检测地质碳封存地点的海底气体泄漏：一种实验室规模的分布式声学传感评估

《Sensors》：Detecting Seafloor Gas Leakage from Geologic Carbon Storage Sites: A Laboratory-Scale Distributed Acoustic Sensing Evaluation

　　

摘要

碳捕集与封存（CCS）是通过降低大气中二氧化碳浓度来减缓气候变化的关键技术。对CCS场站进行有效监测对于确保注入的CO?被安全封存且不泄漏至浅层地下或大气中至关重要。墨西哥湾地区的大规模CCS项目可借助其现有完善的基础设施及适宜的地层封闭条件得以推进；然而，遗留井和结构复杂的地层仍然是确保封存完整性的重大挑战。传统监测方法虽然有效，但往往缺乏全面泄漏检测所需的时间分辨率和成本效益，尤其是在浅海底底环境中。本研究探讨了分布式光纤声波传感（DAS）作为一种新型监测方案在近地表CO?泄漏监测中的潜力，应用于地质碳封存（GCS）场站。我们进行了实验室规模的受控氮气气泡注入实验，比较了不同光缆埋深下的DAS响应，并利用同步水听器测量评估了这些信号。结果表明，虽然DAS能够有效检测沉积物和水柱中气泡产生的声波信号，但其响应振幅随埋深增加而衰减。这些发现表明，DAS有望成为海洋GCS场站长期监测的有前景技术，为近地表气体流动和泄漏检测提供重要信息。