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近年来，全球对温室气体排放的担心引发了对碳捕获和贮存（CCS）作为一种气候变革缓解计划的极大兴趣，该计划可用于减少人为净二氧化碳排放 。然而，CCS需要在数千年内将CO2宁静地保保存地质地层中 。
几种地球化学和地球物理（如延时地动）技术允许监测CO2的区域漫衍、密封完整性和注入响应的压力变革，因此可用于验证贮存一致性，是完整性监测的名贵工具 。
2021年9月，在挪威Svelvik的SINTEF CO2现场实验室进行了一项地动跨孔现场实验，验证了高精度跨孔层析成像技术能够有效监测CO2在碳封层的迁移，向含水层或储层注入CO2会降低储层或含水层的地动速度，本次测试视察到了2-7%左右的速度降低 。
跨孔层析成像原理与实验设备
地动波跨孔层析成像（C T ) 是一种地下物探要领 。测试前在测试目标区两侧钻孔成井，在井下进行地动波的引发和接收，通过对视察到的弹性波种种震相的运动学(走时、射线路径）和动力学（波形、振幅、相位、频率）资料的剖析，进而反演地下介质的结构、速度漫衍及其弹性参数等重要信息，该要领通� ？捎糜谔讲夤婺Ｐ�，要求精度高的地下介质细结构 。
在实际操作中，一般接纳一发多收扇形穿透的形式，一个孔内安排高频声源（例如电火花震源） 。另一个孔内牢固住一串检波器（水听器），通过震源向井下移动并在每一处理想的深度位置逐点引发，释放地动波 。
项目园地与测试流程
Svelvik CO2现场实验室由一口中央注入井（B2）、四口监测井（M1-M4）和进行CO2注入实验所需的基础设施组成 。注入井设计用于在小超压条件下注入CO2，并在34至65 m深度之间进行筛选 。四口监测井用PVC套管套管至约100米深，并位于注入井周围菱形的角落 。监测井位于距注入井9.9 m（M3和M4）和16.5 m（M1和M2）处 。
关于所有实验，地动源安排在钻孔M4中，水听器/检波器地动接收器安排在钻孔M3中 。
注入前进行了一次P波、SH波和SV波丈量，作为基线丈量（震源位置的地动场丈量设置如下图所示） 。
注射期间共收罗了八组P波层析成像数据 。在第0天和第1天进行了两次P波视察，即上午和下午各一次 。在第0–2天，对下部区域进行了SH波和SV波丈量 。从第1天到第5天，对上部区域进行SH波丈量 。在数据处理历程中丈量并考虑了钻孔偏差 。
测试结果及剖析
只考虑具有相同深度的源-接收器对，为每个井间组选择所有波类型（P、SH和SV）的抵达时间，并凭据真拭魅震源和接收器距离盘算地动速度 。上图显示了所有深度丈量的盘算P波、SH波和SV波速度，以及凭据基线丈量标准化的盘算行程时间变革 。
上图为井间数据剖析：（a）P波、（b）SH波和（c）SV波的归一化波速相关于基线的时间变革（百分比），该时间变革显示了CO2气体的影响 。纵然在第0天差别深度的注射开始后不久，也可以看到变革 。在约64m处，注入区没有或只有轻微变革 。显著变革从第2天和第3天开始，深度约为38至40m 。这对应于地动速度从约2180m/s下降至2140m/s 。b和图c显示了注入点四周下部区域SH和SV波速盘算得出的速度下降 。
P波层析成像测试数据更为明显 。
a）基线P波和（b）第4天数据的层析成像反演结果以及（c）差别层析图（（基线-第4天）/基线）
P波层析成像结果标明，水平分层沉积具有交替的高速和低速区，即低渗透性或高渗透性沉积物（如上图a,b） 。
基线数据和注入第4天收罗的数据之间的两个P波层析图像的比较标明，CO2沿着上层赋存层内的高渗透带迁移（如上图c） 。
差别层析图中可以看到高达7%的速度变革 。该区域与最可能充当CO2赋存层的厚粘土层有关 。在40米深度以下，可以看到小于2%的极小变革（如上图c） 。
漫衍式温度传感（DTS）的同步变革的验证
漫衍式温度传感DTS丈量的数据剖析显示，钻孔M1、M2和M4中没有明显的局部温度变革 。然而，在M3中，在40 m深度四周有一个明显的峰值，这意味着CO2从注入点相对快速地扩散到40 m深度处的视察孔M3 。这些结果与P波丈量的层析反演结果一致 。
（a）注入前第0天（虚线）、第2天（灰色线）和第4天（玄色线），钻孔M3的DTS丈量值随深度变革 。（b） 相关于注入前水平，温度峰值最大规模的时间变革~40 m深度
结论
1. 实验证实了高精度跨孔层析成像技术能够有效监测CO2在碳封层的迁移，向含水层或储层注入CO2会降低储层或含水层的地动速度，本次测试视察到了2-7%左右的速度降低 。
2. 实验证实了使用P、SH和SV地动源爆发高质量地动数据的可行性，以通过跨孔丈量监测CO2注入的影响 。使用这三种来源，可以导出岩土参数，如超固结比 。使用关于土壤密度的附加信息，可以盘算动态剪切刚度、动态体积模量和泊松比 。
实验设备
本次测试所使用的设备主要有两个系统，均由德国Geotomographie公司生产 。
其一是大深度P波跨孔层析成像设备，包括SBS1000 MAGNUM深层P波震源，BHC1000水听器链，以及绞车和电脑等配件，其特点是探测深度可达1000m，引发能量高，探测精度高，不需要地动仪，直接通过电脑软件接收地动波信号 。
SBS1000 MAGNUM BHC1000
其二是S波跨孔层析成像系统，由IPG5000脉冲爆发器，BIS-SH型S波震源及MBAS多站可扩展智能孔中收罗系统组成，该系统可同时收罗P波及S波信息，在获取P波/S波层析成像数据的同时，还可盘算动态剪切刚度、动态体积模量和泊松比，并获得土壤应力状态的描述 。
IPG5000脉冲爆发器 BIS-SH型S波震源
MBAS多站可扩展智能孔中收罗系统
实验要领及设备详情详见官网/
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