[發明專利]一種水合物開采過程中海底變形的實時監控裝置

有效

• 申請號: 201711093407.3
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107727063B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李棟梁;吳起;梁德青
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B21/32;G08C17/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江;黃李軍

本發明公開了一種水合物開采過程中海底變形的實時監控裝置，包括主框架、探測裝置和傳感及無線數據傳輸裝置。本發明能實時監測海底微小變形同時能判斷變形類型及變形程度且原理簡單易實現；可以實時監測海底沉降及海底地震，保證開采安全。

技術領域

本發明屬于能源開采技術領域，具體涉及一種水合物開采過程中海底變形的實時監控裝置。

背景技術

天然氣水合物是一種由天然氣與水在低溫高壓下形成的結晶物質，外形似冰，可燃燒，俗稱“可燃冰”，廣泛存在于永久凍土和海底。據估計，自然界天然氣水合物中的碳含量為其他化石能源碳含量總量的2倍，是一種潛在的能源資源。

目前已提出三種主要的開采方式,包括降壓開采法、注熱開采法、注化學抑制劑開采法。其中海底天然氣水合物的開采條件苛刻，開采難度更大。海底天然氣水合物儲層對海底地層有一定的承載作用，天然氣水合物的存在可以使海底沉積物力學強度增強。在開采過程中，由于天然氣水合物的大量分解，天然氣水合物沉積物儲層的力學強度降低，原本膠結在一起的沉積物失去穩定性，在高壓海水的作用下發生滑移或崩塌，誘發海底滑坡，威脅開采安全。其次在開采過程中如果遇到海底地震，也會誘發天然氣水合物的大量分解，直接或間接地影響開采。進一步地由于開采或者自然災害使得海底地層失穩，引發天然氣水合物分解，這部分分解的氣體會使海洋酸化，溢出到大氣的天然氣會加劇全球變暖。

綜上所述，在海底天然氣水合物開采過程中，對海底地層沉降及變形，海底地震的監測顯得尤為重要。目前全世界沒有國家實現海底天然氣水合物的大規模商業開采，試開采的相關資料也處于保密階段，在開采過程中，海底地層沉降及變形尤其是微小變形及變形類型以及海底地震監測的技術較為少見。

發明內容

本發明的目的是提供一種水合物開采過程中海底變形的實時監控裝置，可實現海底地層的沉降，微小變形及變形類型的實時監測。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種水合物開采過程中海底變形的實時監控裝置，包括主框架、探測裝置和傳感及無線數據傳輸裝置；

所述主框架上方設有倒U形手柄，所述主框架四周設有至少兩個可活動套管和至少兩個杠桿固定桿；

所述探測裝置包括至少兩根不同方向的探測直桿，所述探測直桿通過所述可活動套管與所述主框架相連接，用于橫向伸縮，所述探測直桿下端設有至少兩個與所述探測直桿垂直均勻分布的固定支架，用于固定整個裝置，所述探測直桿的上方設有可活動杠桿，用于放大監測到的實際形變量，所述可活動杠桿通過所述杠桿固定桿與所述主框架相連接，所述可活動杠桿的上端設有一可伸縮彈簧；

所述傳感及無線數據傳輸裝置包括至少兩個不同方向的拉壓應力傳感器、陀螺儀傳感器、無線數據傳輸發射器和電源，均安裝在所述主框架內，所述拉壓應力傳感器通過所述可伸縮彈簧與所述可活動杠桿相連接，通過監測所述可伸縮彈簧的拉壓應力進而得到海底的微小形變響應，同時拉壓應力的數值變化可判斷海底形變的類型，所述陀螺儀傳感器位于所述主框架的正中心可監測海底的沉降及大幅震動響應，所述無線數據傳輸發射器實現監測數據的實時傳輸。。

進一步地，所述主框架為球形機構，由耐壓抗腐蝕性材料制成。

進一步地，所述拉壓應力傳感器、所述陀螺儀傳感器和所述無線數據傳輸發射器高壓防水。

進一步地，所述倒U形手柄的上端設有手柄起吊線，所述探測直桿的上方還設有保護纜線固定桿和保護纜線，所述保護纜線通過保護纜線固定桿與所述手柄起吊線一起支撐整個裝置。

本發明的優點是：

(1)能實時監測海底微小變形同時能判斷變形類型及變形程度且原理簡單易實現；

(2)可以實時監測海底沉降及海底地震，保證開采安全。

附圖說明