒｃ ｒｅ 和西维基利亚 ， ｉ 用来提高煤
层 甲烷气 采 收率 。Ｒ Ｓ 大规 模 工程用 到 的几类 油 ＣＰ
藏模 拟器 ， 饱 和盐水层 中封存 Ｃ 对 Ｏ 是很 重要 的 ， 如
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油 气藏 评 价 与 开 发
第 １ 第４ 卷 期
Ｒ Ｓ Ｒ ＯＲＥ Ａ Ｕ ＴＯ Ｎ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｅ Ｅ Ｖ Ｉ Ｌ Ａ Ｉ ＮＡ ＤＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ Ｖ ２ 年 ８ ０ １ １ 月
Ｃ 封存 地 下监 测 评 价 技 术 Ｏ２
王 容 杨宇尧 ， ， 段希宇 ， 段永刚