[發明專利]一種井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統及方法

在審

• 申請號: 202210185906.X
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114675330A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 郭秀軍;吳景鑫
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V3/00
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王丹丹

1.一種井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統，包括采集站(12)、供電系統(14)、供電電纜(11)、采集電纜(13)、水聲及衛星傳輸系統(15)和終端主機(16)，供電電纜(11)和采集電纜(13)與采集站(12)相連，采集站(12)通過水聲及衛星傳輸系統(15)與終端主機(16)實現無線通訊，其特征在于：

所述供電電纜(11)和采集電纜(13)在海床面和井中并行緊鄰布設，供電電纜(11)為串行供電電纜，其上等距布設有多個供電電極(110)，采集電纜(13)為并行電位采集電纜，其上等距布設有多個測量電極(130)，供電電纜(11)和采集電纜(13)上的電極數量和位置均相同相對應。

2.根據權利要求1所述的井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統，其特征在于：所述采集站(12)包括串行供電單元、并行電位采集單元、變頻方波發射單元、主控CPU及電源單元；每個單元均由其對應的CPU管理控制，主控CPU接收終端主機(16)的指令管理各單元協調工作，通過獲取各單元采集數據加以整理運算處理，并反饋至終端主機(16)。

3.根據權利要求2所述的井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統，其特征在于：所述串行供電單元連接供電電纜(11)上的各個供電電極(110)，供電電極(110)設置成正負兩個狀態，由微型繼電器組成n*2陣列開關，n為供電電極個數。

4.根據權利要求2所述的井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統，其特征在于：所述并行電位采集單元連接采集電纜(13)上的測量電極(130)，包括n路獨立高精度24位模數轉換器、采集單元CPU及中央控制CPU，將測量電極(130)探測的電位信號處理后經中央控制CPU進行數據分解排列和頻域分析處理，并進行數據存儲。

5.根據權利要求2所述的井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統，其特征在于：所述供電電纜(11)和采集電纜(13)在海床面和井中并行緊鄰布設，且兩條電纜之間相對應的電極通過卡扣(140)固定，供電電纜(11)和采集電纜(13)的非電極部分由絕緣材料包裹。

6.根據權利要求2所述的井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統，其特征在于：所述供電電極(110)采用不銹鋼材質，測量電極(130)采用石墨材質。

7.基于權利要求1所述的一種井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據海洋工程建設監測需要選定監測點；

步驟2、對監測系統供電，采集并獲得單個監測周期內多組供電電流-電位差數據；

步驟3、計算多組供電電流-電位差的視電阻率；以每組的電極位置及視電阻率作為參數進行反演計算，獲得真電阻率剖面圖；

步驟4、結合監測區基本信息，將真電阻率剖面圖中多個高阻區里與待監測的目標含氣泡區位置相對應的高阻區域判定為目標含氣泡區，根據高阻區范圍及電阻率值的變化判定氣泡型淺層氣分布范圍以及含氣量變化，高阻區范圍即為含氣泡區范圍，電阻率降低則為含氣量降低；

步驟5、重復執行步驟2-步驟4，實現對含氣泡區淺層氣的動態變化原位監測。

8.根據權利要求7所述的井地結合的氣泡型淺層氣動態變化原位監測系統的監測方法，其特征在于：所述步驟2中，采集方式為：

將供電電纜所有相鄰供電電極依次作為供電電極對進行供電并反饋供電電流強度，每次供電時，測量電纜采集全部測量電極的電位數據，相鄰測量電極電位數據相減形成電位差，當所有相鄰供電電極對全部完成供電后，即為完成一次監測周期；

每次供電反饋一個供電電流值以及n個電位值，將所有相鄰測量電極所測電位相減形成電位差，即n-1個電位差；進而每次供電得到一個供電電流值與n-1個電位差的組合，即n-1個電流-電位差組合，一次監測周期供電n-1次，因此可得(n-1)*(n-1)組供電電流-電位差組合。