[發明專利]一種凍土區天然氣水合物開發環境效應監測系統及方法

有效

• 申請號: 202110515352.0
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113216932B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 張富貴;王惠艷;周亞龍;張舜堯;楊志斌
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B43/00;G01D21/02
• 代理公司: 江蘇銀創律師事務所 32242
• 代理人: 何震花

1.一種凍土區天然氣水合物開發環境效應監測系統，其特征在于：包括布置在鉆井平臺上的監測平臺（100），無線傳輸設備（101），室內監測終端（102），傳輸電纜（103）以及環境監測單元，所述監測平臺（100）通過傳輸電纜（103）與環境監測單元電性連接，用于獲取環境監測單元的數據信息，所述監測平臺（100）可以通過無線傳輸設備（101）與室內監測終端（102）遠程聯系，實現數據遠距離傳輸；其中所述環境監測單元包括在開采鉆孔凍土層、天然氣水合物富集層、井底分別設置的凍土層監測單元（201）、天然氣水合物富集層監測單元（202）和井底監測單元（203）以及布置在井上的井上監測單元（204），形成了“井下氣體濃度——地層形變——表層大氣、土壤——產出氣體濃度”于一體的綜合立體監測系統體系；所述監測系統還包括凍土層監測單元保護裝置（401）、天然氣水合物富集層監測單元保護裝置（402）和井底監測單元保護裝置（403），分別用于保護井下凍土層監測單元（201）、天然氣水合物富集層監測單元（202）和井底監測單元（203），所有保護裝置和監測單元按照凍土層、水合物層和井底深度分別固定于控制單元（500）上，置于套管內，并通過傳輸電纜（103）連接各監測單元，再與監測平臺（100）連接，監測開采井井下數據；所述凍土層監測單元保護裝置（401）、天然氣水合物富集層監測單元保護裝置（402）和井底監測單元保護裝置（403）均為雙層套裝圓柱結構，所述雙層套裝圓柱結構內部填充保溫棉，外徑不大于常規鉆桿口徑，所有保護裝置沿徑向設置等距分布的卡槽，所述的卡槽深度按監測單元的傳感器大小設置，所有傳感器有固定套銷，可以固定在卡槽上，使監測單元固定在保護裝置內部，避免損壞。

2.根據權利要求1所述的一種凍土區天然氣水合物開發環境效應監測系統，其特征在于：所述凍土層監測單元（201）、天然氣水合物富集層監測單元（202）和井底監測單元（203）均包括甲烷傳感器（301）、二氧化碳傳感器（302）、溫壓傳感器（303）、鹽度傳感器（304）、pH傳感器（305）和形變監測儀（306），分別用于實時監測甲烷濃度、二氧化碳濃度、土壤溫壓、土壤鹽度、土壤pH和鉆孔形變數據，所有傳感器等距離排列；所述凍土層監測單元（201）、天然氣水合物富集層監測單元（202）和井底監測單元（203）均與監測平臺（100）通過傳輸電纜（103）電性連接。

3.根據權利要求1所述的一種凍土區天然氣水合物開發環境效應監測系統，其特征在于：所述井上監測單元（204）用于實時監測開采平臺周邊甲烷濃度、二氧化碳濃度、大氣溫度、土壤溫壓、土壤濕度以及土壤pH，井口產出氣體的甲烷濃度、二氧化碳濃度以及甲烷碳同位素值，所述井上監測單元（204）與監測平臺（100）電性連接，監測間隔均為1s。

4.根據權利要求1所述的一種凍土區天然氣水合物開發環境效應監測系統，其特征在于：在天然氣水合物開采區內多口開采井或勘探井內布置環境效應監測系統，監測數據通過監測平臺（100）和無線傳輸設備（101）與室內監測終端（102）遠程聯系，實現區域內開發環境的實時遠程立體監測。

5.根據權利要求1所述的一種凍土區天然氣水合物開發環境效應監測系統，其特征在于：無線傳輸設備也可以將數據通過衛星系統傳輸給安監平臺或大數據中心，結合相應的地理信息系統，通過人工智能對大數據進行學習和運算，實現對開采環境的參數變化做出提前預測，實現監測系統的智能化。