Журнал геологии и геофизики
Открытый доступ

Абстрактный

Технико-экономическое обоснование геофизического мониторинга возобновляемой газовой энергии, сжатой в поровых хранилищах

Хагрей С.А., Кон Д., Вигерс К.Э., Шафер Д., Раббель В.

Большинство возобновляемых источников энергии являются прерывистыми и нуждаются в буферном хранилище (например, хранилище энергии сжатого воздуха, CAES) для преодоления временного разрыва между поставками и пиками спроса. Замена порового рассола на CAES приводит к изменениям электроупругих свойств и плотности и оправдывает применение мультигеофизического подхода. В этом численном исследовании мы применяем методы упругой инверсии полной формы волны (FWI), томографии электрического сопротивления (ERT), переходной электромагнитной индукции (TEM) и гравитации для обнаружения и мониторинга CAES в глубоких резервуарах и возможных утечек в неглубоких водоносных горизонтах грунтовых вод Северной Германии. Для различных сценариев подземных моделей резервуаров и утечек CAES генерируются и инвертируются синтетические наборы данных с использованием ограничений на исходную модель. Результаты в основном показывают способность нашего прикладного подхода разрешать шлейф CAES в глубоких соленых резервуарах и неглубоких водоносных горизонтах грунтовых вод. Разрешение ERT для утечек значительно улучшено для комбинированного исследования поверхности и скважины по сравнению с отдельными исследованиями поверхности и скважины. Метод прикладной гравитации очень чувствителен к дефициту массы, вызванному шлейфом CAES. Предел обнаруживаемости метода определяется наименьшим объемом CAES, вызывающим аномалию с амплитудой чуть выше диапазона точности современных микрогравиметров. Метод FWI может отображать неглубокую утечку CAES по аномалиям в реконструированных томограммах ΔVp, ΔVs и Δdb в фоновом водоносном горизонте. Однако эти томограммы содержат артефакты инверсии и эффекты размытия, связанные в основном с доминированием волны Рэлея в данных. Очевидно, что применяемые мультиметоды дополняют и подтверждают друг друга. Шлейфы CAES вызывают сильный дефицит массы и умеренные максимумы сопротивления и, таким образом, более чувствительны к методам гравитации и FWI. Применение ограниченной инверсии минимизирует неоднозначность интерпретации и помогает восстановить почти реалистичные электроупругие параметры, которые можно применять в адекватных петрофизических уравнениях для количественной оценки насыщенности CAES.