一种封存CO2全周期安全性监测方法和系统

本发明涉及封存co2安全性监测，比如涉及一种封存co2全周期安全性监测方法和系统。

背景技术：

1、地质封存是典型的负碳排放技术，通过管道将超临界co2注入到永久性冻土层、油气田、咸水层或不可采煤层等地质结构体中，可形成长时间或者永久性地对co2的封存，该方法也因此被认为是co2封存的首要选择。

2、地质结构体，比如永久性冻土层co2封存安全性主要受封存地质体结构、地质灾害、工程扰动等因素影响，目前碳封存的安全性监测方法的主要监测对象是co2或者由于co2泄露产生某些环境效应，且大多偏向于环境监测，缺乏对封存地质体自身安全性的关注。

技术实现思路

1、本发明提供了一种封存co2全周期安全性监测方法和系统，用以对地质结构体封存co2全周期安全性进行监测。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种封存co2全周期安全性监测方法，包括：

3、s1、将待封存co2的地质结构体及其周围一定范围确定为监测区域；

4、s2、在所述监测区域边界上通过钻孔布置微震传感器；

5、s3、在实施所述地质结构体封存co2之前开启微震监测数据分析系统，接收所述监测区域内的微震信号，判断钻孔扰动对所述监测区域的影响；

6、s4、在向所述地质结构体注入co2的过程中，通过微震信号的位置判断注入过程的安全性，根据判断结果对注碳过程进行调整；

7、s5、在结束所述地质结构体造注碳之后，对注碳孔进行封孔，并继续进行微震连续监测，通过微震信号判断co2注入过程对所述监测区域的影响，对封存区域的安全性进行判识。

8、可选地，所述s5中对封存区域的安全性进行判识，若出现危险情况，则根据判识结果在泄露区或即将泄露区进行封堵，封堵结束后，通过微震监测进行堵漏效果检验，判断封存是否恢复稳定。

9、可选地，所述在所述监测区域边界上通过钻孔布置微震传感器，具体包括：

10、在所述监测区域的上、前、后、左、右五个方向上钻孔，并在所述上、前、后、左、右五个方向的边界中心及节点上布置共计13枚微震传感器。

11、可选地，所述s3的在实施所述地质结构体封存co2之前开启微震监测数据分析系统，接收所述监测区域内的微震信号，判断钻孔扰动对所述监测区域的影响，具体包括：

12、在实施所述地质结构体封存co2之前开启微震监测数据分析系统，接收所述监测区域内的微震信号，对微震信号进行定位并统计个数；

13、若持续产生能量大于104j的微震信号，则所述微震信号产生的位置附近为受钻孔扰动影响的区域，此时暂不注碳；

14、若微震信号能量大于104j的微震信号个数连续一段时间保持为0，则表明所述监测区域趋于稳定，开始进行所述地质结构体封存co2。

15、可选地，所述s4的在向地质结构体注入co2的过程中，通过微震信号的位置判断注入过程的安全性，根据判断结果对注碳过程进行调整，具体包括：

16、若微震信号出现的位置在所设计的注碳孔处，则表明注入过程正常，可以持续注入；

17、若微震信号出现的位置与所设计的注碳孔处存在偏差，但在封存co2的地质结构体范围内，则表明注碳位置周围存在空区，持续进行监测，若微震信号一直处于封存co2的地质结构体范围内，且能量小于104j，则说明注碳过程正常，无需进行调整；

18、若微震信号出现的位置超过封存co2的地质结构体范围，且能量大于104j，则表明在注碳过程中引起了结构体破坏，需要停止注碳并进行检修。

19、可选地，所述s5的对封存区域的安全性进行判识的准则，包括：

20、若产生能量大于104j的微震信号，则表明产生破裂，并且微震信号出现的位置为出现破裂的位置，破裂转移的方向为裂纹扩展的方向；

21、若破裂转移的方向均集中在封存co2的地质结构体内部，并且未转移至其结构体边缘区域，则表明无co2泄露风险；

22、若破裂转移的方向转移至封存co2的地质结构体边缘区域或超出结构体，则表明即将发生co2泄露或co2泄露事故已发生，需要采取措施进行封堵。

23、可选地，所述通过微震监测进行堵漏效果检验，判断封存是否恢复稳定，具体包括：

24、若产生微震信号能量大于104j，则表明堵漏效果不良，继续进行封堵，直至微震信号能量低于104j或无微震信号时，表明堵漏稳定，co2封存恢复稳定。

25、另一方面，提供了一种封存co2全周期安全性监测系统，包括：地质结构体、封存区域、监测区域、微震传感器、钻孔、电缆、井上监测室和微震监测数据分析系统；

26、所述地质结构体，用于封存co2，其中，封存co2的地质结构体构成所述封存区域；

27、所述监测区域，包括待封存co2的地质结构体及其周围一定范围；

28、所述微震传感器，通过所述钻孔布置在所述监测区域边界上，并通过所述线缆与所述井上监测室内的微震监测主机连接；

29、在实施所述地质结构体封存co2之前开启所述微震监测数据分析系统，所述微震监测主机接收所述监测区域内的微震信号，所述微震监测数据分析系统判断钻孔扰动对所述监测区域的影响；

30、在向所述地质结构体注入co2的过程中，所述微震监测数据分析系统通过微震信号的位置判断注入过程的安全性，根据判断结果对注碳过程进行调整；

31、在结束所述地质结构体注碳之后，对注碳孔进行封孔，所述微震监测系统继续进行微震连续监测，所述微震监测数据分析系统通过微震信号判断co2注入过程对所述监测区域的影响，对封存区域的安全性进行判识。

32、可选地，所述微震监测数据分析系统通过微震信号判断co2注入过程对所述监测区域的影响，对封存区域的安全性进行判识，若出现危险情况，则根据判识结果在泄露区或即将泄露区进行封堵，封堵结束后，通过微震监测进行堵漏效果检验，判断封存是否恢复稳定。

33、可选地，在实施所述地质结构体封存co2之前开启所述微震监测数据分析系统，所述微震监测主机接收所述监测区域内的微震信号，对微震信号进行定位并统计个数；

34、若持续产生能量大于104j的微震信号，则所述微震信号产生的位置附近为受钻孔扰动影响的区域，此时暂不注碳；

35、若微震信号能量大于104j的微震信号个数连续一段时间保持为0，则表明所述监测区域趋于稳定，开始进行所述地质结构体封存co2。

36、可选地，在向所述地质结构体注入co2的过程中，所述微震监测数据分析系统通过微震信号的位置判断注入过程的安全性，根据判断结果对注碳过程进行调整，具体包括：

37、若微震信号出现的位置在所设计的注碳孔处，则表明注入过程正常，可以持续注入；

38、若微震信号出现的位置与所设计的注碳孔处存在偏差，但在封存co2的地质结构体范围内，则表明注碳位置周围存在空区，持续进行监测，若微震信号一直处于封存co2的地质结构体范围内，且能量小于104j，则说明注碳过程正常，无需进行调整；

39、若微震信号出现的位置超过封存co2的地质结构体范围，且能量大于104j，则表明在注碳过程中引起了结构体破坏，需要停止注碳并进行检修。

40、可选地，在结束所述地质结构体注碳之后，对注碳孔进行封孔，所述微震监测系统继续进行微震连续监测，所述微震监测数据分析系统通过微震信号判断co2注入过程对所述监测区域的影响，对封存区域的安全性进行判识的准则，包括：

41、若产生能量大于104j的微震信号，则表明产生破裂，并且微震信号出现的位置为出现破裂的位置，破裂转移的方向为裂纹扩展的方向；

42、若破裂转移的方向均集中在封存co2的地质结构体内部，并且未转移至其结构体边缘区域，则表明无co2泄露风险；

43、若破裂转移的方向转移至封存co2的地质结构体边缘区域或超出结构体，则表明即将发生co2泄露或co2泄露事故已发生，需要采取措施进行封堵；

44、可选地，所述监测系统通过微震监测进行堵漏效果检验，判断封存是否恢复稳定，具体包括：

45、若产生微震信号能量大于104j，则表明堵漏效果不良，继续进行封堵，直至微震信号能量低于104j或无微震信号时，表明堵漏稳定，co2封存恢复稳定。

46、上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

47、本发明利用微震监测技术，提供一种地质结构体，比如永久性冻土层封存co2全周期安全性监测方法及系统，在监测区域边界上通过钻孔布置微震传感器，进行注碳前的钻孔扰动监测、注碳过程监测、注碳后期封存区域的安全性监测、危险识别与解危效果检验等步骤，实现对地质结构体封存co2工程结构体全周期的安全性监测以及对发生泄漏事故之后堵漏解危措施的实施效果检验。整体而言，本发明的规模化推广应用可产生巨大的安全效益和经济效益。

48、本发明的主要优点也体现在：

49、1、本发明通过微震技术进行注碳前的钻孔扰动监测、注碳过程监测、注碳后期封存区域的安全性监测、危险识别与解危效果检验等步骤，仅需一次施工，并具备实时监测功能，大幅度降低了人工成本，方便快捷，实现了地质结构体封存co2工程结构体服役全生命周期的安全性监测的目的。

50、2、本发明通过微震技术对封存地质体自身的安全性进行监测，实现危险超前识别，避免了现有碳封存的安全性监测方法的主要监测对象是co2或者由于co2泄露产生某些环境效应、大多偏向于环境监测的局限性，更好地保障安全。

51、3、本发明通过监测堵漏后的微震信号，进行解危效果检验，判断碳封存是否恢复稳定，进一步地提升了地质结构体，比如永久性冻土层封存co2的安全性。