二氧化碳泄漏监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Monitoring method and device of carbon dioxide leakage

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳泄漏监测方法及装置
本专利技术涉及环境监测
，尤其是涉及一种二氧化碳泄漏监测方法及装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。进一步的，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包括：将所述布里-珀罗腔传感器从二氧化碳驱油封存区域内指定位置处的所述土壤层经所述浅部含水层、所述深部含水层和所述盖层下放至所述储层，并利用所述布里-珀罗腔传感器获取布里-珀罗腔传感器所在地层的干涉光谱数据；利用所述光纤调解设备对所述干涉光谱数据进行解调处理，得到与所述干涉光谱数据对应的法布里-珀罗腔长信息；利用所述光纤跳线将法布里-珀罗腔长信息发送至计算机进行模数转换，得到各个地层的压力值。本专利技术提供的一种二氧化碳泄漏监测装置，其中，包括：获取模块，用于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；数值模拟模块，用于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；监测模块，用于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；计算模块，用于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；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；所述光纤压力传感器为法布里-珀罗腔传感器；其中，监测模块包括：下放获取单元，用于将所述布里-珀罗腔传感器从二氧化碳驱油封存区域内指定位置处的所述土壤层经所述浅部含水层、所述深部含水层和所述盖层下放至所述储层，并利用所述布里-珀罗腔传感器获取布里-珀罗腔传感器所在地层的干涉光谱数据；解调处理单元，用于利用所述光纤调解设备对所述干涉光谱数据进行解调处理，得到与所述干涉光谱数据对应的法布里-珀罗腔长信息；模数转换单元，用于利用所述光纤跳线将法布里-珀罗腔长信息发送至计算机进行模数转换，得到各个地层的压力值。本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的二氧化碳泄漏监测方法。本专利技术还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，所述程序代码使所述处理器执行所述的二氧化碳泄漏监测方法。本专利技术提供的一种二氧化碳泄漏监测方法及装置，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。本专利技术采用的分布式光纤测压工艺简单，并可实现各个地层压力的连续实时监测，可解决地球物理探测技术施工难度大和环境监测技术适用地质条件严苛的缺陷。另外，本专利技术提供的分布式光纤压力传感系统耦合数值模拟方法，无需造价高昂的水质监测传感器或二氧化碳浓度传感器，仅需通过数值模拟方法建立二氧化碳浓度与压力值的函数关系，基于分布式光纤压力传感系统监测实时的压力值，反推得到以压力值为变量的二氧化碳浓度，进而可以得到二氧化碳浓度在各个地层中的分布特征。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种二氧化碳泄漏监测方法的流程图；图2为光纤压力传感器下放至地层的结构图；图3为图1中步骤S103的流程图；图4为本专利技术实施例提供的一种二氧化碳泄漏监测装置的结构示意图；图5为图4中监测模块的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳泄漏监测方法，其特征在于，包括：/n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；/n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；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳泄漏监测方法，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳浓度与压力值之间的函数关系为：



其中，为二氧化碳浓度；P为压力值；a、b、c、d、e均为系数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，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。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光纤压力传感器为法布里-珀罗腔传感器。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，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包括：
将所述布里-珀罗腔传感器从二氧化碳驱油封存区域内指定位置处的所述土壤层经所述浅部含水层、所述深部含水层和所述盖层下放至所述储层，并利用所述布里-珀罗腔传感器获取布里-珀罗腔传感器所在地层的干涉光谱数据；
利用所述光纤调解设备对所述干涉光谱数据进行解调处理，得到与所述干涉光谱数据对应的法布里-珀罗腔长信息；
利用所述光纤跳线将法布里-珀罗腔长信息发送至计算机进行模数转换，得到各个地层的压力值。

【专利技术属性】
技术研发人员：种珊，彭苏萍，温庆志，杨富康，卢勇旭，赫云兰，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11