[發(fā)明專利]一種深海水合物原位立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110460827.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN113175951B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳家旺;阮東瑞;朱海;翁子欣;郭進(jìn);胡曉輝;周航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 朱瑩瑩;周世駿

本發(fā)明公開一種深海水合物原位立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括原位地層長(zhǎng)期多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括：剛性監(jiān)測(cè)桿模塊：在剛性監(jiān)測(cè)桿上集成有MEMS加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、甲烷傳感器、硫化氫傳感器、溶解氧傳感器和PH傳感器，用于監(jiān)測(cè)地層地球化學(xué)多參量參數(shù)；柔性監(jiān)測(cè)纜模塊：在柔性監(jiān)測(cè)纜上集成有MEMS加速度傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)海底地層變形數(shù)據(jù)；中央數(shù)據(jù)采集及控制模塊用于采集地層地球化學(xué)多參量參數(shù)和海底地層變形數(shù)據(jù)、并通過水聲或浮標(biāo)通信與母船上中央控制中心與監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及采集控制；地層孔隙水取樣模塊存儲(chǔ)水合物地層孔隙水在剛性監(jiān)測(cè)桿，每一根剛性監(jiān)測(cè)桿內(nèi)部存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)深度地層的長(zhǎng)期地層孔隙水。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于深海監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深海水合物原位立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，資源問題在國(guó)際社會(huì)中不斷進(jìn)行討論，世界能源需求逐年遞增。地球上石油、煤炭等不可再生能源的隨著不斷的開采日益枯竭，目前有約70％能源消耗來自化石能源(石油、天然氣和煤炭)，與石油和煤炭相比天然氣更清潔，是未來主要的能源需求增長(zhǎng)點(diǎn)。海洋沉積物中儲(chǔ)量豐富的天然氣水合物被認(rèn)為是未來潔凈的戰(zhàn)略接替能源，自上世紀(jì)八十年代就引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注與重視。

天然氣水合物是一種非常規(guī)天然氣資源，保守估計(jì)其含碳量是其他化石能源含碳量的兩倍，被認(rèn)為是全球未來最有潛力的替代能源。雖然我國(guó)的天然氣水合物資源已進(jìn)行了探索性試采、試驗(yàn)性試采，但離商業(yè)化開采還有較大差距，探索持續(xù)、高效、安全的開采技術(shù)仍是天然氣水合物開發(fā)的主要目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，設(shè)計(jì)一種深海水合物原位立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)深海底層長(zhǎng)期多參數(shù)監(jiān)測(cè)。

一種深海水合物原位立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括原位地層長(zhǎng)期多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述原位地層長(zhǎng)期多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括剛性監(jiān)測(cè)桿模塊、柔性監(jiān)測(cè)纜模塊、地層孔隙水取樣模塊、中央數(shù)據(jù)采集及控制模塊；

所述剛性監(jiān)測(cè)桿模塊包括在剛性監(jiān)測(cè)桿上集成有MEMS加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、甲烷傳感器、硫化氫傳感器、溶解氧傳感器和PH傳感器，用于監(jiān)測(cè)地層地球化學(xué)多參量參數(shù)；

所述柔性監(jiān)測(cè)纜模塊包括在柔性監(jiān)測(cè)纜上集成有MEMS加速度傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)海底地層變形數(shù)據(jù)；

所述中央數(shù)據(jù)采集及控制模塊設(shè)置在剛性監(jiān)測(cè)桿上，所述中央數(shù)據(jù)采集及控制模塊用于采集地層地球化學(xué)多參量參數(shù)以及海底地層變形數(shù)據(jù)、并通過水聲通信或浮標(biāo)通信與母船上的中央控制中心與監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，中央控制中心與監(jiān)測(cè)設(shè)備將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)中心，所述中央控制中心與監(jiān)測(cè)設(shè)備還對(duì)中央數(shù)據(jù)采集及控制模塊進(jìn)行采集控制；

所述地層孔隙水取樣模塊存儲(chǔ)水合物地層孔隙水在剛性監(jiān)測(cè)桿上，每一根剛性監(jiān)測(cè)桿內(nèi)部存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)深度地層的長(zhǎng)期地層孔隙水。

優(yōu)選的，還包括海底水合物地層鉆進(jìn)系統(tǒng)，其包括用于剛性監(jiān)測(cè)桿縱向布放的深海地層監(jiān)測(cè)桿布放系統(tǒng)、和用于柔性監(jiān)測(cè)纜橫向布放的海底地層鉆進(jìn)機(jī)器人。

優(yōu)選的，還包括水合物地表智能觀測(cè)系統(tǒng)，其包括甲烷判讀定級(jí)觀測(cè)模塊、地球化學(xué)觀測(cè)模塊和微地震觀測(cè)模塊，

所述甲烷判讀定級(jí)觀測(cè)模塊包括HD圖像視頻采集模塊、激光散射模塊、以及在所述中央控制中心與監(jiān)測(cè)設(shè)備中設(shè)置的氣泡溶解擴(kuò)散模型；所述HD圖像視頻采集模塊依靠ccd高速相機(jī)記錄氣泡流運(yùn)動(dòng)軌跡，估算大氣泡流動(dòng)的數(shù)量；激光散射模塊捕捉微納米氣泡，對(duì)微納米級(jí)氣泡進(jìn)行粒徑、濃度測(cè)量；所述氣泡溶解擴(kuò)散模型用于通過獲取氣泡在不同區(qū)域的擴(kuò)散狀態(tài)，結(jié)合氣泡粒徑與氣體分子數(shù)之間的關(guān)系預(yù)測(cè)甲烷氣體泄露總量；

所述微地震觀測(cè)模塊用于獲取水合物地層微震信息；

所述地球化學(xué)觀測(cè)模塊為集成諸多探測(cè)傳感器為一體的海底監(jiān)測(cè)網(wǎng)，用于長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海底表面溫度、壓力、流體地球化學(xué)物質(zhì)的泄露參數(shù)。