[发明专利]一种陆域天然气水合物开采监测系统

说明书

本发明公开了一种陆域天然气水合物开采的监测系统，包括大气监测单元、地表监测单元、储层监测单元，即大气—地表—储层“三位一体”环境监测系统，该系统结构清晰、功能全面，能够实现陆域天然气水合物开采的全方位监测，为降低陆域天然气水合物开采的环境风险从而实现安全高效开采提供保障，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于陆域天然气水合物开发技术领域，具体属于一种陆域天然气水合物开采监测系统。

背景技术

天然气水合物是甲烷、乙烷、丙烷等低分子质量的烃类气体在低温高压条件下与水结合形成的一种笼状结构的冰样固态化合物，可直接燃烧，俗称“可燃冰”。

自然界中天然气水合物主要分布在海域，但也有少部分位于陆域永久冻土带。我国在青藏高原冻土带以及东北冻土带均发现有天然气水合物，据粗略估算，其资源量分别约12.5×10¹²m³和2.8×10¹²m³。据测算，全球天然气水合物所含天然气约为3×10¹⁶m³～3×10¹⁷m³，其热当量相当于目前已探明的所有化石燃料包括煤、石油和天然气总和的2倍，可供人类使用约1000年。与常规油气资源相比，天然气水合物燃烧产生污染较少，是一种真正的清洁能源，有望在21世纪成为继页岩气、致密气、煤层气、油砂之后储量最大的、理想的可替代能源之一。

虽然天然气水合物的研究工作得到世界上很多国家的重视，但是开采技术难、开发成本高、环境隐患大等问题成为制约天然气水合物开采的瓶颈，特别是开采带来的环境安全问题。天然气水合物的开采会改变天然气水合物赖以赋存的温压条件，引起天然气水合物的分解。在天然气水合物的开采过程中如果不能有效地实现对温压条件的控制，就可能产生一系列环境安全问题，如温室效应的加剧以及地质灾害事件等。

截止目前，在加拿大麦肯齐三角洲马利克Mallik地区，美国阿拉斯加北坡IgnikSikumi地区和我国祁连山木里地区共进行了6次陆域冻土区试采。虽这6次试采项目均进行了一定的监测工作，但并未对天然气水合物开发的上述环境安全问题展开全面地监测，更未形成一套完善的可用于陆域天然气水合物开发环境监测系统。

针对上述陆域天然气水合物开采过程中可能出现的环境风险，必须对开采过程进行全面的监测。然而，截止目前，在加拿大麦肯齐三角洲马利克Mallik地区，美国阿拉斯加北坡IgnikSikumi地区和我国祁连山木里地区共进行了6次陆域冻土区试采。虽这6次试采项目均进行了一定的监测工作，但并未对天然气水合物开发的上述环境安全问题展开全面地监测，更未形成一套完善的可用于陆域天然气水合物开发环境监测系统。

发明内容

为了解决现有技术中陆域天然气水合物开发环境监测存在的问题，本发明提供一种完整的陆域天然气水合物开采监测系统，即大气—地表—储层“三位一体”环境监测系统，该系统结构清晰、功能全面，能够实现陆域天然气水合物开采的全方位监测，为降低陆域天然气水合物开采的环境风险从而实现安全高效开采提供保障，具有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种陆域天然气水合物开采的监测系统，包括大气监测单元、地表监测单元、储层监测单元，其中，所述大气监测单元包括甲烷传感器组件和大气监测数据采集组件，所述大气检测单元用于监测钻井附近大气中甲烷的浓度；所述地表监测单元包括地表甲烷通量监测组件、测斜监测组件、GPS监测组件和InSar监测组件；所述地表监测单元用于监测地表甲烷通量和地表变形；所述储层监测单元包括储层监控控制组件和钻井组件，所述储层监测单元用于监测储层中温度、压力和流体成分的数据。

进一步的，所述大气监测单元中所述甲烷传感器组件安装在所述安装支架组件上，所述甲烷传感器组件通过所述第一电缆组件与所述大气监测数据采集组件连接，所述大气监测数据采集组件用于采集甲烷浓度数据。