[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

说明书

本发明公开了一种海底天然气水合物开采甲烷泄漏原位电学监测方法，所述监测方法包括铺设监测电缆步骤，对海底断面的电位进行扫描测量步骤，计算海底断面的视电阻率步骤，采集站根据测量的海底断面每一层的电位数据，计算海底断面在该层的视电阻率分布；反演监测步骤，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，对海底沉积层中甲烷流态泄露或气态泄漏进行监测。所述监测装置包括监测电缆、采集站、电源模块、总控平台上位机。本发明的海底天然气水合物原位电学监测方法，只需一次监测电缆布设，因此节省人力物力成本，运行成本低；监测范围大，且本发明针对沉积层进行监测，监测超前性强，预警性强。

技术领域

本发明涉及海底天然气水合物开采监测领域，具体地说，是涉及一种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。

背景技术

天然气水合物开采所面临的主要环境风险为水合物分解所导致的海底沉积物稳定性问题以及大量甲烷气释放所导致的温室效应。对于海底沉积物稳定性问题，目前主要通过水压测量装置、时瞬地震装置、三分量加速度传感器等进行海底沉降监测；以集成式海床探针装置对表层沉积物的孔压、容重等土性指标进行长期监测；对于储层稳定性监测通常需要在生产井或监测井中布设分布式温度传感器DTS与电阻式温度传感器RTD，通过温度变化来对储层分解状态进行监测，而日本在水合物试采时也使用了四维地震法对沉积层结构变化进行定期监测。针对甲烷泄漏问题，目前主流的监测方式是将甲烷浓度传感器（METs等）、水平多波束声纳装置集成于座底式潜标，原位定点实时监测甲烷浓度变化，并且探测可能出现的大流量甲烷气体泄露，同时，在可能发生气体泄漏的位置布设气阱装置，监测该位置的气体泄漏率。除此之外，日本的四维地震监测装置，又称深海地震系统（Deep-seaSeismic System，DSS）也可做到对沉积层中甲烷泄漏情况的监测，DSS以生产井为中心长期固定布设于海床面，在海面定期布设二维、三维炮线进行数据采集，得到不同时期沉积层地震剖面信息，反演储层分解及甲烷泄漏情况。

目前各国主要采取底层水甲烷浓度长期定点监测的手段来针对甲烷泄漏问题。只有日本的DSS可对甲烷在沉积层中的流态泄露或气态泄漏行为进行区域性监测，但DSS运行成本高昂，每次的监测数据获得需耗费大量人力物力。

而海洋直流电法作为一种新兴的海底地球物理手段，有成本低廉，监测范围大，可针对沉积层内部进行无损监测的特点。

发明内容

本发明为了解决现有海底天然气水合物监测方法成本高，或者不能针对沉积层中气体的泄漏情况进行监测，且监测范围相对较小的技术问题，提出了一种海底天然气水合物原位电学监测方法，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种海底天然气水合物开采甲烷泄漏原位电学监测方法，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；