为了解决季节性天然气用气调峰问题，建设地下储气库是一种有效的解决方案。地球物理监测技术是储气库动态监测的必要手段。然而，由于现有技术在横向精度不高，需要开发新的监测技术。近年来，井地电阻率成像技术（BESI）在储层和压裂监测中得到了广泛应用。因此，研究通过井地电阻率成像技术进行储气库动态监测具有重要的科学研究意义和实际应用价值。在储气库动态监测中，通过钢套管向井下输入大功率直流电，在地面测量电位响应分布，然后利用三维电阻率反演算法分析了储气库内天然气的横向分布。

针对上述问题，我校地球物理与信息技术学院博士研究生杨沁润在谭茂金教授的指导下，采用有限差分法（FDM）进行了三维正演模拟验证储气库监测的可行性，并验证了先验模型约束反演方法的有效性，并根据正演模拟结果和地层压力周期，设计了储气库井地电阻率成像监测方案。研究表明，该技术取得了以下创新点：

（1）根据地层压力期和注采期的不同，在不同储气条件下（采气前和采气后）应进行两次监测，如图1。

（2）根据实际气藏型储气库的地质模型，采用三维有限差分法对监测方案进行了模拟。数值模拟结果表明，井地电阻率成像技术可以测量储气库中高电阻率异常的表面电位分布，地表电位可以反映地下储气库中的异常体，如图2。在井地电阻率成像技术反演中，通过模型约束和深度约束，反演电阻率更为精确，如图3。

（3）在实际储气库情况下，受上部地层约束的反演结果在目标储层的上部网格反演分辨率较高。目标储层的横向边界与地震确定的断层边界在一定程度上重合，验证了井地电阻率成像技术在横向上具有较高的分辨率，如图4。

（4）储气库调峰前后电阻率差等值线图可以清晰地反映储气库注采过程中气藏的气体分布情况，因此井地电阻率成像技术对储气库的动态变化是有效的，如图5。

图1 井地电阻率成像法动态监测示意图

(a)                                            (b)

图2 棋盘格模型的目标层敏感性分析和地面电位分布

图3 棋盘格模型反演方法验证

图4 反演电阻率分布等值线图

(a) 储气峰值反演电阻率分布；(b) 139天产气后反演电阻率分布。

图5 采气前后电阻率差成像:等值线图

(a) Layer I (2750–2800 m)；(b) Layer II (2800–2850 m)；

(c) Layer I 3D (2750–2800 m)；(d) Layer II 3D (2800–2850m)。

该研究得到了国家自然科学基金项目（42174149、41774144）和国家重大项目“重大油气田及煤层气开发”（2016ZX05014-001）的支持，成果发表于石油工程领域国际权威期刊《SPE Journal》上： Qinrun Yang (第一作者); Maojin Tan* (通讯作者); Zhixin Chen; Bin Xu; Fulai Zhang; Bincheng Wang; Zhen Yu; Haoyan Zhao. Borehole-to-Surface Electrical Imaging Technology for Dynamic Monitoring of Underground Gas Storage and Case Study. SPE Journal, 2023, 28 (06): 3448–3463. [IF2022=3.6]

全文链接： https://doi.org/10.2118/217468-PA