一种井间多分量时移地震监测CO2封存的方法

一种井间多分量时移地震监测co2封存的方法
技术领域
1.本发明涉及勘探地球物理技术领域，具体是一种井间多分量时移地震监测co2封存的方法。


背景技术：

2.co2捕获和封存技术被视为近年来减少co2排放最有效的方法之一，是将从工业或相关能源的源分离出来的co2，经液化压缩后注入地下封存并长期与大气隔绝的过程，将co2封存后，需要对co2的运移和分布进行监测，对可能的co2泄漏进行预警。地球物理领域的时移地震监测被认为是监测co2封存安全性最有效的方法。
3.对于井间时移地震测量来说，在监测co2封存安全性的应用中，主要是利用旅行时层析成像或全波形反演方法建立时移速度场，然后通过成像及差异成像来判断co2的分布和运移情况。然而，高精度的初至拾取是重要的输入信息，工作量大，同时也受反演误差和反演精度的影响。对于co2注入引起的速度变化及可能存在的泄漏问题，需要一种有效的快速检测方法，通过较低的计算成本获得有价值的监测结果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种井间多分量时移地震监测co2封存的方法，对可能存在的co2泄漏问题提供快速预警，为co2长期封存监测提供有效、快捷的监测手段。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种井间多分量时移地震监测co2封存的方法，包括以下步骤：
7.1)经过常规地震数据处理得到基础测量和重复测量的地震数据，分别为ub和ur，其中基础测量的垂直分量及水平分量分别为和重复测量的垂直分量及水平分量分别为和
8.2)经过波场分离和时移地震数据处理，从基础测量中得到垂直分量上行波和水平分量上行波从重复测量中得到垂直分量上行波和水平分量上行波
9.3)设计滑动时间窗，窗口大小为震源子波周期的六倍；
10.4)从基础测量和重复测量的垂直分量上行波中取出相应的两个地震道，通过滑动时窗计算时移互相关系数，计算由co2注入或泄漏引起的平均速度变化；
11.5)对基础测量和重复测量的垂直分量上行波中所有道集进行步骤4)的计算，得到垂直分量的平均速度变化随深度变化的曲线；
12.6)对基础测量和重复测量的水平分量上行波中所有道集进行步骤4)的计算，得到水平分量的平均速度变化随深度变化的曲线；
13.7)将所得到的平均速度变化曲线进行综合对比，判定由co2注入引起的速度变化的深度范围，并对co2的潜在泄漏风险进行预判。
14.在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：
15.在一种可选方案中：在步骤4)中，所述时移互相关系数的计算公式为：
[0016][0017]
其中，时窗长度为2tw，时窗中心位于时间t，ts表示重复测量波场相对于基础测量波场的时移。
[0018]
在一种可选方案中：对于基础测量，波到达时间窗的时间t由下式给出：
[0019][0020]
在一种可选方案中：对于监测测量，假设co2注入引起的速度扰动为δv，则相对速度扰动为扰动旅行时由下式给出：
[0021][0022]
在一种可选方案中：旅行时变化的计算公式为：
[0023][0024]
在一种可选方案中：时移互相关系数r(ts)在ts＝t
max
时达到最大值，平均旅行时扰动等于时移时间，即为：
[0025][0026]
在一种可选方案中：对于各时间窗口，相对速度变化的计算公式为：
[0027][0028]
在一种可选方案中：所述平均速度变化的计算公式为：
[0029][0030]
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
[0031]
本发明的一种井间多分量时移地震监测co2封存的方法计算效率高、经济成本低，能有效检测co2注入引起的速度变化，指示co2注入层的深度位置，对可能存在的co2泄漏问题提供快速预警，指示co2发生泄漏的深度位置。由于方法的高效、易行，能够为co2封存安全的实时检测和长期监测提供可行的技术手段。
附图说明
[0032]
图1为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中基础测量的地质模型。
[0033]
图2为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中co2注入后重复测量的地质模型。
[0034]
图3为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中co2泄漏后重复测量的地质模型。
[0035]
图4为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中基础测量的垂直分量地震炮集数据。
[0036]
图5为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中co2注入后重复测量的垂直分量地震炮集数据。
[0037]
图6为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中co2泄漏后重复测量的垂直分量地震炮集数据。
[0038]
图7为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中基础测量的水平分量地震炮集数据。
[0039]
图8为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中co2注入后重复测量的水平分量地震炮集数据。
[0040]
图9为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中co2泄漏后重复测量的水平分量地震炮集数据。
[0041]
图10为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中从基础测量的垂直分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据。
[0042]
图11为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中从co2注入后重复测量的垂直分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据。
[0043]
图12为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中从co2泄漏后重复测量的垂直分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据。
[0044]
图13为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中从基础测量的水平分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据。
[0045]
图14为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中从co2注入后重复测量的水平分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据。
[0046]
图15为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中从co2泄漏后重复测量的水平分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据。
[0047]
图16为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中依据垂直分量计算得到的co2注入后速度变化随深度变化的曲线。
[0048]
图17为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中依据水平分量计算得到的co2注入后速度变化随深度变化的曲线。
[0049]
图18为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中依据垂直分量计算得到的co2泄漏后速度变化随深度变化的曲线。
[0050]
图19为井间多分量时移地震监测co2封存的方法中依据水平分量计算得到的co2泄漏后速度变化随深度变化的曲线。
具体实施方式
[0051]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0052]
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
[0053]
如图1-19所示，为本发明一个实施例提供的一种井间多分量时移地震监测co2封
存的方法，包括以下步骤：
[0054]
1)经过常规地震数据处理得到基础测量和重复测量的地震数据，分别为ub和ur，其中基础测量的垂直分量及水平分量分别为和重复测量的垂直分量及水平分量分别为和
[0055]
2)经过波场分离和时移地震数据处理，从基础测量中得到垂直分量上行波和水平分量上行波从重复测量中得到垂直分量上行波和水平分量上行波
[0056]
3)设计滑动时间窗，窗口大小为震源子波周期的六倍；
[0057]
4)从基础测量和重复测量的垂直分量上行波中取出相应的两个地震道，通过滑动时窗计算时移互相关系数，计算公式为：
[0058][0059]
其中，时窗长度为2tw，时窗中心位于时间t，ts表示重复测量波场相对于基础测量波场的时移。
[0060]
对于基础测量，波到达时间窗的时间t由下式给出：
[0061][0062]
对于监测测量，假设co2注入引起的速度扰动为δv，则相对速度扰动为扰动旅行时由下式给出：
[0063][0064]
进一步得到旅行时变化，计算公式为：
[0065][0066]
即为：
[0067][0068]
当时移互相关系数r(ts)在ts＝t
max
时达到最大值，平均旅行时扰动等于时移时间，即为：
[0069][0070]
其中τ是波达到时间窗的平均旅行时扰动。
[0071]
对于各时间窗口，相对速度变化的计算公式为：
[0072]
[0073]
最终得到由co2注入或泄漏引起的平均速度变化，计算公式为：
[0074][0075]
5)对基础测量和重复测量的垂直分量上行波中所有道集进行步骤4)的计算，得到垂直分量的平均速度变化随深度变化的曲线；
[0076]
6)对基础测量和重复测量的水平分量上行波中所有道集进行步骤4)的计算，得到水平分量的平均速度变化随深度变化的曲线；
[0077]
7)将所得到的平均速度变化曲线进行综合对比，判定由co2注入引起的速度变化的深度范围，并对co2的潜在泄漏风险进行预判。
[0078]
本发明上述实施例中提供了一种井间多分量时移地震监测co2封存的方法，图1-9本发明的一个实施例得到的数据，图1-3所示的co2注入前后及co2泄漏的时移地质模型，分别是基础测量、co2注入后重复测量及co2泄漏后重复测量的地质模型；所记录的图3-6为垂直分量地震炮集数据，分别是基础测量、co2注入后重复测量及co2泄漏后重复测量的垂直分量地震炮集数据；图7-9分别是基础测量、co2注入后重复测量及co2泄漏后重复测量的水平分量地震炮集数据；图10-12分别是从基础测量、co2注入后重复测量及co2泄漏后重复测量的垂直分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据，而图13-15分别是从基础测量、co2注入后重复测量及co2泄漏后重复测量的水平分量地震炮集数据中经波场分离得到的上行波波场数据；图16和图17是针对基础测量及co2注入后重复测量的情况，分别依据垂直分量和水平分量计算得到的速度变化随深度变化的曲线，曲线的全局最大值对应深度为co2注入引起的速度变化深度范围的上界限，通过两个分量所得结果的对比和相互约束，判定co2注入后引起的速度变化深度范围及是否有潜在的泄露风险。图18和图19是针对基础测量及co2泄漏后重复测量的情况，分别依据垂直分量和水平分量计算得到的速度变化随深度变化的曲线，曲线的全局最大值对应深度为co2泄漏引起的速度变化深度范围的上界限，通过两个分量所得结果的对比和相互约束，判定co2泄漏后的速度变化深度范围，预警co2泄露风险。可见，对于co2的封存安全监测，本发明的一种井间多分量时移地震监测co2封存的方法，能够用于有效监测co2注入后的封存安全，及时预警可能存在的co2泄漏风险。
[0079]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。