本发明公开了一种利用绕射波监测海域碳封存项目CO2泄露情况的方法及装置，该方法包括对所采集到的目标监测海域的二维海面多道地震数据进行预处理，得到预处理后的地震数据；基于预处理后的地震数据，进行偏移速度分析，得到偏移成像速度；将预处理后的地震数据输入到训练好的深度学习神经网络模型中，分离得到绕射波数据；把绕射波数据和偏移成像速度当做成像的输入数据，进行成像处理，得到最终的绕射波成像结果；基于绕射波成像的结果，确定CO2泄露区的范围。本发明提出利用绕射波成像来监测CO2渗漏情况，而绕射波包含地下小尺度异常体的高分辨率信息，可以生成高分辨率的图像，能够更好地确定CO2的范围。