[發明專利]一種海域天然氣水合物海底甲烷監測系統及方法

有效

• 申請號: 201710757658.0
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107678055B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 董一飛;梁前勇;楊江平;鐘超
• 申請（專利權）人: 廣州海洋地質調查局
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01N29/02;G01D21/02
• 代理公司: 廣州君咨知識產權代理有限公司 44437
• 代理人: 江超

本發明公開了一種海域天然氣水合物海底甲烷監測系統及方法以開采井位為中心等距離設置試采井位，以開采井位為中心設置第一監測圈和第二監測圈；在第一監測圈和第二監測圈上設置多組海底潛標用于監測海底甲烷濃度，組成海底甲烷數據矩陣。優點在于：利用坐底式海底潛標可以很好地彌補現有技術的不足，它通過水下控制技術將可測量多個參量的物理和化學傳感器集成在一起。對海底天然氣水合物成藏區海底邊界的海底環境進行長周期原位觀測，避免了現有方法可能造成的測量誤差。并可通過水聲通信技術將海底環境參數傳輸回海面監測平臺，為水合物開采提供實時的海底甲烷泄漏監測，具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種海洋監測系統，尤其涉及一種海域天然氣水合物海底甲烷監測系統。

本發明同時還涉及一種海洋監測方法，尤其涉及一種海域天然氣水合物海底甲烷監測方法。

背景技術

天然氣水合物是在高壓低溫環境下由甲烷、乙烷和二氧化碳等氣體與水分子結合形成的固態物質，主要存在于陸地永久凍土帶和水深超過300m的海洋沉積物中。全球天然氣水合物中含碳總量相當于已知煤、石油和天然氣碳儲量的兩倍，且完全燃燒時只生成幾乎無污染的二氧化碳和水，是未來最有潛力的新型綠色能源之一。

但是，天然氣水合物也具有極強的環境災害效應，當其賦存區穩定環境遭到破壞，如水合物開采、海平面快速下降、強烈的構造活動、地震等，海底沉積物中的水合物就會分解并在很短時間內大規模排放甲烷氣體。甲烷是大氣中的一種重要的溫室氣體，其單分子吸收紅外輻射的能力是二氧化碳的20多倍，對全球溫室效應的貢獻達20％。大量的甲烷氣體被釋放到海水中，會降低海水中溶解氧的含量，影響海洋生態環境；甲烷氣體的泄漏還會改變地層結構穩定性，進而引發如海底地質災害、海底滑坡、海底地形沉降等地質災害。

因此，海域天然氣水合物的勘探和開采必須對其環境效應及可能引發的環境災害進行評估，對海底甲烷的泄漏進行監測，確保安全、有效的使用天然氣水合物資源。

傳統的海水甲烷含量測量方法有瞬時測量和取樣分析兩種。

瞬時測量就是將甲烷傳感器掛載在纜繩上下放至研究海域，可以獲取海底層位海水甲烷含量數據。但是這種方法測量精度比較低，因為很難操作船只將傳感器準確下放至海底預定研究區域，即使下放成功，往往也只能在研究區域中停留很短時間，無法獲取長時間連續數據。

取樣分析法，是對海底海水進行取樣，然后對樣品進行分析和測試來獲取海水中溶解的甲烷含量。由于從取樣到進入儀器進行實驗分析需要比較長的周期，分析的出數據不再具有實時性，而且在取樣后很難保證樣品原有的壓力、溫度等條件，分析結果會有一定的失真，甚至失去了原有的意義。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種海域天然氣水合物海底甲烷監測系統及方法，其能解決海水甲烷監測不準確的問題。

本發明的目的采用以下技術方案實現：

一種海域天然氣水合物海底甲烷監測系統，以開采井位為中心等距離設置試采井位，其特征在于，以不大于開采井位與試采井位之間的距離為半徑、以開采井位為中心設置第一監測圈；以大于開采井位與試采井位之間的距離為半徑、以開采井位為中心設置第二監測圈；在第一監測圈和第二監測圈上設置多組海底潛標用于監測海底甲烷濃度，組成海底甲烷數據矩陣；

所述的海底潛標還包括聲學多普勒剖面儀和單點海流計用于輔助分析甲烷來源；所述的聲學多普勒剖面儀用于測量海底潛標上方的海流剖面參數；所述的單點海流計用于測量聲學多普勒剖面儀固有盲點區域的海流剖面參數。

優選的，所述的海底潛標還包括二氧化碳傳感器，用于監測海水二氧化碳濃度；硫化氫傳感器，用于監測海水硫化氫濃度；溫鹽深傳感器，用于監測海水溫度、鹽度數據；溶解氧傳感器，用于監測海水溶解氧濃度；濁度計，用于監測海水渾濁度；透射計，用于監測海水光傳輸特性；PH傳感器，用于監測海水PH值。