井间ERT电极阵列优化及监测实验系统设计与开发

来源：计算机测量与控制杂志2023年第11期北京时间：

作者：吴陈芋潼,徐同晖,邢兰昌,贾宁洪,吕伟峰

单位：中国石油大学华东控制科学与工程学院

摘要：为了开发用于地层中CO2运移监测的井间ERT系统，研究了ERT电极阵列和工作模式优化设计方法并研制了井间ERT监测模拟实验系统。基于COMSOL平台构建了模拟井间ERT测量响应的有限元数值模型，利用数值模型分析了电极间距和宽度等参数对监测区域电场灵敏度的影响规律以及不同电极阵列工作模式下场域灵敏度的分布特征，确定了井间ERT实验系统中最优的电极参数，即电极间距、宽度与监测范围的比值分别为0.200、0.025，电极阵列的工作模式为AM-BN。在对实验系统进行功能需求分析、总体设计以及上述优化设计的基础上，分别对系统硬件部分和软件部分进行了开发，采用多路切换开关并配合精密电桥仪实现了对电阻抗参数的测量，利用以LabVIEW为平台开发的测控软件实现了对实验系统的自动化控制。以埋放绝缘物体来模拟注入地层CO2的方式开展了实验测试，结果显示测量到的电阻抗数据可以灵敏地反映出监测区域电参数的变化且能够用于定位绝缘物体的位置，从而验证了所开发系统的可用性。所建立的电极阵列优化设计方法以及开发的井间ERT监测模拟实验系统为下一步深入研究基于复电导率参数的CO2饱和度评价模型和开发现场适用的井间ERT监测系统提供了实验平台。

关键词：井间电阻层析成像;监测实验系统;电极阵列优化;有限元;二氧化碳;地质封存