[发明专利]一种海域天然气水合物海底甲烷监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种海域天然气水合物海底甲烷监测系统及方法以开采井位为中心等距离设置试采井位，以开采井位为中心设置第一监测圈和第二监测圈；在第一监测圈和第二监测圈上设置多组海底潜标用于监测海底甲烷浓度，组成海底甲烷数据矩阵。优点在于：利用坐底式海底潜标可以很好地弥补现有技术的不足，它通过水下控制技术将可测量多个参量的物理和化学传感器集成在一起。对海底天然气水合物成藏区海底边界的海底环境进行长周期原位观测，避免了现有方法可能造成的测量误差。并可通过水声通信技术将海底环境参数传输回海面监测平台，为水合物开采提供实时的海底甲烷泄漏监测，具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种海洋监测系统，尤其涉及一种海域天然气水合物海底甲烷监测系统。

本发明同时还涉及一种海洋监测方法，尤其涉及一种海域天然气水合物海底甲烷监测方法。

背景技术

天然气水合物是在高压低温环境下由甲烷、乙烷和二氧化碳等气体与水分子结合形成的固态物质，主要存在于陆地永久冻土带和水深超过300m的海洋沉积物中。全球天然气水合物中含碳总量相当于已知煤、石油和天然气碳储量的两倍，且完全燃烧时只生成几乎无污染的二氧化碳和水，是未来最有潜力的新型绿色能源之一。

但是，天然气水合物也具有极强的环境灾害效应，当其赋存区稳定环境遭到破坏，如水合物开采、海平面快速下降、强烈的构造活动、地震等，海底沉积物中的水合物就会分解并在很短时间内大规模排放甲烷气体。甲烷是大气中的一种重要的温室气体，其单分子吸收红外辐射的能力是二氧化碳的20多倍，对全球温室效应的贡献达20％。大量的甲烷气体被释放到海水中，会降低海水中溶解氧的含量，影响海洋生态环境；甲烷气体的泄漏还会改变地层结构稳定性，进而引发如海底地质灾害、海底滑坡、海底地形沉降等地质灾害。

因此，海域天然气水合物的勘探和开采必须对其环境效应及可能引发的环境灾害进行评估，对海底甲烷的泄漏进行监测，确保安全、有效的使用天然气水合物资源。

传统的海水甲烷含量测量方法有瞬时测量和取样分析两种。

瞬时测量就是将甲烷传感器挂载在缆绳上下放至研究海域，可以获取海底层位海水甲烷含量数据。但是这种方法测量精度比较低，因为很难操作船只将传感器准确下放至海底预定研究区域，即使下放成功，往往也只能在研究区域中停留很短时间，无法获取长时间连续数据。

取样分析法，是对海底海水进行取样，然后对样品进行分析和测试来获取海水中溶解的甲烷含量。由于从取样到进入仪器进行实验分析需要比较长的周期，分析的出数据不再具有实时性，而且在取样后很难保证样品原有的压力、温度等条件，分析结果会有一定的失真，甚至失去了原有的意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种海域天然气水合物海底甲烷监测系统及方法，其能解决海水甲烷监测不准确的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种海域天然气水合物海底甲烷监测系统，以开采井位为中心等距离设置试采井位，其特征在于，以不大于开采井位与试采井位之间的距离为半径、以开采井位为中心设置第一监测圈；以大于开采井位与试采井位之间的距离为半径、以开采井位为中心设置第二监测圈；在第一监测圈和第二监测圈上设置多组海底潜标用于监测海底甲烷浓度，组成海底甲烷数据矩阵；

所述的海底潜标还包括声学多普勒剖面仪和单点海流计用于辅助分析甲烷来源；所述的声学多普勒剖面仪用于测量海底潜标上方的海流剖面参数；所述的单点海流计用于测量声学多普勒剖面仪固有盲点区域的海流剖面参数。

优选的，所述的海底潜标还包括二氧化碳传感器，用于监测海水二氧化碳浓度；硫化氢传感器，用于监测海水硫化氢浓度；温盐深传感器，用于监测海水温度、盐度数据；溶解氧传感器，用于监测海水溶解氧浓度；浊度计，用于监测海水浑浊度；透射计，用于监测海水光传输特性；PH传感器，用于监测海水PH值。