通過對不同註入方案註入試驗的監測，獲得註入量、註入壓力、註入速度、儲層壓力和溫度、儲層中CO2擴散和運移、地下水水質變化等參數，為場地綜合評價、註入方案優化、數值模擬、大型CO2地質封存工程設計等提供監測數據。
（2）充註試驗監測方案
充註試驗期間的動態監測主要監測充註量、充註壓力、充註速度、儲層壓力和溫度、CO2 在儲層中的擴散和運移、地下水水質變化等參數。註水試驗期間的監測技術路線如圖 7-10 所示。
（三）監測方法
CO2灌註井是灌註試驗的主體和關鍵，美國環境保護局對CO2地下灌註井的強制性要求匯總於表7-35。強制性要求特別指出，灌註試驗監測的重點是分析灌註材料，對目標層的溫度和壓力進行連續監測，同時對羽流進行示蹤監測。灌註井監測裝置如圖 7-11 所示。
1.套管壓力監測
套管壓力監測主要用於監測灌註井和監測井的套管壓力，根據壓力的變化檢測可能通過井筒泄漏的二氧化碳，同時防止井噴，確保現場人員的人身安全。套管壓力監測技術相對成熟，選擇合適的壓力表安裝到井口即可。對於二氧化碳註入井或監測井，建議安裝兩個壓力表，其中壹個大容積壓力表用於指示安全壓力，以確保人員安全和防止井噴；另壹個較小容積、靈敏度較高的壓力表用於指示由於井筒中二氧化碳含量增加而引起的壓力變化。
圖 7-10 灌註測試的監測程序示意圖
表 7-35 美國環保局對二氧化碳地下灌註井的強制性要求摘要
2.灌註監測
在保證灌註壓力不突破封蓋層的前提下，通過對灌註量和灌註壓力的監測，測量封堵點的灌註潛力，驗證孔隙度、滲透率等地層。參數。流量計包括超聲波流量計、差壓流量計和體積流量計。灌註監測技術相對成熟，可在保證測量精度、安裝方便、顯示直觀的前提下進行選擇。
3.儲層壓力和溫度監測
主要利用井下溫度和壓力傳感器采集目標層的實時溫度和壓力數據，然後通過電纜傳輸到地面監測系統。由於需要同時對儲層和蓋層進行壓力和溫度監測，因此必須采用分層監測技術。監測儀器的安裝過程如下：
（1）下入前，將傳感器、電纜與地面直讀系統連接，進行設備調試；
圖 7-11 灌註試驗監測示意圖（根據密西西比 CCS 項目，2008 年）
（2）將壓力、溫度傳感器與通信電纜連接；
（3）將固定在油管上的傳感器、電纜通過電纜保護套連接；
（4）下入油管，同時下入不同隔離層位置的封隔器，進行層間隔離；
（5）下入管柱至設計位置後，調整封隔器卡點位置，坐油管懸掛；
（6）連接地面直讀裝置，實時顯示不同目的層的壓力和溫度。
壓力表和溫度計監測原理圖如圖 7-12 所示。
由於CO2是酸性氣體，同時儲層和蓋層的位置壹般較深，壓力和溫度監測儀器的選擇應遵循以下原則：
（1）傳輸電纜和傳感器應耐壓、耐腐蝕、耐高溫；
（2）采用適合分層監測的通信方式；
（3）有可靠的井下傳感器，並有電源；
（4）傳感器尺寸符合井結構設計要求；
（5）滿足壓力測量精度為 0.02%和溫度測量精度±0.2℃；
（6）監測時間間隔可調；
（7）兼具數據存儲和地面直讀兩種功能。
4、廢棄井監測
廢棄井包括油田勘探開發遺留的廢棄註水井、觀測井和廢棄井。廢棄井是後期造成二氧化碳泄漏的主要途徑之壹。對於廢棄井的處理，可以采用灌註水泥或直接機械封堵的方法。對於沒有套管的廢棄井的處理，可以直接註入大量水泥；對於有套管的廢棄井，雖然套管可以在壹定程度上起到防漏的作用，但套管長期受到腐蝕，套管與水泥壁之間、套管與水泥塞之間以及套管本身都可能存在潛在的漏失通道，需要移出套管後直接註入水泥，使水泥堵住二氧化碳潛在的漏失通道。因此，有必要移出套管，然後直接註入水泥，通過水泥封堵二氧化碳的潛在泄漏通道。封堵後的廢棄井應使用被動聲波等手段定期監測二氧化碳泄漏情況。
5.井外泄漏監測
井外泄漏監測可參照上述大氣和土壤-大氣二氧化碳通量監測技術進行。所不同的是，監測區域主要在註水井、監測井之間，以及註水井周圍的壹小塊區域。在灌註試驗階段，在這壹小塊區域內，灌註的二氧化碳主要受灌註壓力的驅動向各個方向擴散。因此，監測點布置主要按均勻網格形式布設，監測點間距為 5-10 米，大氣監測點和土壤監測點可交叉設置。
6.CO2擴散和運移監測
CO2擴散和運移監測主要采用時移VSP地震監測和流體化學背景值監測。CO2 註入儲層後，會通過溶解、分散、擴散、對流等各種物理和地球化學捕集機制分布在蓋層下的儲層中。時移 VSP 監測方法通過分析野外采集的不同階段數據的地震波場特征，確定二氧化碳在地下的擴散運移過程和空間分布，並建立地震波場特征變化與二氧化碳封存引發的地層參數變化之間的關系。定期采集地下水樣品並分析其成分，通過原位在線監測系統對部分參數（pH 值、電導率等）進行實時監測，可以發現二氧化碳引起的地下水化學成分的變化，從而間接判斷二氧化碳的運移和分布狀況。
（1）時變 VSP 地震監測：時移 VSP 地震監測是在監測井中進行的，包括零井源距 VSP、Walkaway-VSP 和 Walkaround-VSP 三種監測方法。根據實際監測需要，可采用其中壹種或三種方法的組合。由於時移 VSP 地震監測需要鉆孔的配合，這種方法只能監測鉆孔附近壹定範圍內的 CO2 擴散輸運。時移 VSP 地震監測的監測周期通常為 1 年或數月。時移 VSP 地震監測的觀測點距離、觀測級數、激發點方位和偏移、激發能量等參數需要通過現場試驗確定。下面簡要介紹 3 種典型的工作方法。
1）零井源距 VSP 地震監測：震源在地表，靠近井口，偏移距離壹般小於 200 m，檢波器在井中接收初波和後續波。零井源距離 VSP 地震監測測量井眼附近壹定深度範圍內的二氧化碳運移過程和空間分布。工作原理圖和處理流程見圖 7-13 和圖 7-14。2010）
圖 7-14 零井距震源 VSP 數據處理流程圖（根據東方地球物理有限公司，2010）
2）Walkaway-VSP 地震監測：震源在地表，檢波器在井眼內，接收初至波和末至波，震源不固定在壹點，而是沿線移動。Walkaway-VSP 地震監測的線數根據監測要求確定，至少應為壹條線。Walkaway-VSP 地震監測測量以井眼為中心，測量線段壹定深度範圍內的二氧化碳運移過程和空間分布。工作原理圖和處理流程見圖 7-15 和圖 7-16。
圖 7-15 Walkaway-VSP 工作原理圖（據東方地球物理公司，2010 年）
圖 7-16 Walkaway-VSP 數據處理流程圖（據東方地球物理公司，2010 年）
3）Walkaround-VSP 地震監測：震源在地表，檢波器在井內。Walkaround-VSP地震監測：震源在地表，檢波器在井眼，接收初波和後續波，震源不固定在壹點，而是沿圓周運動。Walkaround-VSP地震監測弧形線的數量應根據監測需要確定，至少壹條，重點區域可適當加密線路。地震監測測量的是以井眼頂面為中心的圓形平臺壹定深度範圍內的二氧化碳運移過程和空間分布。工作原理圖和處理流程如圖 7-17 和圖 7-18 所示。
（2）流體化學本底值監測：流體化學本底值監測有兩種方法。壹種是通過分層采樣裝置采集各水庫的地下水樣品，然後利用現場快速檢測設備或送實驗室檢測；另壹種是安裝在線自動監測儀器，對水庫中的 pH 值、電導率等流體參數進行監測。
分層取樣利用封隔器將儲層隔離，並為每個層設置流體控制開關，同時在井口下方壹定位置安裝螺桿泵。利用移動式地面驅動泵將液壓油泵入油管，實現井下開關換層，然後驅動抽油桿帶動螺桿泵，驅動實現單層排液，井口取樣（圖 7-19）。
圖 7-17 Walkaround-VSP 工作原理示意圖（據東方地球物理公司，2010 年）
圖 7-18 Walkaround-VSP 數據處理流程圖（據東方地球物理公司，2010 年）
分層取樣時，需要註意以下問題。
1）每次分層取樣前，應將取樣層全部排出並更換，以消除分層前混合積液對水樣的影響。同時，排除監測層中壹定量的液體，以便能考察地面上的水質變化情況。
2）由於地面在液控開關條件下無法顯示液位，每次更換都要做好記錄，避免采樣出現錯層現象。
3）由於螺桿泵的轉子需要浸沒在液面以下，否則會造成轉子燒毀。因此，有必要在取樣管上安裝流量計和功率監控裝置。當螺桿泵啟動，而流量計不顯示流量時，壹定時間內由流量計發出報警信號，應及時切斷電源，關閉螺桿泵。
PH值、電導率等流體化學參數的在線原位監測是將PH值、電導率等電極放置在水庫中，借助某種傳輸方式將原位監測的結果傳輸到地面。原位監測不僅具有實時、自動、可靠性高等優點，而且可以在真實環境下監測水庫地下水的水質，保證了參數的原始性，避免了水樣的二次汙染。
目前，用於深層長距離信號的傳輸技術相對成熟，如單芯線纜傳輸技術、CAN 總線傳輸技術等。電極方面，由於監測層較深（800 米以下），壹般的玻璃離子選擇電極難以滿足要求，開發能滿足深層監測的固體電極將是該領域的發展趨勢和研究方向。
（4）技術要求
（1）保護和維護好CO2註入井和監測井，做好警示標識，非專業人員不得打開。
（2）灌註試驗設計過程中應充分考慮監測方案的影響因素，采取相應措施消除或避免妨礙數據準確的因素。註意試驗細節的設計，對於試驗中可能出現的突發問題要有充分的應急措施。
（3）確保測試的可重復性。
（4）要求測試人員嚴格按照操作規程和測試方案進行全面培訓。
（5）確保采集數據的準確性和可靠性，制定合理的測試和監測精度要求。
（6）灌註試驗所用儀器的精度和材料的質量要經過質量審核，符合國家和行業標準。
（7）灌註試驗的操作規程可參照石油部門的相關技術要求執行。