新研发低成本、连续的地震监测系统可密切监测地下活动和封存二氧化碳_地震监测系统

低成本、连续的地震监测系统可密切监测地下活动和封存二氧化碳

摘要：九州大学的研究人员展示了一种使用小型地震源和光纤电缆连续监测地球表面以下环境的新方法。

　　【仪表网仪表研发】导读：九州大学的研究人员展示了一种使用小型地震源和光纤电缆连续监测地球表面以下环境的新方法。该系统能够准确、频繁地测量地面变化，有助于安全有效地实施应对气候变化的措施，例如碳储存和地热能发电。

　　将捕获的二氧化碳储存在地下和利用地热能发电是减少温室气体排放的两项重要技术，发表在《科学报告》上的这项研究的主要作者Takeshi Tsuji说。

　　然而，为了进一步采用这些技术，我们迫切需要更好的监测工具来减轻和应对相关风险，例如泄漏和诱发地震活动。

　　由于成本限制，传统的地震监测通常以很长的时间间隔进行。数据之间的这种差距意味着很容易错过二氧化碳或地热储层的快速、意外变化。

　　研究小组开发的新方法使用一个小型震源，该震源旋转 17 公斤的偏心重物来产生振动以探测地面。

　　基于一种称为分布式声学传感的技术，然后通过测量穿过光纤的光的变化，在埋入的光纤电缆(可能长达数十公里)的数百个点上检测到振动。

　　分析这些信号，研究人员可以识别孔隙压力的变化——地下空隙内流体的压力。在现场部署的系统中，此类变化可能表明存在二氧化碳泄漏或地热储层变化等危险。

　　通过我们新开发的源系统，我们可以非常准确地控制在很宽的频率范围内生成连续波形的时间，Tsuji 解释说。

　　由于我们确切地知道它们何时起源，我们可以随着时间的推移堆叠多个信号以提高信噪比。这使我们能够使用较小的、相对较弱的源，以相对较低的成本持续监测距离源 80 公里范围内的大区域。”

　　为了测试这个新系统的有效性，研究人员在两个地点进行了现场实验：日本西南部九州岛上的一个地热田和日本东北部釜石附近的一个海相地层。

　　这些现场实验的结果表明，新系统能够以超过 99.99% 的准确率识别被监测地下地层的信号变化。检测到的信号变化代表与地热作业和降雨相关的孔隙压力变化。

　　我们的研究表明，通过将我们的小型震源与分布式声学传感技术相结合，可以以传统系统成本的一小部分来监测广阔区域内的多个储层，Tsuji 说。

　　通过让我们能够更快地检测泄漏和其他危害并做出响应，我们系统实现的持续监控也将有助于获得公众的认可，这对于推进碳捕获和储存以及地热能开发项目至关重要。