[发明专利]海底天然气水合物开采甲烷泄漏原位电学监测方法与装置

权利要求书

1.一种海底天然气水合物开采甲烷泄漏原位电学监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

铺设监测电缆步骤，所述监测电缆以生产井为中心水平对称铺设在其两侧，所述监测电缆上布设有多个电极，所述监测电缆与采集站连接，所述采集站通过导线与电源模块连接；

对海底断面的电位进行扫描测量步骤，其中，海底断面为海底沉积层的断面，包括：

所述采集站从所述多个电极中选择部分电极作为工作电极，其余电极休眠，所述工作电极包括供电电极和测量电极，所述供电电极和测量电极分别为两个，相邻两电极之间的距离为一个电极距，两个供电电极之间的距离为供电电极距离，两个测量电极之间的距离为测量电极距离，供电电极距离和测量电极距离为一个电极距的整数倍；

工作电极确定后，所述采集站控制电源模块为供电电极供电，并且控制测量电极返回其当前电位数据，完成单次数据点采集，保持供电电极距离和测量电极距离不变，重新选择工作电极，重复测量步骤，直至监测电缆上的每一电极均被至少一次选择做为过工作电极，完成对海底断面上其中一层电位数据的测量，该层距海底断面上表面的距离约为供电电极距离的1/6～1/2;

完成对海底断面上其中一层电位数据的测量后，采集站重新确定供电电极距离以及测量电极距离，并且以重新确定后的供电电极距离和测量电极距离选择工作电极，执行海底断面另外一层电位数据的测量，直至完成预设的海底断面所有层电位数据的测量；

计算海底断面的视电阻率步骤，采集站将测量的海底断面每一层的电位数据及电流数据发送至总控平台上位机，计算海底断面在该层的视电阻率分布；

反演监测步骤，所述总控平台上位机将所得视电阻率数据反演为电阻率数据，将海底断面各层的电阻率绘制输出电阻率剖面图，利用海底断面的电阻率与海底沉积层孔隙水甲烷浓度及甲烷气饱和度的对应关系，根据海底断面的电阻率变化实现对海底沉积层甲烷流态泄露或气态泄漏的监测。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述对海底断面的电位进行扫描测量步骤包括以下子步骤：

以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，其中两个工作电极为供电电极A与供电电极B，另外两个工作电极为测量电极M与测量电极N，工作电极之间通过海底沉积层构成电流回路，所述采集站控制电源模块为供电电极A与供电电极B供电，并且控制测量电极M与测量电极N返回其当前电位数据，完成单次数据点采集，将供电电极A、供电电极B、测量电极M与测量电极N同时向监测电缆的另外一端方向移动一个或者多个电极距，进行下一数据点采集，直到工作电极移动至监测电缆的另外一端，完成对海底断面上其中一层电位数据的测量；

完成对海底断面上其中一层电位数据的测量后，将供电电极距离和测量电极距离增大一个或者多个电极距，重新以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，并使得当前选择的供电电极距离和测量电极距离满足重新确定的值，重复测量步骤，直至完成预设的海底断面所有层电位数据的测量。

3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，铺设监测电缆步骤中，使用水下机器人，以生产井为中心，在海底沉积层挖一条电缆沟，然后以水下机器人接触监测电缆非金属材料部分，并且控制水下机器人向监测电缆喷射水流的方式将监测电缆喷射至沟槽中。

4.根据权利要求1-3任一项所述的监测方法，其特征在于，各电极分别连接有一电极转换模块，各电极转换模块之间、电极转换模块与采集站之间通过监测电缆连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的监测方法，其特征在于，在反演监测步骤之后，还包括泄露报警步骤，利用海底断面不同位置电阻率与沉积层甲烷饱和度成正相关性，当海底沉积层的上覆土层中出现异常高阻时，判断为甲烷泄露并进行报警。