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近年来，对温室气体排放的忧郁引发了对碳捕获和贮存（CCS）作为一衷禅候变动规划的兴致，该规划可用于削减报答净二氧化碳排放
。然而，CCS必要在数年内将CO2安全地保留在地质地层中
。

几种地球化学和地球物理（如延时地震）技术允许监测CO2的区域散布、密封齐全性和注入响应的压力变动，因而可用于验证贮存一致性，是齐全性监测的贵重工具
。

2021年9月，在挪威Svelvik的SINTEF CO2现场尝试室进行了一项地震跨孔现场尝试，验证了高精度跨孔层析成像技术可能监测CO2在碳封层的迁徙，向含水层或储层注入CO2会降低储层或含水层的地震速度，本次测试观测到了2-7%左右的速度降低
。

跨孔层析成像道理与尝试设备

地震波跨孔层析成像（C T ) 是一种地下物探步骤
。测试前在测试指标区两侧钻孔成井，在井下进行地震波的引发和接管，通过对观测到的弹性波各类震相的活动学(走时、射线蹊径）和动力学（波形、振幅、相位、频率）资料的分析，进而反演地下介质的结构、速度散布及其弹性参数等沉要信息，该步骤通？捎糜谔讲夤婺Ｓ，要求精度高的地下介质细结构
。

在现实操作中，通常采取一发多收扇形穿透的大局，一个孔内搁置高频声源（例如电火花震源）
。另一个孔内固定住一串检波器（水听器），通过震源向井下移动并在每一处置想的深度地位逐点引发，开释地震波
。

项目场地与测试流程

Svelvik CO2现场尝试室由一口中央注入井（B2）、四口监测井（M1-M4）和进行CO2注入尝试所需的基础设施组成
。注入井设计用于在幼超压前提下注入CO2，并在34至65 m深度之间进行筛选
。四口监测井用PVC套管套管至约100米深，并位于注入井周围菱形的角落
。监测井位于距注入井9.9 m（M3和M4）和16.5 m（M1和M2）处
。

对于所有尝试，地震源搁置在钻孔M4中，水听器/检波器地震接管器搁置在钻孔M3中
。

注入前进行了一次P波、SH波和SV波丈量，作为基线丈量（震源地位的地震场丈量设置如下图所示）
。

注射期间共采集了八组P波层析成像数据
。在第0天和第1天进行了两次P波调查，即上午和下午各一次
。在第0–2天，对下部区域进行了SH波和SV波丈量
。从第1天到第5天，对上部区域进行SH波丈量
。在数据处置过程中丈量并思考了钻孔误差
。

测试成就及分析

只思考拥有一样深度的源-接管器对，为每个井间组选择所有波类型（P、SH和SV）的达到功夫，并凭据真实震源和接管器距离推算地震速度
。上图显示了所有深度丈量的推算P波、SH波和SV波速度，以及凭据基线丈量尺度化的推算行程功夫变动
。

上图为井间数据分析：（a）P波、（b）SH波和（c）SV波的归一化波速相对于基线的功夫变动（百分比），该功夫变动显示了CO2气体的影响
。即便在第0天禀歧深度的注射起头后不久，也能够看到变动
。在约64m处，注入区没有或只有轻微变动
。显著变动从第2天和第3天起头，深度约为38至40m
。这对应于地震速度从约2180m/s降落至2140m/s
。b和图c显示了注入点左近下部区域SH和SV波速推算得出的速度降落
。

P波层析成像测试数据更为显著
。

a）基线P波和（b）第4天数据的层析成像反演了局以及（c）差距层析图（（基线-第4天）/基线）

P波层析成像了局批注，水平分层沉积拥有交替的高速和低速区，即低渗入性或高渗入性沉积物（如上图a,b）
。

基线数据和注入第4天采集的数据之间的两个P波层析图像的比力批注，CO2沿着上层赋存层内的高渗入带迁徙（如上图c）
。

差距层析图中能够看到高达7%的速度变动
。该区域与最可能充任CO2赋存层的厚粘土层有关
。在40米深度以下，能够看到幼于2%的极幼变动（如上图c）
。

散布式温度传感（DTS）的同步变动的验证

散布式温度传感DTS丈量的数据分析显示，钻孔M1、M2和M4中没有显著的部门温度变动
。然而，在M3中，在40 m深度左近有一个显著的峰值，这意味着CO2从注入点相对急剧地扩散到40 m深度处的观察孔M3
。这些了局与P波丈量的层析反演了局一致
。

（a）注入前第0天（虚线）、第2天（灰色线）和第4天（玄色线），钻孔M3的DTS丈量值随深度变动
。（b） 相对于注入前水平，温度峰值最大领域的功夫变动~40 m深度

结论

1. 尝试证实了高精度跨孔层析成像技术可能监测CO2在碳封层的迁徙，向含水层或储层注入CO2会降低储层或含水层的地震速度，本次测试观测到了2-7%左右的速度降低
。

2. 尝试证实了使用P、SH和SV地震源产生高质量地震数据的可行性，以通过跨孔丈量监测CO2注入的影响
。使用这三种起源，能够导出岩土参数，如超固结比
。使用关于泥土密度的附加信息，能够推算动态剪切刚度、动态体积模量和泊松比
。

尝试设备

本次测试所使用的设备重要有两个系统，均由德国Geotomographie公司出产
。

其一是大深度P波跨孔层析成像设备，蕴含SBS1000 MAGNUM深层P波震源，BHC1000水听器链，以及绞车和电脑等配件，其特点是探测深度可达1000m，引发能量高，探测精度高，不需腹地震仪，直接通过电脑软件接管地震波信号
。

SBS1000 MAGNUM                  BHC1000

其二是S波跨孔层析成像系统，由IPG5000脉冲产生器，BIS-SH型S波震源及MBAS多站可扩大智能孔中采集系统组成，该系统可同时采集P波及S波信息，在获取P波/S波层析成像数据的同时，还可推算动态剪切刚度、动态体积模量和泊松比，并获得泥土应力状态的描述
。

IPG5000脉冲产生器              BIS-SH型S波震源

MBAS多站可扩大智能孔中采集系统

尝试步骤及设备详情详见官网/