[发明专利]实时检测二氧化碳地质封存状态的装置、系统和方法

权利要求书

1.一种实时检测二氧化碳地质封存状态的装置，其特征在于，所述装置包括多方位井下电极设备、地面检测设备；

所述多方位井下电极设备，包括安装在非导电套管外部的电缆和预设方向数量的电极阵列；

其中，每个电极阵列包括预设数量的设置于同一方位的垂直插入非导电管的金属电极，金属电极与电缆相连；

所述地面监测设备，包括电流源、发射装置、井下电信系检测模块和电脑中控。

2.根据权利要求1所述的实时检测二氧化碳地质封存状态的装置，其特征在于，所述设置在同一方位的垂直插入非导电管的金属电极，包括：朝向同一方位的等间隔n个金属电极，n为偶数。

3.一种实时检测二氧化碳地质封存状态的系统，其特征在于，采用如权利要求1-2任一项所述实时检测CO₂地质封存状态的装置，所述系统包括：探测设备安装模块、电压测量模块、电阻反演模块、CO₂状态评价模块、CO₂区域分布评价模块和持续实时测量模块；

所述探测设备安装模块，配置为在多个测试井位将多方位井下电极设备通过传统油田方式灌浆，使所有的电缆和电极阵列埋在套管外部的水泥中；

在每个多方向井下电极设备对应的地面位置布置地面检测设备，使地面检测设备与多方位井下电极设备连接；

所述电压测量模块，配置为通过地面检测设备选定发射电极和接收电极，从发射电极发出预设波形的探测电流，通过接收电极接收损耗的探测电流，获得电极间电位差，选取另外发射电极和接收电极组合测量电极间电位差，将一个方位的全部电极间电位差组成一个方位的电压数据集；所述电阻反演模块，配置为通过地面监测设备获取所述一个方位的电压数据集，基于所述一个方位的电压数据集反演获得的电阻率网格分布图像；

所述CO₂状态评价模块，配置为根据所述电阻率网格分布图像，计算一个方位的CO₂分布状态；

将同一个非导电套管外部的所有方位的井下电极设备获取的方位CO₂分布状态组合获得单井CO₂整体分布状态；

所述CO₂区域分布评价模块，将所有测试井位的单井CO₂整体分布状态组合获得CO₂区域分布状态；

所述持续实时测量模块，配置为重复电压测量模块、电阻反演模块、CO₂状态评价模块和CO₂区域分布评价模块的功能，获得CO₂区域分布实时数据和CO₂区域分布变化数据。

4.根据权利要求3所述的实时检测二氧化碳地质封存状态的系统，其特征在于，所述电压测量模块，包括单电极发射测量模式，具体为：

选取任一金属电极作为发射电极，将其余n-1个电极作为接收电极，记录每组发射电极-接收电极的电极间电位差，作为单电极发射测量电位差；

选取未被选中过的另一金属电极作为发射电极，测量每组发射电极-接收电极的电极间电位差直至所有的金属电极都被选中为发射电极并记录单电极发射测量电位差。

5.根据权利要求4所述的实时检测二氧化碳地质封存状态的系统，其特征在于，所述电压测量模块，还包括对称电极发射测量模式，具体为：

选取非导电套管的长度中央作为对称轴，将与对称轴距离相同的金属电极作为金属电极对；

选取任一金属电极作为发射电极对，将其余n-2个电极作为接收电极，记录每组发射电极对-接收电极的电极间电位差，作为对称电极发射测量电位差；

选取未被选中过的另一金属电极对作为发射电极，测量每组发射电极对-接收电极的电极间电位差直至所有的金属电极都被选中为发射电极对并记录对称电极发射测量电位差。