[发明专利]二氧化碳泄漏监测方法及装置

说明书

本发明提供了一种二氧化碳泄漏监测方法及装置，涉及环境监测的技术领域，包括：先获取二氧化碳驱油封存区域所有地层内的历史压力值和与历史压力值对应的历史二氧化碳浓度；然后将历史压力值和历史二氧化碳浓度作为训练样本进行数值模拟，建立二氧化碳浓度与压力值之间的函数关系；再利用分布式光纤压力传感系统监测二氧化碳驱油封存区域内指定位置处各个地层的压力，得到各个地层的压力值；最后基于二氧化碳浓度与压力值之间的函数关系，根据各个地层的压力值进行计算，得到指定位置处每个地层的二氧化碳浓度。本发明可以适用于地质各层，且工程实施的难度小，可以实现二氧化碳泄漏的连续实时监测。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，尤其是涉及一种二氧化碳泄漏监测方法及装置。

背景技术

人类生产和生活过程中排放的废气，导致大气污染和温室效应日益严重，减少温室气体的排放量已成为人类关注的焦点。二氧化碳封存与捕获技术被作为一种有效的减排手段，将处理后的二氧化碳注入到封闭的深部地质构造中，从而减少二氧化碳向大气中排放。二氧化碳驱油封存是将二氧化碳注入到油田以提高原油采收率，同时二氧化碳将会占据原来被采出流体所占据的孔隙空间，溶解于残余的油和地层水中，在提高原油采收率的同时实现了二氧化碳的地质封存。

地质封存可以将二氧化碳长期埋存在深部地层中，然而由于地质构造中可能会存在断层、裂缝等非连续性构造，注入的二氧化碳气体可能会引起地层内部压力升高和应力场改变的现象，从而引起裂缝扩张或断层滑移等，造成二氧化碳泄漏至含水层或大气中，造成环境污染。因此，地质封存中二氧化碳的运移监测是非常重要的工作内容，是保障二氧化碳地质封存的安全性和有效性的必备手段。

目前对地质封存中二氧化碳的监测常用方法主要为两种，一种集中于储层和盖层的监测，采用地球物理探测方法，如三维地震探测和VSP测井技术，对二氧化碳驱替前缘进行监测，在复杂地形地貌区域实施难度大；另一种集中于近地表的含水层和土壤层的监测，采用环境监测方法，如水位和水质等监测方法，目前可以实现在浅部含水层中的监测，但在深度为1000米以下的深部含水层，高温和高压的条件，实时在线监测技术难度大。上述两种检测方法均具有不适用条件且实施难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化碳泄漏监测方法及装置，可以适用于地质各层，且工程实施的难度小，可以实现二氧化碳泄漏的连续实时监测。

本发明提供的一种二氧化碳泄漏监测方法，其中，包括：获取二氧化碳驱油封存区域所有地层内的历史数据；其中，所述历史数据包括：历史压力值和与所述历史压力值对应的历史二氧化碳浓度；将所述历史压力值和所述历史二氧化碳浓度作为训练样本进行数值模拟，建立二氧化碳浓度与压力值之间的函数关系；利用分布式光纤压力传感系统监测二氧化碳驱油封存区域内指定位置处各个地层的压力，得到各个地层的压力值；基于所述二氧化碳浓度与压力值之间的函数关系，根据所述各个地层的压力值进行计算，得到指定位置处每个地层的二氧化碳浓度。

进一步的，所述二氧化碳浓度与压力值之间的函数关系为：

Xco₂＝aP⁵+bP⁴+cP³+dP²+eP

其中，Xco₂为二氧化碳浓度；P为压力值；a、b、c、d、e均为系数。

进一步的，所述地层包括以下至少一种：土壤层、浅部含水层、深部含水层、盖层、储层。

进一步的，所述分布式光纤压力传感系统包括以下至少一种：光纤压力传感器、光纤调解设备、计算机以及光纤跳线。

进一步的，所述光纤压力传感器为法布里-珀罗腔传感器。