[發明專利]一種大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統及方法

有效

• 申請號: 202010155046.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111236896B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 孫治雷;張喜林;耿威;翟濱;曹紅;張現榮;徐翠玲;王利波;閆大偉;李鑫
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B49/00;E21B47/00;E21B47/022
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 王丹丹;萬桂斌

1.一種大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統，其特征在于，包括測斜單元、游離態甲烷監測單元、海水環境參數監測單元、數據采集單元(10)以及原位數據接收單元；所述測斜單元、游離態甲烷監測單元和海水環境參數監測單元通過通訊光纜接入設置在海底的數據采集單元(10)，數據采集單元(10)通過浮球(13)與通訊衛星(14)進行數據傳輸，并通過通訊衛星(14)與原位數據接收單元進行數據傳輸，實現地質動態數據原位監測；

所述測斜單元包括分布式光纖測斜模塊(3)和光纖調制解調儀(6)，分布式光纖測斜模塊(3)沿調查目標位置的滑坡線(2)設置，包括帶光纖光柵傳感器(4)的分布式光纖(31)、分布式光纖測斜管(32)，分布式光纖(31)設置在分布式光纖測斜管(32)中，分布式光纖測斜管(32)通過傳輸光纖(5)接入光纖調制解調儀(6)；

所述測斜單元沿滑坡線(2)設置，用以監測滑坡體的深部變形程度，以反演滑坡推力的分布形式和滑面位置，并輔助對滑坡體的安全狀態評價；所述游離態甲烷監測單元設置在滑坡線(2)的上部開裂位置，用以對水合物分解釋放的游離態甲烷(8)進行流量監測，獲得其在時間序列上的變化信息；所述滑坡線(2)的位置基于海底微地貌上的特殊結構、并結合地層剖面上解譯出來的斷裂進行確定，所述特殊結構包括滑坡階步(17)；所述海水環境參數監測單元設置在淺海區大陸坡位置，用以對氣泡羽流噴口附近的海水環境參數進行監測。

2.根據權利要求1所述的大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統，其特征在于：所述海水環境參數監測單元采用集成甲烷傳感器、溶解氧傳感器、pH計和Eh計的海床基工作站(9)，以實時獲得水體中溶解甲烷和溶解氧含量、底水的pH值和Eh值隨時間的變化。

3.根據權利要求1所述的大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統，其特征在于：所述監測系統還包括與測斜單元、游離態甲烷監測單元和海水環境參數監測單元相連的供電電源(12)，供電電源(12)的供電主體采用海水電池、太陽能光伏板或者溫差發電機。

4.基于權利要求1所述的大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)針對調查目標位置，確定滑坡線(2)；

2)在調查目標位置的滑坡體上垂向鉆孔，鉆孔的下部穿過滑坡線，并在鉆孔內布設監測滑坡體的深部變形程度的測斜單元；

3)在滑坡線(2)的上部開裂位置，布設游離態甲烷監測單元，以對水合物分解釋放的游離態甲烷進行流量監測，獲得其在時間序列上的變化信息；

4)基于海水環境監測單元對氣泡羽流噴口附近的海水環境參數進行監測；

5)對水體中泄漏來源的溶解態甲烷通量、氣泡羽流噴口附近的海水環境參數以及測斜單元采集的數據進行分析，實現對大陸邊緣賦存天然氣水合物的邊坡進行滑坡和環境變化的綜合監測。

5.根據權利要求4所述的大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統的監測方法，其特征在于：所述步驟1)中，在實際調查中，利用海底微地貌上的特殊結構，并結合在淺地層剖面上解譯出來的斷裂來確定滑坡線的實際位置，所述特殊結構包括滑坡階步(17)。

6.根據權利要求4所述的大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統的監測方法，其特征在于：所述海水環境參數監測單元采用集成甲烷傳感器、溶解氧傳感器、pH計和Eh計的海床基工作站(9)，以實時獲得水體中溶解甲烷和溶解氧含量、底水的pH值和Eh值隨時間的變化。

7.根據權利要求5所述的大陸邊緣水合物環境地質動態監測系統的監測方法，其特征在于：所述步驟2)中，在滑坡體上出現滑坡階步(17)的位置的適當位置鉆孔，將分布式光纖(31)綁扎于分布式光纖測斜管(32)管壁上的刻槽內，并以環氧樹脂黏貼；然后將分布式光纖(31)布放距離滑坡線(2)頂部一定位置處。