一种CO2封存羽流运移监测方法及装置与流程

本申请涉及碳封存（ccus），具体而言，涉及一种co2封存羽流运移监测方法及装置。

背景技术：

1、将工业源或大气中的二氧化碳（co2）捕集后注入深部咸水层或枯竭油气藏进行长期封存，能够有效缓解温室效应。然而，co2注入地下后，其羽流的运移范围、方向及饱和度分布是评估封存安全性、计算有效封存容量以及防止co2泄漏的核心指标。精准的羽流动态监测是确保封存项目长期安全运行的必要前提。

2、目前，时移垂直地震剖面（vsp）技术是监测co2羽流运移的主要地球物理方法之一，实现方式为：在注入井或邻近井中布设多级井下检波器，利用地面或井口的可控震源或炸药震源激发地震波。通过对比co2注入前（基线监测）和注入后（重复监测）获得的地震记录，提取地震波走时、振幅及频率等属性的变化。通常，利用地震波走时信息重建井旁速度场，根据速度降低的区域来推断co2的分布范围；或者利用利用地震波反射振幅变化识别与co2相关的异常响应，从而定性或半定量地描述羽流的边界和运移趋势。

3、然而，走时层析反演基于射线理论，受限于地震射线稀疏覆盖和有限观测角度，导致对羽流边缘低饱和度区域分辨率低、无法准确反演非对称羽流的运移方向。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种co2封存羽流运移监测方法及装置，用以通过多方位角背向散射能量衰减构建各向异性梯度张量并提取主特征向量，能够定量、精准地确定co2羽流运移的主方向，解决了常规时移vsp无法有效监测羽流定向运移的技术问题。

2、第一方面，提供了一种co2封存羽流运移监测方法，该方法可以包括：

3、通过各方位角的震源和井下检波器，采集各方位角下co2注入前的基线vsp数据和co2注入后各监测时间点的vsp数据；

4、基于所述基线vsp数据，确定各方位角的背向散射能量基线值；基于所述各监测时间点的vsp数据，确定每个监测时间点下各方位角的当前背向散射能量值；

5、针对任一监测时间点，基于各方位角的当前背向散射能量值与同方位角的背向散射能量基线值的差，确定co2羽流运移的主方向。

6、在一个可能的实现中，基于各方位角的当前背向散射能量值与同方位角的背向散射能量基线值的差，确定co2羽流运移的主方向，包括：

7、将各方位角的当前背向散射能量值与同方位角的背向散射能量基线值的差，确定为相应方位角上的背向散射能量衰减量；

8、基于各方位角的背向散射能量衰减量，构建方位角各向异性梯度张量，基于该方位角各向异性梯度张量的主特征向量确定co2羽流运移的主方向。

9、在一个可能的实现的，确定为相应方位角上的背向散射能量衰减量之后，所述方法还包括：

10、基于任一方位角的背向散射能量衰减量与同方位角的背向散射能量基线值，获取归一化的相对衰减率；

11、若该方位角的相对衰减率大于预设阈值，则确定该方位角的最终的背向散射能量衰减量为所述背向散射能量衰减量；

12、若该方位角的相对衰减率不大于预设阈值，则确定该方位角的最终的背向散射能量衰减量为0。

13、在一个可能的实现中，确定各方位角的背向散射能量基线值，包括：

14、对每个方位角下的基线vsp数据，采用逆时偏移算法进行波场延拓，在延拓过程中计算每个网格点的坡印廷矢量，根据坡印廷矢量与入射波传播方向的夹角，筛选出夹角满足预设条件的波场分量作为背向散射波场；

15、提取该背向散射波场的包络振幅，在目标储层深度窗口内对包络振幅的平方进行时间积分，得到该方位角的背向散射能量基线值。

16、在一个可能的实现中，确定每个监测时间点下各方位角的当前背向散射能量值，包括：

17、对每个监测时间点的任一方位角的vsp数据，采用逆时偏移算法进行波场延拓，在延拓过程中计算每个网格点的坡印廷矢量，根据坡印廷矢量与入射波传播方向的夹角，筛选出夹角满足预设条件的波场分量作为当前背向散射波场；

18、在同一目标储层深度窗口内，对背向散射波场的包络振幅的平方进行时间积分，得到相应方位角的当前背向散射能量值；其中，计算当前背向散射能量值的时间积分长度与计算背向散射能量基线值的时间积分长度保持一致。

19、在一个可能的实现中，基于该方位角各向异性梯度张量的主特征向量确定co2羽流运移的主方向，包括：

20、对方位角各向异性梯度张量进行特征值分解，得到三个特征值及对应的特征向量；

21、选取最大特征值所对应的特征向量，将其单位化后作为co2羽流运移的主方向。

22、在一个可能的实现中，所述方法还包括：

23、基于最大特征值与次大特征值的比值，计算主方向置信度；

24、当该比值小于预设阈值时，发出监测方向模糊的预警信号。

25、第二方面，提供了一种co2封存羽流运移监测装置，该装置可以包括：

26、采集单元，用于通过各方位角的震源和井下检波器，采集各方位角下co2注入前的基线vsp数据和co2注入后各监测时间点的vsp数据；

27、确定单元，用于基于所述基线vsp数据，确定各方位角的背向散射能量基线值；基于所述各监测时间点的vsp数据，确定每个监测时间点下各方位角的当前背向散射能量值；以及，针对任一监测时间点，基于各方位角的当前背向散射能量值与同方位角的背向散射能量基线值的差，确定co2羽流运移的主方向。

28、第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

29、存储器，用于存放计算机程序；

30、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

31、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

32、本申请实施例提供的一种co2封存羽流运移监测方法及装置，该方法通过各方位角的震源和井下检波器，采集各方位角下co2注入前的基线vsp数据和co2注入后各监测时间点的vsp数据，确定各方位角的背向散射能量基线值和各监测时间点下各方位角的当前背向散射能量值；针对任一监测时间点，基于各方位角的当前背向散射能量值与同方位角的背向散射能量基线值的差，确定co2羽流运移的主方向。该方法通过多方位角背向散射能量衰减构建各向异性梯度张量并提取主特征向量，能够定量、精准地确定co2羽流运移的主方向。

1.一种co2封存羽流运移监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于各方位角的当前背向散射能量值与同方位角的背向散射能量基线值的差，确定co2羽流运移的主方向，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定为相应方位角上的背向散射能量衰减量之后，所述方法还包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定各方位角的背向散射能量基线值，包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定每个监测时间点下各方位角的当前背向散射能量值，包括：

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于该方位角各向异性梯度张量的主特征向量确定co2羽流运移的主方向，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种co2封存羽流运移监测装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法。