【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地球物理学中电磁仿真与计算领域，具体是一种适用于co2注入监测的井间视电阻率成像方法。
技术介绍
1、二氧化碳(co2)地质封存被广泛认为是减少温室气体排放，减缓气候变化的重要工具。然而，co2注入地层并向周围运移的过程，将改变注入点附近的地应力场和地层属性，并导致盖层变形、潜在的断层或裂缝重新激活等，进而可能引发一系列地质灾害。因此，及时检测co2注入活动引起的地下结构的变化，对于防止或缓解潜在的储存问题以及证明复杂储存体内co2的安全性至关重要。
2、电阻率成像法是一种非侵入性的地球物理技术，已被广泛应用于地下水资源调查、矿产资源勘探和地质灾害预测等领域。电阻率成像技术是利用电磁波在地下的传播和反射，通过测量地下物质对电流的阻抗来确定地下储层的物性。而岩石与地层流体之间的电阻率存在明显差异，气体的注入将导致地层电阻率发生变化，因此通过测量注入前后的地层电阻率等物性参数的变化可有效估算地层饱和度，识别储层中气体注入后运移范围。在co2封存监测中，可以通过监测地下co2分布的变化来评估co2的封存效果和安全性。由于二氧化碳的电导率比常规地下储层要高，因此近些年，该技术已被用于监测co2封存过程中的地下co2分布和运移。通过监测co2注入过程中地层电阻率变化，获得co2分布的时空变化信息。
3、传统的电阻率成像法需要利用反演成像，中间需要进行雅可比矩阵计算，需要消耗很长的时间，而直接利用井间视电阻率成像(正演近似成像)可以缩短计算时间，反映封存区的位置及封存区变化情况。
1、本专利技术意在提供一种适用于co2注入监测的井间视电阻率成像方法，以解决传统的电阻率成像法需要利用反演成像，中间需要进行雅可比矩阵计算，消耗时间长的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下方法：
3、s1：在选取地质中布设一口注入井，并在所述注入井周围另外布设两口井，分别为供电井和观测井；
4、s2：在所述注入井内注入co2，得到co2注入区，将co2注入区设定为不同纵横比恒定的椭球状电性异常体，使用不同大小的所述椭球状异常体模拟不同阶段co2注入的体积；
5、s3：在所述供电井井内和所述观测井内选取一段井内连续位置作为测量区域；
6、s4：在所述供电井井内和所述观测井内的所述测量区域内布设供电电极和测量电极，构建有限元网格模型，并计算所有所述测量电极的电势数据；
7、s5：利用有限元方法计算所述有限元网格模型每个网格的电势u；
8、s6：根据所述多个电势利用镜像法求出对应的视电阻率；
9、s7：利用所述供电井和所述观测井作为横纵坐标，绘制视电阻率结果图；
10、s8：构建所述视电阻率与co2体积之间的关系方程；
11、s9：构建所述视电阻率与co2电阻率及体积之间的关系方程。
12、优选的，在测量地质中布设一口注入井，并在所述注入井周围另外布设两口井，分别为供电井和观测井的步骤，包括：所述供电井和所述观测井以所述注入井为中心，对称布设在所述注入井周围。
13、优选的，在所述注入井内注入co2，得到co2注入区，将co2注入区设定不同纵横比恒定的椭球状电性异常体，使用不同大小的所述椭球状异常体模拟co2注入的体积的步骤，包括：
14、在注入co2的过程中，随着注入量的增加，co2所在区域逐渐扩大，进而导致电阻率逐渐增大。注入co2的体积变化通过所述椭球状异常体的椭球长轴、短轴和焦距变化来反映。
15、优选的，在所述供电井井内和所述观测井内选取一段井内连续位置作为测量区域的步骤，包括：将co2注入到适合碳封存的地下椭球状封存区域；在所述供电井井内和所述观测井内对应所述椭球状异常体的水平位置作为测量区域中心位置；在所述供电井井内和所述观测井内的所述测量区域中心位置上下各取一定范围作为所述测量区域。
16、优选的，在所述供电井井内和所述观测井内的所述测量区域内布设测量电极，构建有限元网格模型，并计算所有所述测量电极的电势数据的步骤，包括：在所述测量区域内布设电极，根据实际情况我们设置不同的电极间距。从所述供电井内最上方的所述测量电极开始向下方的所述测量电极测量，每次移动一个所述测量电极，同时记录所述观测井井内每个测量电极的电势数据。
17、优选的，利用有限元方法计算所述有限元网格模型每个网格的电势u的步骤，包括：
18、电流密度j，电场强度e与电导率σ存在如下关系，
19、j＝σe (1)
20、电场强度e与电位势u存在如下关系，
21、
22、基于电流连续性方程可得，其中e为流入闭合面电荷量：
23、
24、基于上面各式得到如下控制方程：
25、
26、本研究中，利用有限元法模拟地下介质的电阻率分布，点源电场总电位的边值问题可用以下公式进行描述：
27、
28、其中a为点源，单位是a，ω为研究的区域，γs为空气与地面的边界，γ∞为无穷远边界，n为边界的外法向方向，σ为地下介质的电导率单位是s/m，u为电压电位单位是v，r为点源到边界的距离单位是m。
29、与上式总电位边界问题等价的变分问题如下式：
30、
31、利用有限单元法的四面体网格来求解每个元素的电势u。
32、变分方程中对应于给定边界条件的区域和边界的积分被分解为每个四面体元素的积分之和。
33、
34、其中ni为形函数，是关于x、y、z的线性函数，定义如下：
35、
36、式中e为四面体元素的体积，由插值点p(x、y、z)和四面体网格的其他三个角点组成。
37、对方程(6)进行积分后第一项为：
38、
39、其中：
40、k1e＝(k1ij),k1ij＝k1ji
41、ue＝(ui)tㄑi,j＝1,2,3,4
42、对方程(6)进行积分后第二项为：
43、∫ω2iδ(a)udω＝iua (10)
44、对方程(6)进行积分后第三项为：
45、
46、其中：
47、
48、我们将方程(6)、(7)、(8)、(9)、(10)和(11)相结合，得到其中一个网格单元e的总电势表达式：
49、
50、当命令等式(12)等于0时，它得到一个线性方程组：
51、ku＝p (13)
52、将所述电势数据带入所述线性方程组(13)，求解线性方程组，得到每个节点的电势。
53、优选的，利用所述供电井和所述观测井作为横纵坐标，绘制视电阻率结果图，建立视电阻率和注入co2电阻率及体积之间的数学关系的步骤，包括：
54、
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【技术保护点】
1.一种适用于CO2注入安全监测的井间视电阻率成像模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于CO2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，所述在测量地质中布设一口注入井，并在所述注入井周围另外布设两口井，分别为供电井和观测井的步骤，包括：所述供电井和所述观测井以所述注入井为中心，对称布设在所述注入井周围。
3.根据权利要求2所述的一种适用于CO2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，在所述注入井内注入CO2，得到CO2注入区，将CO2注入区设定为不同纵横比恒定的椭球状电性异常体，使用不同大小的所述椭球状异常体模拟CO2注入的体积的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的一种适用于CO2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，在所述供电井井内和所述观测井内选取一段井内连续位置作为测量区域的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的一种适用于CO2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，在所述供电井井内和所述观测井内的所述测量区域内布设测量电极，构建有限元网格模型，并计算所有所述
6.根据权利要求5所述的一种适用于CO2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，所述利用有限元方法计算所述有限元网格模型每个网格的电势u的步骤，包括：
7.根据权利要求6所述的一种适用于CO2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，利用所述供电井和所述观测井作为横纵坐标，绘制视电阻率结果图，建立视电阻率和注入CO2电阻率及体积之间的数学关系的步骤，包括：
8.根据权利要求7所述的一种适用于CO2注入监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，将所述供电井、所述观测井分别设为横纵坐标从而绘制视电阻率的等值线图的步骤，包括：
9.根据权利要求8所述的一种适用于CO2注入监测的井间视电阻率成像方法，通过绘制视电阻率等值线图，可以构建所述视电阻率与CO2体积之间的关系方程的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于co2注入安全监测的井间视电阻率成像模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于co2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，所述在测量地质中布设一口注入井，并在所述注入井周围另外布设两口井，分别为供电井和观测井的步骤，包括：所述供电井和所述观测井以所述注入井为中心，对称布设在所述注入井周围。
3.根据权利要求2所述的一种适用于co2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，在所述注入井内注入co2，得到co2注入区，将co2注入区设定为不同纵横比恒定的椭球状电性异常体，使用不同大小的所述椭球状异常体模拟co2注入的体积的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的一种适用于co2注入安全监测的井间视电阻率成像方法，其特征在于，在所述供电井井内和所述观测井内选取一段井内连续位置作为测量区域的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的一种适用于co2注入安全监测的井间视电阻率成像方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：李天阳，余年，王晨光，刘杭杭，冯潇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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