專利名稱：基于流體注射的地下儲層分析的制作方法
基于流體注射的地下儲層分析相關(guān)申請的交叉引用本專利申請要求2009年9月11日提交的名稱為“A Process for theCharacterization of Geologic Formations for Carbon Dioxide Sequestration byCombining an Air Injection with Geodetic Measurements and Seismic Imagery，，(用于通過將空氣注射與大地測量和地震成像結(jié)合特征化用于二氧化碳封存的地質(zhì)地層的方法)的美國臨時申請序列號No. 61/241，504的優(yōu)先權(quán)，該申請全文以引用方式并入本文中。
背景技術(shù)：
本公開涉及對流體(例如，液體、氣體、超臨界流體)封存的地下儲層分析。已經(jīng)提出將諸如石油和天然氣儲層、煤層和含鹽儲層(saline reservoir)的地質(zhì)地層作為用于中期儲存和長期封存二氧化碳、天然氣和其它類型流體的儲存介質(zhì)。例如，在一些情況下，二氧化碳被捕集并通過井孔注入地下地層中的多孔儲層。多孔儲層可能位于不可滲透蓋層下面的地下地層中，蓋層防止二氧化碳逸出儲層。地層有效儲存二氧化碳氣體的能力取決于許多因素，包括儲層的尺寸、儲層巖石的滲透性和傳導性、地層中斷裂和滲漏通道的存在、以及可能的其它因素。蓋層中斷層、斷裂或漏洞的存在可能危及儲層作為封存地點的可行性。由注射引發(fā)的孔隙壓力增加可以打開現(xiàn)有斷裂，激活現(xiàn)有斷層或產(chǎn)生新的斷層或斷裂。這樣的注射引發(fā)的斷層作用或壓裂可能產(chǎn)生地震活動并潛在地生成新的滲漏通道。

發(fā)明內(nèi)容
在一個總的方面，可以基于流體注射分析地下儲層。識別斷層、斷裂、滲漏通道和儲層薄弱處的存在對于確定儲層對流體儲存或封存的適宜性具有重要價值。在一些實施方式中，這樣的性質(zhì)可以基于向儲層中注射空氣和/或其它流體來識別和/或分析。在一些實施方式中，這樣的性質(zhì)可以基于三維大地測量數(shù)據(jù)和/或其它類型數(shù)據(jù)進行識別和/或分析。在一些情況下，注射的流體包括二氧化碳。例如，在儲層被用于二氧化碳封存的情況中，可以使用在注射二氧化碳之前、期間和/或之后收集的數(shù)據(jù)來監(jiān)測封存過程。在一些實施方式中，注射的流體為替代流體。例如，在儲層為用于二氧化碳封存的候選地點的情況中，可以使用在注射替代流體之前、期間和/或之后收集的數(shù)據(jù)來確定儲層作為二氧化碳封存地點的可行性。除了表征和/或監(jiān)測二氧化碳封存地點之外，可以以類似的方式使用公開的技術(shù)來表征和/或監(jiān)測用于其它類型流體的封存地點。在一些實施方式中，這里描述的技術(shù)可以用來表征與儲層作為流體封存和/或儲存地點的有效性和可行性相關(guān)的地下儲層屬性。所描述的技術(shù)可以使用相對便宜的壓縮空氣、煙氣和/或用于表征儲層的其它類型流體?？梢杂尚l(wèi)星和/或機載成像、地面GPS數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)和/或其它類型的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)來收集數(shù)據(jù)。在一個方面，將測試流體注射地下區(qū)域的儲層中。測試流體密度低于二氧化碳、或者粘度低于二氧化碳，或者密度和粘度兩者都低于二氧化碳。收集與儲層中的測試流體相關(guān)的響應數(shù)據(jù)，并且基于響應數(shù)據(jù)確定儲層對二氧化碳封存的適宜性。實施方式可以包括下列一個或多個特征。測試流體包括空氣、煙氣和/或另一種氣體。響應數(shù)據(jù)包括地震數(shù)據(jù)、大地測量數(shù)據(jù)或兩者。地震數(shù)據(jù)包括在地下區(qū)域上方的傳感器處收集的二維和/或三維地震數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)包括在地下區(qū)域內(nèi)的傳感器處收集的垂直地震剖面數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)測注射引發(fā)的地震活動、用來表征引發(fā)的斷層作用或壓裂，和/或用來生成在儲層中測試流體的地震圖像。使用地下區(qū)域上方的GPS接收機、衛(wèi)星InSAR、空中InSAR、傾斜儀、水平儀和/或激光測距儀來收集大地測量數(shù)據(jù)。大地測量數(shù)據(jù)可以用來確定地下區(qū)域上方的地面上的點的位置和/或點的位置變化。在另一方面，將替 代流體注射地下區(qū)域的儲層中。收集與儲層中替代流體相關(guān)的響應數(shù)據(jù)?；陧憫獢?shù)據(jù)確定儲層的一個或多個特性?；谠?一個或多個)特性確定儲層對于封存儲存用流體(fluid for storage)的適宜性。實施方式可以包括下列特征中的一個或多個。儲存用流體是將被儲存在儲層中的氣體，諸如二氧化碳、天然氣或另一種流體。替代流體可以基本上不包含任一種儲存用流體。替代流體包括鹽水(brine water)、空氣、其它流體、它們的組合、一起注射的流體的混合物和/或在不同時間注射的一系列不同的流體。響應數(shù)據(jù)包括大地測量地面數(shù)據(jù)?；诖蟮販y量地面數(shù)據(jù)識別儲層上方地面的移動，并且基于地面的移動和/或地面的變形確定儲層的(一個或多個)特性。響應數(shù)據(jù)包括儲層中替代流體的地震成像數(shù)據(jù)?；诘卣鸪上駭?shù)據(jù)和/或大地測量數(shù)據(jù)識別替代流體在地下區(qū)域中的移動?；谔娲黧w的移動和/或地面的變形確定儲層的(一個或多個)特性。該(一個或多個)特性包括儲層的水文地質(zhì)性質(zhì)、儲層的地質(zhì)力學性質(zhì)、這兩者和/或其它類型的性質(zhì)。示例性水文地質(zhì)性質(zhì)包括儲層的滲透性和/或儲層的傳導場(conductivity field)。示例性地質(zhì)力學性質(zhì)包括儲層中的斷裂、儲層的邊界、可壓縮性、應力狀態(tài)、力學性質(zhì)等。在另一方面，將流體注射地下區(qū)域的儲層中。收集與地下區(qū)域上方的地面相關(guān)的三維大地測量數(shù)據(jù)?；谌S大地測量數(shù)據(jù)識別對儲層中的流體的三維大地測量響應?；谌S大地測量響應識別儲層的一個或多個特性。實施方式可以包括下列一個或多個特征。使用地下區(qū)域上方的GPS接收機、衛(wèi)星InSAR、空中InSAR、傾斜儀、水平儀和/或激光測距儀來收集三維大地測量數(shù)據(jù)。三維大地測量響應包括地面的變形，并且基于該變形確定(一個或多個)特性。三維大地測量數(shù)據(jù)指示地面上的點的移動,包括切向于地面和/或垂直于地面的移動。該(一個或多個)特性包括注射的流體在儲層中的位置。流體包括二氧化碳、測試流體、替代流體或它們的組合。儲層對于二氧化碳封存的適宜性可以在將二氧化碳注入儲層之前確定。可以在將二氧化碳注入儲層的同時和/或?qū)⒍趸甲⑷雰又蟊O(jiān)測該(一個或多個)特性。在附圖和以下描述中闡述了一個或多個實施例的細節(jié)。其它特征、目的和優(yōu)點將從描述和附圖以及從權(quán)利要求顯而易見。


圖IA是示出示例性儲層系統(tǒng)的方面的圖。圖IB是示出圖IA的示例性儲層系統(tǒng)100的另外的方面的圖。圖IC是示出在圖IA的示例性儲層系統(tǒng)100中的GPS接收機的示例性位置的圖。
圖2A、2B、2C和2D是示出根據(jù)儲層系統(tǒng)數(shù)值模擬的示例性數(shù)據(jù)的圖線。圖3是示出用于分析與流體注射相關(guān)的數(shù)據(jù)的示例性技術(shù)的流程圖。在各個附圖中，類似的附圖標記指示類似的元件。
具體實施例方式圖1A、1B和IC是示出示例性儲層系統(tǒng)100的方面的示意圖(未按比例繪制)。示例性儲層系統(tǒng)100 —般包括地下區(qū)域112、圖IA中所示測量子系統(tǒng)101、圖IB中所示流體注射子系統(tǒng)150、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134以及本文示出和描述的另外的特征。儲層系統(tǒng)100可以包括更少的、另外的和/或不同的特征和組件。在一些情況下，圖1A、1B和IC所示組件和子系統(tǒng)可以位于井場，并且與其它組件和子系統(tǒng)同時使用。在一些情況下，組件和子系統(tǒng)中的一個或多個可以在與其它組件和子系統(tǒng)不同的時間安裝和/或操作。例如，測量子系統(tǒng)101和流體注射子系統(tǒng)150可以同時位于井場和操作，或者測量子系統(tǒng)101和流體注射子系統(tǒng)150的組件可以在不同時間存在于井場和/或操作。組件和子系統(tǒng)中的一些可以位于遠離井場處。例如，衛(wèi)星系統(tǒng)、地震傳感器、數(shù)據(jù)存儲和/或數(shù)據(jù)處理組件、和/或其它類型的設備可以位于遠離井場的遙遠位置。通常，示例性儲層系統(tǒng)100的方面可以用來基于流體注射表征、監(jiān)測和/或分析地下儲層104。在圖IA所示實例中，注射的流體的羽流114位于儲層104內(nèi)。在一些實施方式中，將儲層對流體注射的響應的現(xiàn)場測量與儲層建模技術(shù)結(jié)合來確定儲層104的滲透率、孔隙率和總儲存能力。儲層104可以作為正在進行的二氧化碳或天然氣封存地點來分析，和/或作為候選的未來二氧化碳或天然氣封存地點來分析。測量儲層104對流體(例如，空氣、二氧化碳、天然氣、煙氣(flue gas)、氮氣、水和/或另一種流體)的注射的響應可以提供就地表征儲層的性質(zhì)的相對經(jīng)濟的方式。例如，可以基于諸如空氣或煙氣的廉價流體的注射來確定儲層的地質(zhì)力學、水文地質(zhì)和其它性質(zhì)。在一些實施方式中，數(shù)據(jù)分析可以確定例如可以將二氧化碳注入儲層104的最大速率，使得儲層壓力不超過封閉地層將破裂、引起斷層運動或引發(fā)地震的壓力。圈閉在不透水層下面的注射的流體可以說明不透水層的底部的結(jié)構(gòu)，同時可以對羽流的遷移進行成像以揭示有浮力流體在儲層中可能的遷移通道并識別諸如斷層、斷裂或棄井的潛在滲漏通道。在一些情況下，將空氣或另一種測試流體或替代流體作為二氧化碳的代用品注射。例如，注射空氣以測試候選封存地點可以具有下列一個或多個優(yōu)點測試注射可以在項目發(fā)生大量二氧化碳捕集和輸送成本之前執(zhí)行；空氣的泄漏可以是無毒的；空氣注射提供了很強的封存測試，因為空氣在儲層條件下比二氧化碳更具流動性；低密度空氣可能更容易地震成像，因此圈閉在不透水層下面的空氣可以說明其結(jié)構(gòu)。 可以使用多種類型的數(shù)據(jù)收集和/或數(shù)據(jù)分析技術(shù)來實現(xiàn)一個或多個優(yōu)點。在一些情況下，可以將矢量地面變形測量與流體流動建模結(jié)合來表征和監(jiān)測二氧化碳封存儲層。可以使用GPS、機載或衛(wèi)星干涉合成孔徑雷達(InSAR)和/或其它大地測量系統(tǒng)來測量(例如，在一些情況下以毫米精度)儲層104上方的地面102的三維變形。空間大地測量(例如，GPS、InSAR)可以允許以相對低的成本和相對高的精度測量水平和垂直變形兩者。水平變形往往比垂直變形對儲層性質(zhì)更敏感。這種敏感性可以允許更嚴格地測試地質(zhì)力學模型的預測和/或提高對儲層性質(zhì)的反演精度。重復GPS可以直接測量三維變形。InSAR可以提供對在沿著地面到天線之間的視線的范圍內(nèi)的變化的測量。與多個InSAR觀測幾何(viewing geometry)的范圍變化的組合可以允許確定三維矢量變形。相比測量視線的標量變化，測量三維矢量地面變形可以提供另外、并且可能更有用的信息。例如，在一些情況下，矢量位移對于斷裂的打開尤其敏感。GPS接收機的網(wǎng)絡可以提供具有高時間分辨率的高精度三維數(shù)據(jù)?？梢岳酶鶕?jù)多個觀測幾何的InSAR觀測結(jié)果通過連續(xù)空間采樣，但在一些情況下以比GPS提供的時間采樣更粗糙的時間采樣來獲得二維矢量位移。可以利用測井記錄、歷史地震數(shù)據(jù)和/或其它現(xiàn)有的信息源在注射流體之前構(gòu)建地下區(qū)域112的初始模型。例如，可以利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)識別地質(zhì)結(jié)構(gòu)特性和儲層材料性質(zhì)，這些性質(zhì)可以用來生成初始估計的地質(zhì)模型。地質(zhì)模型可以用作初始流動模擬和地面變形計算的輸入。這樣的地質(zhì)模型可以由現(xiàn)有測井記錄、地震信息等約束。在構(gòu)建初始估計的地質(zhì)模型并生成初始流動模擬之后，可以將流體注入儲層104，并可以測量和分析儲層響應。由GPS、InSAR和/或其它測量收集的大地測量信息可以以兩種分開且互補的方式使用。例如，可以將地面變形數(shù)據(jù)反演以提供對地下滲透率場和應力場的估計；并且可以將地面變形與根據(jù)結(jié)合地質(zhì)力學的流動模型的預測地面變形比較。可以通過在從大地測量信息的反演獲得的儲層性質(zhì)與通過流動模擬預測的大地測量信號之間的迭代進行分析。流動建模可以使用軟件產(chǎn)品進行，諸如，從ComputerModeling Group, Ltd可獲得的通用狀態(tài)方程模型(GEM)儲層組分模擬器(GeneralizedEquation-of-State Model (GEM) Compositional Reservoir Simulator)。GEM 能夠作為其二氧化碳封存軟件包的一部分對地質(zhì)力學變形、氣體和液體的流動、以及二氧化碳向水相的溶解同時建模。作為另一實例，流動建模的一個或多個方面可以使用由Schlumberger提供的Eclipse軟件包進行?？梢允褂冒ㄊ惺圮浖投ㄖ瞥绦虻牧硗夂?或不同類型的程序。滲透率場的各個方面可以通過三維大地測量信息與流體流動模型一起確定。例如，這樣的技術(shù)可以用來確定滲透性的各向異性、不均勻性和大小。此外，可以以內(nèi)部一致的方式表征斷裂對彈性變形和流動的效應，以便獲得對斷裂特性的改進的約束。例如，大地測量數(shù)據(jù)對于裂縫的總體積敏感，但典型地在單個大斷裂和總和為相同體積的多個小斷裂之間不加以區(qū)分。然而，這些兩端情況的滲透率有很大不同。以另一種方式來看，具有相同滲透率的不同裂縫分布可以具有顯著不同的體積變化。因此，三維大地測量數(shù)據(jù)的分析與流體流動模型一起可以提供通過一些常規(guī)方法不可得的另外類型的數(shù)據(jù)。下文更詳細描述的圖2A、2B、2C和2D示出了三維大地測量數(shù)據(jù)分析的實例。圖IA所示示例性地下區(qū)域112包括儲層下巖層110、儲層104、蓋層106、覆蓋層108、以及在地面102以下的可能的附加特征。地下區(qū)域112可以包括另外和/或不同類型的地質(zhì)特征和特性。例如，地下區(qū)域112可以包括多個儲層，或者地下區(qū)域112可以不包括覆蓋層108。儲層104可以是關(guān)于諸如二氧化碳、天然氣和/或其它流體的長期儲存的流體儲存活動而正被測試、監(jiān)測和/或以其它方式分析的地下地質(zhì)地層。在一些示例性實施方 式中，儲層104為二氧化碳或天然氣封存地點，并且可以利用對儲層系統(tǒng)100的方面的精確理解來更好地設計流體注射活動。在一些示例性實施方式中，儲層104為二氧化碳或天然氣封存的候選地點，并且使用儲層系統(tǒng)100來確定儲層對于封存活動的適宜性。儲層104可以由容易傳導和儲存流體的多孔巖石構(gòu)成。儲層104通常可以具有任何地形形狀、厚度和/或幾何形狀。在一些示例性情況中，儲層104的厚度可以在從一米到幾百米、或者甚至可能幾千米的范圍內(nèi)變化。儲層巖石可以包括斷層、斷裂和/或任何類型的天然或引發(fā)的不連續(xù)。在一些實施方式中，儲層104為天然的石油和天然氣儲層、天然咸水含水層(saline aquifer)或另一種天然流體儲層。例如,儲層104可以是枯竭的或正在生產(chǎn)的石油和/或天然氣儲層，或者在一些情況下，可能不存在與儲層104有關(guān)的計劃、活動的或歷史的生產(chǎn)活動。儲層下巖層110位于儲層104之下，蓋層106位于儲層104之上的地下區(qū)域112中。蓋層106、儲層下巖層110和/或其它地質(zhì)特征可以限定儲層104的邊界。例如，蓋層106和/或圖IA和IB未示出的其它地下特征可以限定儲層104的側(cè)向和/或垂直范圍。 儲層下巖層110可以包括例如形成儲層104的基底的前寒武紀非沉積巖。蓋層106可以包括相對不可滲透的材料，該材料可以防止大量有浮力流體逸出儲層104。例如，蓋層106可以包括具有比儲層巖石顯著低的滲透率的巖石。在一些情況下，蓋層106可以包括允許流體逸出儲層104的漏洞，并且可以使用在此描述的、諸如圖3所示方法300的示例性技術(shù)來檢測這樣的漏洞和/或降低儲層104的儲存能力的其它特征。儲層系統(tǒng)100包括限定在地下區(qū)域112中的井孔124。井孔124可以具有適于將流體注入儲層104的任何形狀、取向和/或配置。例如，井孔124可以包括垂直、水平、傾斜和/或其它井孔取向。井孔124可以包括有套管和/或無套管部分。井孔124可以包括圖中未具體示出的特征和/或工具。在一些實施方式中，井孔124的全部或一部分可能已用于生產(chǎn)、勘探、壓裂、流體注射和/或其它活動。示例性儲層系統(tǒng)100的流體注射子系統(tǒng)150將流體注入儲層104。圖IB示出了示例性流體注射子系統(tǒng)150的特征，該系統(tǒng)將空氣152注入儲層以形成所示羽流114。可以使用包括另外和/或不同的特征的不同類型的流體注射系統(tǒng)來注射空氣和/或任何其它可以使用的注射物。套管154可以被水泥固定或以其它方式固定在井孔124中。替代地，井孔的全部或一部分可以不帶套管。在井孔124在儲層104中帶套管的情況中，可以在套管153中形成射孔158以允許注射的流體流入儲層104中。射孔158可以使用聚能射孔彈(shape charge)、射孔槍和/或其它工具形成。如圖IB所示，作業(yè)管柱153位于井孔124中。作業(yè)管柱153可以包括連續(xù)管、分段管和/或其它類型的管子和/或管。圖IB所示封隔器156密封儲層104以上的井孔124的環(huán)空。在一些情況下，封隔器156可以置于另外和/或不同的位置以隔離用于流體注射的地下區(qū)域112的一個或多個區(qū)。例如，可以將另外的封隔器置于射孔158下方和/或其它位置中。封隔器156可以包括機械封隔器、流體可膨脹封隔器、砂封隔器和/或其它類型的封隔器。在圖IB所示實例中，作業(yè)管柱153接收來自壓縮機151的流體。壓縮機151從大氣接收空氣152，在壓縮機151中對空氣加壓，并且將壓縮空氣傳輸?shù)阶鳂I(yè)管柱153中。壓縮機151可以聯(lián)接到馬達、燃氣渦輪機、風力渦輪機和/或另一種提供機械能或電能以對空氣加壓用于注射的系統(tǒng)。壓縮空氣被傳輸通過作業(yè)管柱153、進入井孔124并進入儲層104，從而形成羽流114。
在一些情況下，將其它流體代替空氣或作為空氣的補充而注入儲層104。例如，可以將諸如二氧化碳和/或天然氣的儲存用流體注入儲層104。在一些情況下，注射的流體為儲存用流體的替代品。替代流體可以不包括或僅包括痕量的儲存用流體。例如，注射的流體可以包括空氣、煙氣、水、氮氣、氬氣、氧氣和/或其它替代流體。在一些情況下，注射的流體包括在儲層104中比二氧化碳更具有流動性的測試流體。例如，測試流體可以在儲層條件下比二氧化碳粘度更低和/或密度更低。不像空氣那樣在井場處可獲得的流體可以例如通過管線、卡車和/或其它類型的基礎設施輸送到井場。在一些情況下，流體注射子系統(tǒng)150包括泵車、流體罐和/或?qū)⒘黧w傳輸?shù)阶鳂I(yè)管柱153的其它類型的結(jié)構(gòu)。泵車可以包括機動車輛、固定設施、滑橇、軟管、管、流體罐或貯存器、泵、閥門和/或其它合適的結(jié)構(gòu)和設備。在一些情況下，可以基于從數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134接收的指令來控制流體注射子系統(tǒng)150的流體注射過程和/或組件。
通常，任何注射的流體都可以在儲層中形成羽流。注射的流體的羽流可以基本上在儲層104中在所有方向上延伸。羽流可以優(yōu)先地在儲層104中的有限數(shù)目的方向上延伸，例如，基于儲層中的變化的滲透率、斷裂和其它特征擴展和指進。羽流可以漂浮在儲層104中并上升到與蓋層106的界面。在圖IA和圖IB所示實例中，注射的空氣形成羽流114?？梢岳缡褂玫卣鸪上駥υ诘叵聟^(qū)域112中的羽流成像。在一些情況下，也可以對包括地下區(qū)域112中天然存在的流體的其它流體成像。羽流的壓力可以導致隆起(mounding)126,隆起使儲層104上方的地面102變形。隆起導致的地面102的變形可以包括地形的變化、擴展、平移、上升、下沉以及這些和/或其它效應的組合。例如，當注入儲層104的一定量的流體使地下區(qū)域112機械變形，導致在地面102的移動時，可能在地面102處出現(xiàn)隆起。在一些情況下，由于隆起126導致的地面102的變形在地面102處例如使用大地表面測量可以是可觀測的。在一些示例性實施方式中，由于在儲層104中注入流體，地面102可以每年大約5毫米的速率變形。取決于多種因素，隆起可以以不同速率發(fā)生。隆起126可以在儲層104中的羽流的地面突起以外可觀測(例如，可以導致可測量的地面撓曲)。例如，隆起126可以從井孔124延伸到比羽流114遠兩倍或更多倍的地方。隆起126可以包括地面102的三維移動。例如，隆起可以導致地面上的點垂直移動(即垂直于地面102)和/或在經(jīng)度和緯度方向上(即平行于地面102)移動。圖IC示出了示范由隆起126導致的地面102的地形的示例性等高線180。通常，地面的地形可以通過隆起以多種不同的方式改變，并且圖IA和圖IC所示地面102的地形的變化提供一個實例。另外的實例在圖2A、2B、2C和2D中示出。示例性測量子系統(tǒng)101包括GPS監(jiān)測網(wǎng)絡、地震監(jiān)測系統(tǒng)、壓力監(jiān)測系統(tǒng)和InSAR遙測系統(tǒng)。測量子系統(tǒng)可以包括另外的、更少的和/或不同類型的設備和技術(shù)。壓力監(jiān)測系統(tǒng)包括在井孔124中的一個或多個壓力換能器130。壓力換能器監(jiān)測井孔124中的壓力。壓力換能器可以在流體注射期間和/或之后監(jiān)測注射的流體的壓力。在一些情況下，觀測壓力的突然降低可能指示存在允許流體快速逸出儲層104的漏洞，而在壓力沒有較大或快速變化的情況下觀測到隨時間推移相對穩(wěn)定的壓力則可能指示儲層104周圍存在有效的流體密封。地震監(jiān)測系統(tǒng)包括在地面102處的地震脈沖源119、地面102處的地面地震接收機121和在井孔124中的井下地震接收機128。地震監(jiān)測系統(tǒng)可以包括更少的、另外的和/或不同的組件。例如，地震監(jiān)測可以由在儲層系統(tǒng)100中的更少的、另外的和/或不同的位置處的不同數(shù)目的源和/或接收機實現(xiàn)。地震可以由注射引發(fā)或來自人工地震源。在一些操作的方面,地震脈沖源119生成音響信號(acousticsignal)。音響信號傳播通過地下區(qū)域112并與地下區(qū)域112的地質(zhì)特征相互作用。例如，音響信號可以橫穿覆蓋層108、蓋層106、儲層104、儲層下巖層110、它們之間的界面、斷裂、斷層、和/或地下區(qū)域112中的其它類型的不連續(xù)和特征和/或與它們相互作用。根據(jù)巖性、流體內(nèi)容和/或其它特性，音響信號可以在地下區(qū)域112中被部分地反射、吸收、傳送和/或改變。音響信號可以在井下地震接收機128和/或地面地震接收機121處檢測到。檢測的信號可以例如使用軟件、計算機程序和/或其它類型自動化過程分析。地震數(shù)據(jù)的分析可以生成羽流114的地震圖像。地震數(shù)據(jù)的分析可以提供 關(guān)于地下區(qū)域112中的地震活動和/或其它類型的機械運動的信息。地震數(shù)據(jù)的分析可以提供關(guān)于地下區(qū)域112中的斷層、斷裂和/或其它類型的不連續(xù)的信息。在一些情況下，有浮力的注射流體朝蓋層106上升并遠離注射井向外擴散，直到其到達不透水層。這種現(xiàn)象的發(fā)生速度提供了對水文地質(zhì)性質(zhì)的約束。流體可以在儲層104中分裂成多個舌狀物或指狀物和/或多個層。在儲層間隔中的反射系數(shù)和/或另外的反射器的出現(xiàn)可以指示儲層104中的一個或多個流體前緣。因此，這樣的信息可以用來確定注射的流體的羽流在儲層中的位置。在界面處的地震反射系數(shù)取決于跨界面的阻抗差，其中介質(zhì)阻抗Z為其地震速度與其密度的乘積Z=Vp。例如，對于在具有阻抗Z1和Z2的兩個介質(zhì)之間的垂直入射，反射系數(shù)由R=(Z1-Z2)Zi(ZJZ2)給出?？諝夂投趸季哂蓄愃频牡卣鹚俣?分別大約390和350m/s)，并且空氣的密度遠小于二氧化碳(分別大約120和500kg/m3)。因此，在典型的儲層條件下，空氣是比二氧化碳更強的地震反射體。圖IA所示示例性大地測量系統(tǒng)包括GPS和衛(wèi)星InSAR系統(tǒng)?？梢允褂昧硗獾暮?或不同類型的大地測量系統(tǒng)(例如，空中InSAR、傾斜儀、激光測距儀、激光水平儀)。圖IA和圖IC所示示例性GPS監(jiān)測網(wǎng)絡包括在地面102處的GPS接收機120，該接收機接收來自GPS衛(wèi)星的信號。GPS接收機120可以定位用于檢測與地面102的隆起相關(guān)的移動。在一些情況下，GPS接收機120位于距井孔124的半徑多達和/或超出幾百米或幾千米的多個位置處。GPS站的網(wǎng)絡可以提供在所選擇點處的高精度三維地面變形數(shù)據(jù)。圖IC示出了通常布置在地面102處的網(wǎng)格中的GPS接收機120的實例。可以使用不同數(shù)目的GPS接收機120，并且可以以不同的方式布置GPS接收機120。例如，GPS接收機可以布置成徑向、線性、幾何形、隨機和/或其它類型的圖案。GPS接收機120的位置可以基于地形、可達性、信號強度、儀器靈敏度和/或其它因素進行選擇?？梢詤f(xié)調(diào)使用多種大地測量技術(shù)來監(jiān)測矢量地面變形。在一些示例性實施方式中，使用兩個網(wǎng)絡，每個網(wǎng)絡具有大約三十個大地測量標記。在每個網(wǎng)絡中，可以連續(xù)地監(jiān)測標記的子集(例如兩個、五個等)以提供高分辨率時間覆蓋。剩余標記可以使用流動接收機的組(例如六至八個)以較低時間分辨率(例如，每周一次)觀測，以便在較低頻率的基礎上(例如每月一次)提供在每個標記處的測量。該示例性測量方案可以提供足夠的時間覆蓋，以分辨一些示例性系統(tǒng)中的地質(zhì)信號。在一些其它實例中，將不同數(shù)目的大地測量標記與類似或不同的時間采樣技術(shù)一起使用。也可以使用例如NASA的所謂UAVSAR (無人機合成孔徑雷達)的機載SAR系統(tǒng)來獲得在較寬區(qū)域內(nèi)的完整三維矢量位移。在一些情況下，由機載SAR獲得的數(shù)據(jù)可以具有比GPS提供的更粗糙的時間采樣?？梢岳脧亩鄠€不同觀察方向來自多個衛(wèi)星(例如，ENVISAT, RADARSAT、ALOS-PALSAR等)的InSAR觀測結(jié)果獲得更好的大地測量和時間覆蓋。圖IA所示衛(wèi)星InSAR系統(tǒng)包括InSAR衛(wèi)星116。衛(wèi)星116發(fā)送與地面102進行交互的電磁信號118。信號118的至少一部分從地面102反射并被衛(wèi)星116接收?？梢曰贗nSAR數(shù)據(jù)檢測地面102的幾何特征和/或在平行于到衛(wèi)星的視線的方向上的地面102的移動。由GPS網(wǎng)絡、InSAR儀器和/或其它系統(tǒng)收集的大地測量數(shù)據(jù)可以大致提供與地面102的幾何形狀和/或移動有關(guān)的一維、二維或三維空間數(shù)據(jù)。大地測量數(shù)據(jù)可以用來檢測隆起和/或生成表示地面的動態(tài)行為 的多維矢量圖，這種行為可以指示地面對流體注射的響應。圖2A、2B、2C和2D是示出根據(jù)儲層系統(tǒng)數(shù)值模擬的示例性大地測量數(shù)據(jù)的圖線。圖2A、2B的圖線200a、200b兩者中均示出了水平和垂直位移。(為清晰起見，在圖2C的圖線200c中用虛線等高線重復了圖線200a，并且在圖2D的圖線200d中用等高線重復了圖線200b中的數(shù)據(jù)。圖線200c中的內(nèi)等高線指示該圖線中的最高垂直位移；圖線200c中的外等高線指示該圖線中的最低垂直位移。圖線200d中原點周圍的內(nèi)等高線指示該圖線中的最低垂直位移；圖線200d中的原點偏向NE和SW的內(nèi)等高線表示該圖線中的最高垂直位移。)圖線200a、200b的比較示出了斷裂的存在可能如何影響三維地面變形的一個實例。具體地，圖線的比較反映了可能由向各向同性介質(zhì)注射流體導致的三維地面變形(200a)與向定向裂縫注射流體導致的三維地面變形(200b)的差別。圖線200a、200b兩者均表示在每個水平方向上5，000米的正方形區(qū)域。圖線200a、200b兩者均示出由各向同性源的膨脹導致的位移，在一千米的深度內(nèi)的體積增加為30，000立方米。在圖線200a、200b兩者中，水平位移的大小和方向均由箭頭示出，并且垂直位移的大小由背景中的點畫密度示出。(圖線200a、200b中的垂直位移分別在圖線200c、200d中由等高線和點畫密度來表示。)圖線200a、200b兩者都表示相同比例的長度。所示垂直位移長度比例的單位為毫米。圖2A的圖線200a示出了在彈性半空間內(nèi)深度一千米處的各向同性體積源的三維地面變形。在用于生成圖線200a的數(shù)值模擬中，體積源相當于具有20米的半徑的球體。在圖線200a中，水平位移通常徑向遠離原點取向，在離原點I. 2千米處具有最大位移I. 6毫米。最大垂直位移為3. 8毫米。圖2B的圖線200b示出了與用來生成圖線200a的體積源相同的體積變化和相同深度的、由垂直NW-SE走向張位錯導致的三維地面變形。源上方的區(qū)域下陷I. 2毫米。在距源大約一千米處發(fā)生2. I毫米的最大抬升。水平位移主要從源向NE-SW取向，在源的SW和NE方向上大約I. I千米處具有最大值2. 7毫米。如在該實例中，對于垂直斷裂的開口，水平地面變形通常超出垂直地面變形。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134的全部或一部分可以位于遠離井場處。在一些實施方式中，儲層系統(tǒng)100包括一個或多個儀器車、固定設施、和/或容納數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134的全部或一部分的在井場處的其它合適的結(jié)構(gòu)，例如，以及通信基礎設施、電力系統(tǒng)和/或其它類型的設備。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134可以包括一個或多個計算裝置，每個裝置都具有存儲器136和數(shù)據(jù)處理器138。例如，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134可以包括一個或多個微控制器、個人計算機、膝上型計算機、服務器、服務器集群、數(shù)據(jù)庫和/或其它類型的計算裝置。在一些情況下，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134運行軟件，該軟件能模擬流體注射的方面、儲層104中的流體流動、儲層104的力學和/或其它相關(guān)動力學。在一些情況下，可以基于模擬控制和/或分析流體向儲層中的注射。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134運行軟件，該軟件能分析來自測量子系統(tǒng)101的數(shù)據(jù)，基于來自測量子系統(tǒng)101的數(shù)據(jù)識別儲層的特性，和/或確定儲層對于二氧化碳和/或天然氣封存的適宜性的方面。例如，該軟件可以用來實施過程300的操作308、310、312中的一個或多個和/或其它類型的操作。通常，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134的方面可以由數(shù)字電子電路、計算機軟件、固件和/或硬件實施。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134可以在諸如存儲器136的計算機存儲介質(zhì)中存儲數(shù)據(jù)和/或計算機程序。計算機存儲介質(zhì)包括所有形式 的易失性和非易失性存儲器，例如，半導體存儲裝置(例如，EPROM、EEPR0M、閃速存儲裝置等)、磁盤(例如，內(nèi)部硬盤、可移動磁盤等)、磁光盤、以及⑶ROM和DVD-ROM盤。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134可以包括諸如數(shù)據(jù)處理器138的數(shù)據(jù)處理設備，該數(shù)據(jù)處理設備執(zhí)行操作(例如圖3的操作308、310、312，數(shù)值分析、計算機模擬和/或其它類型的操作)。通常，數(shù)據(jù)處理設備接收輸入數(shù)據(jù)并執(zhí)行指令以生成輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理設備可以包括任何類型的設備、裝置和/或用于處理數(shù)據(jù)的機器，包括例如可編程處理器、計算機、片上系統(tǒng)、微控制器和/或類似裝置。數(shù)據(jù)處理設備可以包括專用邏輯電路，例如，F(xiàn)PGA (現(xiàn)場可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路)。數(shù)據(jù)處理設備可以執(zhí)行軟件、計算機代碼、計算機程序產(chǎn)品和/或其它形式的機器可讀指令。各種儲層系統(tǒng)100的組件可以例如直接、間接、通過通信網(wǎng)絡和/或以另一種方式彼此通信。儲層系統(tǒng)100的組件可以使用任何合適的數(shù)字和/或模擬通信協(xié)議直接通過有線和/或無線連接通信。例如，儲層系統(tǒng)100的組件可以通過銅線、無線射頻信號、液壓信號、數(shù)字信號、模擬信號和/或以另一種方式通信。儲層系統(tǒng)100的組件可以通過數(shù)字通信網(wǎng)絡通信。通信網(wǎng)絡的實例包括局域網(wǎng)("LAN")和廣域網(wǎng)("WAN")、互聯(lián)網(wǎng)(例如因特網(wǎng))、包括衛(wèi)星鏈路的網(wǎng)絡、以及點對點網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134的各種組件和/或方面可以與儲層系統(tǒng)100中的其它組件或子系統(tǒng)通信。例如，流體注射子系統(tǒng)150可以從數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134接收流體注射參數(shù)(例如，壓力、體積、流量、時間和/或其它流體注射參數(shù))、命令和/或其它信息；數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134可以從流體注射子系統(tǒng)150接收狀態(tài)信息和/或其它類型的信息。作為另一實例，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134可以從測量子系統(tǒng)101接收基線數(shù)據(jù)、響應數(shù)據(jù)、狀態(tài)更新和/或其它類型的信息；測量子系統(tǒng)101可以從數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134接收命令和/或數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)134可以包括多個獨立的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)各自通過接口連接儲層系統(tǒng)100中的不同組件或子系統(tǒng)和/或控制儲層系統(tǒng)100中的不同組件或子系統(tǒng)。圖3是示出用于收集關(guān)于地下儲層的信息的示例性過程300的流程圖。過程300中的一些或全部操作可以由圖IA和IB所示示例性儲層系統(tǒng)100的一個或多個組件來實施。在一些實施方式中，過程300可以包括以相同或不同的順序執(zhí)行的另外的、更少的、和/或不同的操作。此外，過程300中的各個操作和/或操作的子集中的一個或多個可以孤立地和/或以不同的環(huán)境執(zhí)行，以實現(xiàn)相同和/或不同類型的結(jié)果。由過程300生成的輸出數(shù)據(jù)，包括由中間操作生成的輸出，可以包括存儲、顯示、打印、傳送、通信和/或處理的信息。在示例性過程300的以下描述中，將地下儲層描述為二氧化碳封存地點和/或二氧化碳封存的候選地點。示例性過程300可以被修改和/或應用于作為其它儲存用流體的候選封存地點的儲層，例如，用于儲存天然氣的儲層或其它類型的儲層。在一些情況下，例如，在將二氧化碳注入地下儲層的時間段內(nèi)和/或在已注射二氧化碳用于儲存之后的幾個月和幾年內(nèi)，可以實施過程300的一個或多個操作以監(jiān)測二氧化碳封存地點。在這樣的情況下，過程300對于檢測漏洞和/或地震活動、確保實現(xiàn)環(huán)境目標、和/或確保符合相關(guān)政府法規(guī)、合同義務和其它要求可以是有用的。在一些情況下，可以實施過程300的一個或多個操作以表征候選二氧化碳封存地點，例如，以確定該候選地點是否為可行選項和/或比較候選地點與其它地點。在這樣的情況下，過程300對于檢測漏洞和/或地震活動、對于預測儲層儲存二氧化碳的容量和/或能力、對于檢測注射地層的流動性質(zhì)、對于預測對相關(guān)政府法規(guī)的符合性等等可以是有用的。在302中，收集基線數(shù)據(jù)。例如，可以收集基線地震、壓力、大地測量和/或其它類 型的數(shù)據(jù)?；€數(shù)據(jù)可以包括由在地下儲層上方的地面處的傳感器、井孔中的傳感器、衛(wèi)星系統(tǒng)、空中系統(tǒng)和/或在其它位置的傳感器和測量儀器收集的數(shù)據(jù)?；€數(shù)據(jù)可以用來識別儲層的初始狀態(tài)。基線數(shù)據(jù)可以用來為儲層生成初始地質(zhì)模型?；€數(shù)據(jù)的全部或一部分可以與以后收集的響應數(shù)據(jù)比較(在302中)。這樣，可以通過用來收集響應數(shù)據(jù)(在302中)的任何系統(tǒng)和/或技術(shù)以及另外的和/或不同類型的系統(tǒng)、設備和/或技術(shù)來收集基線數(shù)據(jù)。在一些示例性實施方式中，基線數(shù)據(jù)包括使用GPS (提供高時間分辨率)、衛(wèi)星和/或機載InSAR圖像(提供高空間分辨率)的組合收集的大地測量結(jié)果。GPS和/或InSAR數(shù)據(jù)可以包括四個維度的數(shù)據(jù)三個空間維度和一個時間維度。也可以使用傾斜儀、激光測距儀、激光水平儀和/或其它類型的設備。在一些情況下，來自一個或多個測量系統(tǒng)的大地測量數(shù)據(jù)可以僅包括一個或兩個空間維度?；€數(shù)據(jù)可以包括時序數(shù)據(jù)，或者在一些情況下，基線數(shù)據(jù)可以包括用于單個時點的數(shù)據(jù)。在一些示例性實施方式中，基線數(shù)據(jù)包括地下的地震圖像數(shù)據(jù)。地震圖像數(shù)據(jù)可以包括注射之前的垂直地震剖面(VSP)。在304中，將流體注入地下儲層中。在一些實施方式中，可以使用圖IB所示示例性流體注射子系統(tǒng)150和/或另一種系統(tǒng)將流體注入地下儲層中。流體可以注射通過限定在地下儲層中的井孔?？梢栽?02中收集基線數(shù)據(jù)之前、之后或同時鉆進井孔。在一些實施方式中，鉆進和/或測試多個井孔。流體可以同時或依次注射通過多個井孔中的每一個，或者流體可以注射通過單個井孔。在一些情況下，多種不同流體一起和/或順序注射。例如，空氣和水可以混合并一起注射。作為另一實例，可以首先注射空氣以識別滲漏通道，并且可以隨后注射水以在儲層中生成更快的壓力恢復。在一些情況下，將流體注入儲層持續(xù)給定的時間段或直到注射給定體積或質(zhì)量的流體。例如，可以基于用來收集基線和/或響應數(shù)據(jù)(在302、306中)的地震技術(shù)確定體積。在一些實施方式中，基于引發(fā)示范的地震信號的預測體積確定注射的流體體積。在一些實施方式中，基于使地面變形所需的體積確定注射的流體體積，該變形足以被GPS、激光測距、水平測量、傾斜儀、InSAR成像和/或其它技術(shù)檢測到。在一些情況下，注射的流體包括可以用來監(jiān)測儲層中、空氣中、土壤中和/或上方的流體的示蹤劑。可以使用任何合適類型的示蹤劑，例如化學示蹤劑、放射示蹤劑和/或其它類型的示蹤劑。注射的流體可以包括例如通過管線、卡車和/或以另一種方式輸送到井孔的一種多種流體。流體可以在罐、導管和/或其它類型的結(jié)構(gòu)中容納在井系統(tǒng)處。在一些情況下，從井表面或附近的局部大氣中收集流體(例如空氣)。流體可以例如通過在地面處或井孔中的壓縮機加壓，并且加壓流體可以通過設置在井孔中的導管傳輸?？梢允褂镁字械拿芊饧?例如，封隔器和/或其它類型的密封件)來隔離用于流體注射的地層的區(qū)域。流體可以在低壓、高壓或中壓下注入地下儲層。例如，流體可以在破裂開始壓力以上或以下、裂縫延伸壓力以上或以下、裂縫閉合壓力以上或以下和/或其它壓力下注射。注射壓力可以隨時間和/或在儲層中的不同位置處變化。壓力可以例如通過壓縮機、泵、閥門和/或另一種壓力或流量控制裝置控制。注入地下儲層的流體可以是任何類型的可壓縮或不可壓縮流體。流體可以是純氣體、純液體、超臨界流體或氣相和液相的組合。在一些實施方式中，注射的流體主要是二氧化碳。例如，當儲層被用于二氧化碳封存或者當儲層被測試時，注射的流體可以包括已與其它材料分開和/或已從另一環(huán)境、大氣或過程捕集的二氧化碳。二氧化碳可以是純凈的CO2,或者可以是諸如下列的其它物質(zhì)混合的CO2 :水、氮氣、氬氣、氧氣、烴、硫氧化物(SOx)、氮氧 化物(NOx)、硫化氫(H2S)、胺、氨、痕量材料(trace material)等。在一些情況下,二氧化碳與其它物質(zhì)以各種比例混合，如在已經(jīng)經(jīng)過燃燒后二氧化碳捕集過程的煙氣中。例如，如果煙氣來自天然氣的燃燒，則除了痕量的S0x、N0x和/或其它物質(zhì)之外，煙氣可以包括二氧化碳。在一些實施方式中，注射替代流體來代替主要包含二氧化碳的流體。替代流體可以不包含二氧化碳?；蛘咴谝恍┣闆r下,諸如空氣的替代流體可以包括很少量(insubstantialamount)的二氧化碳。替代流體可以具有一種或多種化學組分。在一些實例中，替代流體包括空氣、水、氮氣、氧氣、氬氣、烴等。替代流體可以包括鹽水和/或來自地下地層的其它流體。在一些實施方式中，注射的流體為測試流體。測試流體可以具有對于分析用于封存的儲層的適宜性有利的性質(zhì)；測試流體可以在地下儲層中比二氧化碳更具有移動性。例如，測試流體可以具有比二氧化碳在相同溫度和壓力條件下具有的密度更小的體流體密度，和/或測試流體可以具有比二氧化碳在相同溫度和壓力條件下具有的粘度更小的體流體粘度。測試流體可以具有比二氧化碳在相同條件下的密度和粘度更小的密度和粘度。測試流體的更大移動性可以導致測試流體比二氧化碳在相同條件下更快和/或更遠地遷移到漏洞、斷裂和/或其它所關(guān)注的區(qū)域。在一些實例中，測試流體可以包括空氣、煙氣、氮氣、天然氣和/或另一種流體。測試流體可以包括與其它流體混合的儲存用流體。例如，煙氣可以包括與其它類型的氣體混合的按質(zhì)量計大約百分之十五的二氧化碳。將流體在升高的壓力下注入多孔儲層可以具有多種效應。作為一種示例性效應，升高的壓力可以導致驅(qū)使流體遠離注射井的壓力梯度。該流體流動可以導致儲層內(nèi)另外的壓力變化。壓力變化與諸如孔隙率和滲透率的水文地質(zhì)參數(shù)的相互作用可以確定流體穿過地層流動到多遠和什么位置。作為另一種示例性效應，增加的孔隙流體壓力可以導致儲層內(nèi)局部孔隙結(jié)構(gòu)的增加的體積。由于儲層和周圍的巖石是彈性的，儲層的這種局部膨脹可以導致在整個巖石中的壓力和應變的變化，以及地球表面的水平和垂直變形?？赡馨橛锌紫秹毫ψ兓膬?nèi)應力變化可以導致斷層的再激活或開始新的斷裂。此外，內(nèi)應力變化影響滲透率和孔隙率，并反饋到流動。在306中，收集響應數(shù)據(jù)。響應數(shù)據(jù)可以包括與在302中收集的基線數(shù)據(jù)相同的、另外的和/或不同類型的數(shù)據(jù)。響應數(shù)據(jù)可以在304中注射流體的同時收集和/或在304中注射流體之后收集。響應數(shù)據(jù)可以包括地震數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、大地測量數(shù)據(jù)和/或其它類型的數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，響應數(shù)據(jù)包括由井孔中的壓力換能器收集的數(shù)據(jù)。響應數(shù)據(jù)可以包括在井孔中的傳感器處、在儲層上方的傳感器處和/或在其它位置的傳感器處收集的二維和/或三維的地震數(shù)據(jù)。例如，在儲層上方的地面處或附近的傳感器可以大致包括在任意緯度和經(jīng)度處的傳感器，包括儲層正上方的位置和不在儲層正上方的位置。也就是說，儲層上方的傳感器可以位于儲層正上方的地面以外。地震數(shù)據(jù)可以用來生成關(guān)于儲層的許多不同類型的信息。地震數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)測注射引發(fā)的地震。例如，地震數(shù)據(jù)可以用來檢測由流體注射(在304中)引起的地層巖石中的機械擾動。地震數(shù)據(jù)可以用來表征引發(fā)的斷層作用或壓裂。例如，地震數(shù)據(jù)可以用來識別由流體注射(在304中)引發(fā)和/或傳播的斷裂。地震數(shù)據(jù)可以用來生成儲層、地下區(qū)域的其它部分和/或地下區(qū)域中的測試流體的地震圖像。例如，地震數(shù)據(jù)可以用來生成儲層中注射的流體的羽流的圖像，和/或地震數(shù)據(jù)可以用來檢測地層中的力學變化，諸如斷層滑移和/或其它地震活動。在一些實施方式中，響應數(shù)據(jù)包括由儲層上方的全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機、衛(wèi)星或空中InSAR儀器、儲層周圍(例如，井孔中、地面處和/或儲層周圍的其它位置處)的傾斜儀、水平儀、激光測距儀和/或其它類型的設備收集的大地測量地面數(shù)據(jù)。大地測量數(shù)據(jù)可以用來確定地形的變化和/或地下區(qū)域上方的地球表面的移動。在一些實施方式中，在幾分鐘、幾小時、幾天、幾周、幾月或幾年的時間段內(nèi)收集響應數(shù)據(jù)。在一些情況下，在連續(xù)或定期基礎上收集響應數(shù)據(jù)。例如，一個或多個傳感器可以在密集的時間間隔(例如，幾秒、幾毫秒、幾微秒等)內(nèi)采樣，和/或一個或多個傳感器可以不頻繁的時間間隔(例如，幾分鐘、幾小時、幾天、幾周、幾月等)定期監(jiān)測。響應數(shù)據(jù)可以包括數(shù)字數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)、和/或呈現(xiàn)和/或存儲在任何介質(zhì)中的任何類型的數(shù)據(jù)。例如，響應數(shù)據(jù)可以包括存儲在計算機可讀介質(zhì)中的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或其它數(shù)據(jù)格式。響應數(shù)據(jù)可以存儲到和/或通信到數(shù)據(jù)庫或另一種數(shù)據(jù)倉。響應數(shù)據(jù)可以存儲在公共數(shù)據(jù)服務器上，或者響應數(shù)據(jù)可以分布在不同位置處的多個不同的數(shù)據(jù)服務器上。當另外的數(shù)據(jù)變得可以用時，可以連續(xù)或定期地擴充、更新、提煉或刷新響應數(shù)據(jù)。在308中，分析響應數(shù)據(jù)。例如，響應數(shù)據(jù)可以與基線數(shù)據(jù)比較和/或以其它方式結(jié)合基線數(shù)據(jù)進行分析。在一些情況下，響應數(shù)據(jù)可以獨立于基線數(shù)據(jù)分析。響應數(shù)據(jù)的分析可以包括由計算裝置執(zhí)行的操作，例如，由執(zhí)行軟件的數(shù)據(jù)處理設備、由數(shù)字微控制器和/或由另一種計算裝置進行的操作。分析響應數(shù)據(jù)可以包括識別地下儲層對注射的流體的響應和/或識別流體在儲層中的動態(tài)或靜態(tài)行為。響應數(shù)據(jù)的分析可以生成注射的流體的羽流在儲層中的地震圖像。響應數(shù)據(jù)的分析可以生成圖線、圖、圖表和/或儲層對注射的流體的響應的其它表示。在一些情況下，分析數(shù)據(jù)可以包括識別儲層中的流體的壓力變化、識別地震活動的變化、識別流體通過儲層的移動、識別儲層上方的地面的移動(例如，隆起)和/或識別其它地質(zhì)力學或水文地質(zhì)變化。在一些情況下，分析響應數(shù)據(jù)可以包括基于三維大地測量數(shù)據(jù)識別對儲層中的流體的三維大地測量響應。在一些情況下，分析響應數(shù)據(jù)可以包括基于 大地測量地面數(shù)據(jù)識別儲層上方的地面的移動?？梢允褂闷渌愋偷臄?shù)據(jù)分析。在310中，可以基于響應數(shù)據(jù)和/或響應數(shù)據(jù)的分析識別地下儲層的性質(zhì)。例如，可以識別儲層中的滲透率、儲層中的斷裂和斷層的存在和性質(zhì)、用于注射的流體的滲漏通道的存在和性質(zhì)、機械(例如地震)運動和/或其它性質(zhì)。在一些情況下，可以基于根據(jù)大地測量數(shù)據(jù)識別(在308中)的地面移動來識別儲層的性質(zhì)。儲層的性質(zhì)可以包括水文地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)力學性質(zhì)和/或其它類型的性質(zhì)。示例性水文地質(zhì)性質(zhì)包括儲層中的滲透率、儲層中的傳導場等。示例性地質(zhì)力學性質(zhì)包括儲層中的斷裂、儲層的邊界、可壓縮性、應力狀態(tài)、力學性質(zhì)等。在一些實施方式中，在將二氧化碳和/或另一種流體注入儲層之前、期間和/或之后監(jiān)測儲層的性質(zhì)。儲層的性質(zhì)可以從地面測量以及井下測量來識別。測量可以包括例如使用GPS和InSAR測量矢量地面變形的二維和/或三維的地震剖面。測量也可以包括由流體注射引發(fā)的地震的測量。將羽流的演化的局部四維地震圖像與抬升運動和水平運動的InSAR衛(wèi)星圖像及GPS測量關(guān)聯(lián)可以允許長期監(jiān)測羽流移動，而不需要連續(xù)而昂貴的地震成像。此外，地震和大地測量方法兩者都可以提供關(guān)于可能潛在地降低儲層完整性的、壓力引發(fā)的壓裂的 關(guān)鍵信息。在概念上，識別儲層的性質(zhì)可以涉及通過使用有限差分法、有限體積法和/或有限元法將流動和地質(zhì)力學的耦合方程組離散化來求解正問題。在實踐中，耦合的流動和地質(zhì)力學方程的求解可以通過序貫法或迭代法進行，其中力學和流動問題被分開(順序)求解，然后迭代，而不是同時求解。在一些實例中，可以根據(jù)用于多相達西流動的方程對流體流動建模；可以根據(jù)假設彈性或其它本構(gòu)關(guān)系的平衡方程對地質(zhì)力學建模?？梢岳玫刭|(zhì)力學計算來基于壓力、應力和/或巖石的其它力學性質(zhì)計算變形場。在求解問題的地質(zhì)力學部分時，有時通過利用用于均勻(或分層)彈性介質(zhì)的格林函數(shù)的體積積分代替有限元解來做另外的簡化。在迭代技術(shù)的一些示例性實施方式中，可以基于測井記錄、出露(outcropping)、歷史數(shù)據(jù)、模擬場、平均值、初始估計值和/或其它類型的信息來確定用于儲層性質(zhì)的初始值。儲層性質(zhì)的初始值可以用作流體力學計算(例如，使用多相達西流動方程)的輸入，以計算儲層的壓力場。然后，可以在地質(zhì)力學計算中使用所得壓力場來計算儲層的變形場?？梢詫⒂嬎愕淖冃螆雠c測量的地面變形進行比較。在一些情況下，將來自測量系統(tǒng)的原始大地測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與計算的變形場兼容的格式。例如，可以將GPS數(shù)據(jù)、InSAR數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)和/或其它類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與儲層模擬軟件或程序兼容的單位、標度和/或格式。如果計算的變形場與測量的變形匹配，則可以將儲層性質(zhì)的初始值視為可接受的，并且可以將這樣的值用于確定儲層對封存的適宜性(在312中)。如果計算的變形場與測量的變形不匹配，則可以調(diào)整儲層性質(zhì)的初始值，并且可以基于調(diào)整值重復流體和地質(zhì)力學計算。在一些情況下，改變初始值和使用模型方程計算變形場的過程可以迭代，直到例如在計算的變形場和測量的變形在某個指定的公差內(nèi)匹配和/或在滿足某些其它準則時找到可接受的值。在312中，例如基于響應數(shù)據(jù)的分析(在308中)和/或基于識別的儲層性質(zhì)(在310中)確定儲層對二氧化碳封存的適宜性?？梢栽趯⑷魏味趸甲⑷雰又按_定適宜性。例如，確定儲層對二氧化碳封存的適宜性可以包括預測二氧化碳在注射之后將遵循的流體通道和/或流型。在注射替代品或測試流體的情況中，替代品或測試流體羽流如二氧化碳羽流將遵循的那樣遵循類似的流型通過地下。例如，注射的空氣可以通過浮力上升到蓋層下側(cè)并以通過相對于原生地層流體(例如地層水)更低的粘度和密度控制的圖案擴展。因此，注射物羽流可以在沒有注射二氧化碳的費用或風險的情況下指示二氧化碳的行為。事實上，由于空氣和其它測試流體的密度和/或粘度低于二氧化碳，測試流體羽流可以視為二氧化碳羽流的擴展和指進的保守估計。例如，空氣羽流有可能擴展和指進到比二氧化碳甚至更大的范圍。此外，注射物羽流可以模擬將由二氧化碳羽流形成的壓力擾動。在一些情況下，在包含空氣的多孔系統(tǒng)中，壓力快速耗散，空氣像二氧化碳一樣具有相對于水更低的粘度。低粘度可以允許空氣更容易地流動，并且在氣體羽流上升、擴展和指進時，可以在氣體羽流的整個范圍內(nèi)感覺到壓力。因此，在一些情況下，注射空氣和/或其它測試流體可以提供比注射水更好的對二氧化碳注射引發(fā)的壓力效應的表征。 在一些實施方式中，確定儲層對二氧化碳封存的適宜性包括確定儲層是否能儲存二氧化碳。例如，由于可能允許二氧化碳快速逸出儲層的漏洞，可以確定儲層不適合。確定儲層適合封存二氧化碳可以包括確定儲層可能潛在地在給定時間量儲存給定體積的二氧化碳。在一些情況下，注射的流體的壓力的快速下降可以指示儲層中的漏洞?？梢杂捎诘卣鸹蚱渌刭|(zhì)力學活動而確定儲層不適合。確定儲層適合封存二氧化碳可以包括確定儲層可能潛在地接受二氧化碳注射，而不引發(fā)或經(jīng)歷高于閾值水平(例如，閾值里氏震級值)的機械活動。確定儲層是否適合封存二氧化碳可以包括確定儲層是否符合對于二氧化碳封存地點的環(huán)境標準、規(guī)程、法律或其它類型的要求。確定封存的適宜性可以包括例如識別二氧化碳能注入儲層中用于封存的儲層，而不實質(zhì)程度上壓裂地層、不引發(fā)斷層運動，和/或不引發(fā)地震。例如，在一些情況下，在高壓下在地下地層中注射流體可能在地層中弓丨發(fā)地震和/或可能在地層中弓丨發(fā)蠕動，其中地層巖石相對于彼此緩慢移動。在一些情況下，當流體注射將在地層中引發(fā)這種活動的可能性很低時，地層適于封存。在一些情況下，相對少量的引發(fā)的地震和/或蠕動可能是可以接受的，并且因此不會使地層不適合封存活動。在一些情況下，示例性過程300的一個或多個操作可以重復和/或迭代。例如，如圖3的虛線所指示的，在308中的數(shù)據(jù)分析之后和/或在310中識別儲層性質(zhì)之后，可以在304中注射另外的流體。例如，可以在和以前相同的井孔中相同的位置處、在相同井孔中的不同垂直深度處、通過不同井孔、通過多個另外的井孔、和/或在其任意組合下進行注射。例如，可以基于順序和/或并行執(zhí)行的多次流體注射測試和/或分析儲層的各個區(qū)域和/或性質(zhì)。雖然本說明書包含許多具體實施細節(jié)，但這些細節(jié)不應被解釋為是對任何發(fā)明的范圍或可以要求保護的范圍的限制，而應解釋為是對具體實施例的特征的描述。在本說明書中在分開的實施例的上下文中描述的特定特征也可以在單個實施例中組合實施。相反，在單個實施例的上下文中描述的各種特征也可以在多個實施例中分開地或以任何合適的子組合來實施。此外，雖然在上面可能將特征描述為在特定組合中起作用，并且甚至最初是這樣要求保護的，但來自所要求保護的組合中的一個或多個特征在一些情況下可以從該組合中刪除，并且所要求保護的組合可以指向子組合或子組合的變型。類似地，雖然在附圖中以特定的順序描述了操作，但這不應理解為要求所述操作以所示的特定順序或以連續(xù)的順序來執(zhí)行，或者要求執(zhí)行所有圖示的操作，以達到期望的結(jié)果。此外，在上述實施例中的各個系統(tǒng)組件的分開不應理解為在所有實施例中需要這種分開，并且應該理解為所描述的組件和系統(tǒng)通常可以整體地結(jié)合到單個實施例中。在本公開中，“每個”是指組中的多個項目或操作中的每一個，并且可以包括該組中的項目或操作的子集和/或該組中的所有項目或操作。在本公開中，術(shù)語“基于”指示項目或操作至少部分地基于一個或多個其它項目或操作，并且可以排他性地、部分地、主要地、次要地、直接地或間接地基于一個或多個其它項目或操作。已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個實施例。然而，應當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種修改。因此，其 它實施例在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于使用測試流體確定地下區(qū)域中的儲層對于二氧化碳封存的適宜性的方法，所述方法包括 將測試流體注入地下區(qū)域中的儲層中，所述測試流體具有小于二氧化碳的密度的測試流體密度或小于二氧化碳的粘度的測試流體粘度中的至少一種； 收集與所述儲層中的所述測試流體相關(guān)的響應數(shù)據(jù)；并且 基于所述響應數(shù)據(jù)確定所述儲層對二氧化碳封存的適宜性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述測試流體包括空氣。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，其中所述測試流體包括煙氣。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，其中所述測試流體具有 小于二氧化碳的密度的測試流體密度；和 小于二氧化碳的粘度的測試流體粘度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，進一步包括在收集所述響應數(shù)據(jù)之前收集基線數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，其中所述響應數(shù)據(jù)包括地震數(shù)據(jù)，并且確定所述適宜性包括識別由所述測試流體的所述注射在所述儲層中引發(fā)的地震。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，其中收集響應數(shù)據(jù)包括收集地震數(shù)據(jù)或大地測量數(shù)據(jù)中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中收集地震數(shù)據(jù)包括下列至少一種 在所述地下區(qū)域上方的傳感器處收集二維地震數(shù)據(jù)； 在所述地下區(qū)域上方的傳感器處收集三維地震數(shù)據(jù)；或者 在所述地下區(qū)域中的傳感器處收集垂直地震剖面數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7至8中的任何一項所述的方法，其中收集地震數(shù)據(jù)包括收集用于生成所述測試流體在所述儲層中的地震圖像的地震數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任何一項所述的方法，其中收集大地測量數(shù)據(jù)包括使用下列中的至少一種收集大地測量地面數(shù)據(jù) 所述地下區(qū)域上方的全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機； 衛(wèi)星干涉合成孔徑雷達(InSAR)； 空中InSAR ； 所述地下區(qū)域周圍的傾斜儀； 水平儀；或 激光測距儀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任何一項所述的方法，其中收集大地測量數(shù)據(jù)包括收集用于確定所述地下區(qū)域上方的地面的地形的大地測量數(shù)據(jù)。
12.一種用于使用替代流體確定地下區(qū)域中的儲層對于流體封存的適宜性的方法，所述方法包括 將替代流體注入地下區(qū)域中的儲層； 收集與所述儲層中的所述替代流體相關(guān)的響應數(shù)據(jù)； 基于所述響應數(shù)據(jù)確定所述儲層的至少一個特性；以及 基于所述至少一個特性確定所述儲層對于封存儲存用流體的適宜性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述儲存用流體包括二氧化碳，所述替代流體基本上不包括二氧化碳，并且確定所述儲層的所述適宜性包括確定所述儲層對于二氧化碳的封存的所述適宜性。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述儲存用流體包括天然氣，所述替代流體基本上不包括天然氣，并且確定所述儲層的所述適宜性包括確定所述儲層對于天然氣的封存的所述適宜性。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任何一項所述的方法，其中確定所述儲層的至少一個特性包括確定所述替代流體在所述儲層中的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中的任何一項所述的方法，其中所述替代流體包括原生地層流體。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中的任何一項所述的方法，其中收集響應數(shù)據(jù)包括收集大地測量地面數(shù)據(jù)，并且確定所述儲層的至少一個特性包括 基于所述大地測量地面數(shù)據(jù)識別所述儲層上方的地面的移動；和 基于所述地面的所述移動確定所述儲層的所述至少一個特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中的任何一項所述的方法，其中收集響應數(shù)據(jù)包括收集所述替代流體在所述儲層中的地震成像數(shù)據(jù)，并且確定所述儲層的至少一個特性包括 基于所述地震成像數(shù)據(jù)識別所述替代流體在所述地下區(qū)域中的移動；和 基于所述替代流體的所述移動確定所述儲層的至少一個特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中的任何一項所述的方法，其中所述至少一個特性包括所述儲層的水文地質(zhì)性質(zhì)或所述儲層的地質(zhì)力學性質(zhì)中的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至19中的任何一項所述的方法，其中所述水文地質(zhì)性質(zhì)包括所述儲層的至少一部分的滲透率或所述儲層的至少一部分的傳導場中的至少一種，并且所述地質(zhì)力學性質(zhì)包括所述儲層中的斷裂、所述儲層的邊界、可壓縮性或應力狀態(tài)中的至少一種。
21.一種方法，所述方法包括 將流體注入地下區(qū)域中的儲層； 收集與所述地下區(qū)域上方的地面相關(guān)的三維大地測量數(shù)據(jù)； 基于所述三維大地測量數(shù)據(jù)識別對所述儲層中的所述流體的三維大地測量響應；和 基于所述三維大地測量響應確定所述儲層的至少一個特性。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中收集所述三維大地測量數(shù)據(jù)包括使用全球定位系統(tǒng)或干涉合成孔徑雷達系統(tǒng)中的至少一種收集數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21至22中的任何一項所述的方法，其中識別對于所述儲層中的所述流體的三維大地測量響應包括基于所述三維大地測量數(shù)據(jù)確定所述地面的變形，其中確定至少一個特性包括基于所述變形確定所述至少一個特性。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至23中的任何一項所述的方法，其中所述流體主要包括二氧化碳。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至23中的任何一項所述的方法，其中所述流體包括二氧化碳的替代品。
26.根據(jù)權(quán)利要求21至25中的任何一項所述的方法，所述流體具有小于二氧化碳的密度的流體密度或小于二氧化碳的粘度的流體粘度中的至少一種。
27.根據(jù)權(quán)利要求21至26中的任何一項所述的方法，進一步包括在將二氧化碳注入所述儲層之前基于所述至少一個特性確定所述儲層對于二氧化碳封存的適宜性。
28.根據(jù)權(quán)利要求21至26中的任何一項所述的方法，其中確定所述儲層的至少一個特性包括在將二氧化碳注入所述儲層的同時監(jiān)測所述至少一個特性。
29.根據(jù)權(quán)利要求21至26中的任何一項所述的方法，其中確定所述儲層的至少一個特性包括在將二氧化碳注入所述儲層之后監(jiān)測所述至少一個特性。
全文摘要
地下儲層(104)可以基于流體注射來表征和/或監(jiān)測。例如，可以將流體注射(304)到儲層中，并且可以使用與儲層中注射的流體相關(guān)的數(shù)據(jù)(例如，地震數(shù)據(jù)、大地測量數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù))來識別(310)儲層的特性和/或監(jiān)測儲層中注射的流體。在一些方面，將空氣(152)或另一種替代流體注入儲層，并且可以基于從儲層收集的響應數(shù)據(jù)分析(312)儲層作為二氧化碳封存地點的可行性。在一些方面，將二氧化碳封存到地下儲層中，并且三維大地測量響應數(shù)據(jù)(200a,200b)被收集和用于監(jiān)測和/或方便質(zhì)量控制。
文檔編號E21B43/16GK102639812SQ201080050104
公開日2012年8月15日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者布拉德福德·海格爾, 庫爾特·岑茨·豪斯, 恩斯特·阿德里安·范尼若普, 查爾斯·富蘭克林·哈維 申請人:C12能源公司