地质学与地球物理学杂志
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孔隙储层压缩可再生气体能源地球物理监测可行性研究

Hagrey SA、Kohn D、Wiegers CE、Schafer D、Rabbel W

大多数可再生能源是间歇性的，需要缓冲存储（例如压缩空气储能，CAES）来弥补电力供应和需求峰值之间的时间差距。用 CAES 代替孔隙盐水会导致电弹性特性和密度发生变化，并证明了多地球物理方法的应用是合理的。在这项数值研究中，我们应用弹性全波形反演 (FWI)、电阻率层析成像 (ERT)、瞬变电磁感应 (TEM) 和重力等技术来检测和监测德国北部深层水库中的 CAES 以及浅层地下水含水层中可能的泄漏。对于 CAES 储层和泄漏的不同地下模型场景，使用初始模型的约束生成并反演合成数据集。结果主要揭示了我们应用的方法解决深层盐水库和浅层地下水含水层中 CAES 羽流的能力。与单独的地表和钻孔测量相比，地表-钻孔组合测量的泄漏 ERT 分辨率大大提高。所应用的重力技术对 CAES 羽流引起的质量不足高度敏感。该技术的检测能力极限由引起异常的最小 CAES 体积决定，其幅度略高于现代微重力计的精度范围。FWI 技术可以通过背景含水层内重建的 ΔVp、ΔVs 和 Δdb 断层图像中的异常来绘制浅层 CAES 泄漏图。然而，这些断层图像包含主要与数据中瑞利波的主导地位相关的反演伪影和拖尾效应。显然，多种技术的应用是相辅相成、相互印证的。CAES 羽流会导致强烈的质量赤字和中等电阻率高值，因此对重力和 FWI 方法更加敏感。应用约束反演可以最大程度地减少解释模糊性，并有助于恢复几乎真实的电弹性参数，这些参数可以应用于适当的岩石物理方程中以量化 CAES 饱和度。