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油气管道渗漏监测
立异应用:基于DAS手艺的碳捕集和碳存储设施智能监测计划
宣布时间:2023-04-13 浏览次数:30076 泉源:z6com尊龙凯时
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01 CCS与CCUS概述
碳捕获与封存(CCS, Carbon Capture and Storage)以及再此基础上提出的碳捕集、使用与贮存(CCUS, Carbon Capture Utilization and Storage)是直接从燃煤电厂或其他工业历程中捕获二氧化碳(CO2)气体的历程。其主要目的是避免二氧化碳进入地球大气层,使过量的温室气体的影响进一步恶化。捕集的二氧化碳被运输并封保存地下地质结构中。
与CCS相比,CCUS手艺多了“使用”的历程,即可以将二氧化碳资源化,详细来说就是把排放的二氧化碳举行提纯捕获后,将其作为一种副产品,视为原辅质料投入到其他新的生产历程中,实现循环再使用,从而爆发经济效益,让这项手艺更具有现实操作性。因此,CCUS手艺相比CCS手艺更获得青睐。但也有学者以为两者没有实质的差别。
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02 我国CCS/CCUS手艺生长现状
西方蓬勃国家对CCUS手艺的研究较早。早在1972年,第一个CO2-EOR大型CCS项目就已在得克萨斯州SharonRidge油田最先运营。国际社会上日益重视CCUS手艺的妄想、研发与应用,美国、英国、澳大利亚、加拿大等国家不但将CCUS视为推动古板工业结构调解和优化的重大减排手艺,更瞄准该手艺未来的市场效益。
2006年4~5月,在北京香山聚会会议第276次、第 279次学术讨论上,与会专家提出碳捕集、使用与封存(CCUS)看法,国家层面也逐渐对CCUS 手艺重视。
《中国应对天气转变科技专项行动》
《国家“十二五”科学和手艺生长妄想》
《“十二五”国家碳捕集使用与封存科技生长专项妄想》
《关于推动碳捕集、使用和封存试验树模的通知》
《能源手艺革命立异行动妄想(2016~2030 年)》
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03 碳捕集与碳运输手艺
碳捕集手艺现在概略上分作三种:
燃烧前捕集:以IGCC(整体煤气化团结循环)手艺为基础,先将煤炭气化成清洁气体能源,不进入燃烧历程。需要专门的IGCC电站。
燃烧后捕集:对烟气中的CO2举行捕集,可以直接应用于古板电厂,这项手艺主要有化学吸收法、物理吸附法、膜疏散法、化学链疏散法等。
富氧燃烧捕集:又称氧气、二氧化碳燃烧手艺或空气疏散、烟气再循环手艺,可同时应用于新建和已投产的发电厂、化工厂等。

碳运输手艺
捕集后的碳需要运输至封存地或资源使用的地方,因此CCUS手艺也包括了运输手艺。运输手艺主要包括管道、船舶、铁路和公路等方法。目今海内CO2陆路车载运输和内陆船舶运输已进入商业应用阶段,主要应用于规模10万吨/年以下的运输。而管道运送具有规模应用的优势。我国借鉴油气管输履历,已开展了低压CO2运输工程应用,高压、低温顺超临界CO2处于研究阶段。
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04 碳捕集和碳存储设施的智能监测计划
OptaSense CCS (碳捕集与封存)效劳
主要用于:
现场表征时代的地质和储层评估。
绘制整个设施寿命时代的CO2羽流迁徙图。
确定多区完井的CO2注入速率漫衍。
监测注入阶段的微震运动。
确保优异的清静性和存储完整性。
基于DAS手艺CCS监测系统硬件
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传感光纤电缆
单模光纤电缆,应凭证OptaSense关于电缆选择和装置的建议举行选取。
处理单位
高可靠性性能盘算,应使用OptaSense专有的算法检测器对原始数据举行处理。
询问单位
OptaSense®机架式装置单位,使用漫衍式声传感手艺监测相连的光纤。
操作职员事情站
为外部系统提供用户界面显示、音频输出及多种用户自界说数据输出选项和接口。

基于DAS手艺CCS监测系统软件
OptaSense 公司一直在为石油和自然气行业提供基于光纤的漫衍式声学、振动、应变和温度传感数据。
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OptaSense DxS Browser 可视化软件
DxS Browser 软件的高级处理功效允许用户剖析信号的光谱内容,并天生用于诠释的频带提。‵BE)数据?梢允褂 DxS Browser 软件通道剖析仪和频谱图审查器检查漫衍式传感数据集的宽带特征,笼罩从靠近静态到大于 100 kHz 的规模。
我们先进的漫衍式传感数据治理能够有用使用盘算资源,从而实现大大都现代小我私人盘算机都能完成的处理。处理功效允许将原始传感器数据简化为可以有用显示的形式。(非光学配景用户友好)DxS Browser软件功效还允许种种漫衍式传感流的空间参考。通过将种种装备(如阀门、管道讨论、穿孔和任何其他已知信号源)引用到特定的传感器通道或通道集,用户可以可视化特定的装备响应。

05 OptaSense CCS监测主要功效
CO2羽流漫衍高区分率绘制
终年布设的DAS VSP装备通过三口井监测加拿大西部设施的CO2羽流迁徙希望情形:
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可重复光纤传感手艺具有随时间跟踪CO2羽流的迅速度。
宽带数据允许成像工具提供地下的清晰图像。
高区分率DAS VSP成像提供CO2贮存区域的三维几何结构。
低HSE袒露性和油井中的永世监测光纤电缆降低了总体运行和监测本钱。

超高区分率4D VSP碳存储监测
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DAS & DTS 碳驱替水力压裂监测

1.5m区分率的DAS能够剖析笔直井中央距较窄的射孔丛,并对丛周围的流态举行更详细的剖析。

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使用装置在裸眼完井管柱外部的光纤,DAS能够深入相识裸眼处理历程。下图屏幕截图显示了通过滑套完井管柱举行的五种差别处理。在DAS收罗的早期举行,该数据识别封隔器故障,并有助于确定裂痕起始。

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DAS监测数据可以作为压裂模子的要害修正依据。下图是未思量DAS数据的修订前Gohfer模子。在此,使用DAS对统一模子举行了修正,预计的支持剂浓度区域保存显著差别。

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碳运输管道独吞4-模式走漏监测
NPP(负压脉冲)
这一特征会在在主要扰动事务中连忙爆发,并在被测物内以极快的速率在两个偏向撒播:信号与被测物相耦合,并由一连的外部光纤举行吸收。这通常是我们最敏感的检测模式,也是一种相当奇异的信号。
OFN(事务噪声)
这一特征会在在扰动事务中连忙爆发。小的扰动事务只会爆发很是小的声学因素,因此需要光纤电缆只管靠近被测物。
情形应变 ES(被测物变形)
关于大型扰动或变形事务,会连忙触发警报。关于小扰动或变形,在事务效应抵达光纤之前不会发出警报。这段时间的是非取决于光纤电缆的偏移量和偏向。
DTGS(漫衍式温度梯度传感)
警报需要扰动事务(或温度效应)抵达光纤,并且通常在延迟一段时间后才会泛起。这段时间取决于电缆的偏移量、被测物条件和偏向。


06 OptaSense CCS监测实例

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壳牌石油加拿大艾伯塔省Quest碳存储监测项目

自2011年以来,OptaSense为种种客户获取并剖析了碳捕获和贮存现场数据。在许多情形下,跟踪地下CO2羽流的巨细至关主要,以确保随着时间的推移实现较理想的碳贮存。
CO2注入是沿着安排在钻孔中的光缆丈量的,提供按深度注入的气体量。随着时间的推移,OptaSense 的延时 2D/3D/VSP地动收罗和处理手艺可以可靠地跟踪地下CO2羽流体积和气驱运动。
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壳牌位于阿尔伯塔省萨斯喀彻温堡的QUEST 碳捕获和贮存设施。
漫衍式光纤声波传感手艺(DAS)应用于 CCS 监测的优势:
现场表征时代的地质和储层评估 ;
绘制设施寿命期内 CO2 羽流迁徙图 ;
确定多区完井井的 CO2 注入速率漫衍 ;
在所有项目阶段监测诱发地动运动 ;
确保油井和贮存的完整性。
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操作员能够监测贮存设施内CO2羽流的撒播情形。来自种种 DAS 年份的信息展示了一种可重复的手艺,可以乐成跟踪储层中的细小转变。他们能够用漫衍式传感数据验证其存储模子,批注这些设施可以在未来几年内获得有用和清静的监测。通过在井中或外貌使用光纤,操作员能够阻止在卑劣的井中情形下其他传感仪器的高维护本钱。
2020年7月,运营商依托此计划实现了一个里程碑式的运营效果:在五年内注入500万吨CO2,在原妄想的基础上节约了35%。
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每个VSP测线中2015年基线和2016年监测器之间振幅差的最小曲率插值,代表了注入6个月后对 CO2保存的地动响应的地图视图(Bacci、O'Brien、Frank和Anderson,在Quest CCS项目中使用DAS时移VSP举行CO2羽流监测,CSEG纪录器,2017年4月,第21页)。

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