Assessment of the impact of acquisition configuration of CO2 detection inspired by Top Layer at Sleipner

Abstract

Denne oppgaven undersøker rollen til seismisk innsamlingsgeometri i deteksjonen av karbondioksid (CO2) lag i ulike scenarier. Karbonfangst- og lagringsteknologier (CCS) undersøkes på grunn av det presserende behovet for å håndtere klimaendringer, og nøyaktig overvåking av CO2-lekkasjer er avgjørende for sikkerheten og effektiviteten til lagringssteder. Studien sammenligner tre scenarier: fraværet av et CO2-lag, tilstedeværelsen av et CO2-lag med sann dybde, et CO2-lag med grunnere dybde.

Forskningen begynner med generering av hastighetsmodeller som bruker bølgeligningen og spesifikke parametere for å representere ulike scenarier for CO2-akkumulering og lekkasje; P-bølgerefleksjoner brukes primært. Til tross for at modellene som er brukt i denne studien er basert på forenklede miljøer og enkeltkildekonfigurasjoner, gir de verdifull innsikt i oppførselen til CO2 i undergrunnen. Vekten på kostnadseffektivitet inkluderer rutenettstørrelse, tidstrinn og romlig prøvetaking for modelldesign.

Det er viktig å erkjenne studiens begrensninger. Mangelen på spesifikke bergegenskaper og omfattende seismiske prosesseringsteknikker har en negativ effekt på presisjonen og kvaliteten på resultatene. Til tross for disse begrensningene, demonstrerer studien det grunnleggende konseptet med CO2-lagdeteksjon og sekvensielle CO2-injeksjonsfaser.

Forskjellen i toveis reisetid (TWT) mellom toppen og bunnen av CO2-laget er en interessant observasjon. 800 m CO2-lagmodellen viste en TWT-forskjell på 60 ms ved null forskyvning, som sank til 51 ms ved siste mottakerforskyvning. Modellen med grunnere dybde på 400 m CO2-lag viste en TWT-forskjell på 60 ms ved null forskyvninger, som sank til 45 ms ved den endelige mottakerforskyvningen. Nedgangen i TWT med økende forskyvning antyder at et CO2-lag med grunnere dybde har en kortere strålebane, noe som fremhever viktigheten av undergrunnsegenskaper, slik som overdekningslaget, i deteksjonsprosessen.

This thesis examines the role of seismic acquisition geometry in the detection of carbon dioxide (CO2) layers in various scenarios. Carbon capture and storage (CCS) technologies are being investigated due to the pressing need to address climate change, and accurate monitoring of CO2 leaks is essential for the safety and effectiveness of storage sites. The study compares three scenarios: the absence of a CO2 layer, the presence of a CO2 layer of true depth, a CO2 layer of shallower depth.

The research begins with the generation of velocity models using the wave equation and specific parameters to represent various scenarios of CO2 accumulation and leakage; P-wave reflections are primarily used. Despite the fact that the models used in this study are based on simplified environments and single-source configurations, they provide valuable insights into the behavior of CO2 in the subsurface. The emphasis on cost-effectiveness includes grid size, time step, and spatial sampling for model design.

It is important to acknowledge the study's limitations. The lack of specific rock properties and comprehensive seismic processing techniques has a negative effect on the precision and quality of the results. Despite these limitations, the study demonstrates the fundamental concept of CO2 layer detection and sequential CO2 injection phases.

The difference in two-way travel time (TWT) between the top and bottom of the CO2 layer is an interesting observation. The 800 m CO2 layer model displayed a TWT difference of 60 ms at zero offset, which decreased to 51 ms at the last receiver offset. The shallower depth 400 m CO2 layer model displayed a TWT difference of 60 ms at zero offsets, which decreased to 45 ms at the final receiver offset. The decrease in TWT with increasing offset suggests that a CO2 layer of shallower depth has a shorter ray path, highlighting the importance of subsurface properties, such as the overburden layer, in the detection process.