一种海底天然气水合物开采监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种海底天然气水合物开采监测系统，包括设置在海洋平台组件上的大气监测单元、海水监测单元、海床监测单元和海底储层监测单元，即大气—海水—海底—储层“四位一体”环境监测系统，实现对天然气水合物开采过程中可能的甲烷泄漏、天然气水合物分解导致的近海低温缺氧低盐水的释放、海床变形、储层稳定性等实现实时、多元化和全过程监测。多元化和全过程监测。多元化和全过程监测。

【技术实现步骤摘要】
一种海底天然气水合物开采监测系统


[0001]本专利技术属于海底天然气水合物开发
，具体涉及一种海底天然气水合物开采监测系统。

技术介绍

[0002]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”。
[0003]自然界中天然气水合物广泛分布于300m～3000m水深的海域，少部分位于永久冻土带，多以甲烷水合物为主90％，蕴藏量巨大。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。
[0004]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海底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、海洋生态的变化以及海底滑塌事件等。
[0005]针对上述海域天然气水合物开采过程中可能出现的环境风险，海域天然气水合物开采过程必须进行全面的监测。然而，目前在日本南海海槽Nankai Trough和中国南海神狐海域进行的4次海域水合物试采项目虽各自都进行了一定的监测设备布置，但均未全面地对海底天然气水合物开发的上述四方面环境安全问题展开监测，更未形成一套完善的海底天然气水合物开发环境监测系统。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中海底天然气水合物开发环境监测的不足，本专利技术提出一套完整的海底天然气水合物开采监测系统，即大气—海水—海底—储层“四位一体”环境监测系统。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种海底天然气水合物开采的监测系统，包括设置在海洋平台组件上的大气监测单元、海水监测单元、海床监测单元和海底储层监测单元，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，所述大气监测单元用于监测海洋平台附近海面上方大气中甲烷的浓度；所述海水监测单元包括海水甲烷原位传感器组件和海水监测控制组件，所述海水监测单元用于监测海水中甲烷的浓度；所述海床监测单元包括海床监测控制组件，所述海床监测单元用途用于监测海床变形；所述海底储层监测单元包括钻井组件和海底储层监测控制组件，所述海底储层监测单
元用于监测储层中的温度、压力和变形。
[0008]进一步的，所述大气监测单元中所述甲烷传感器组件通过安装支架组件安装在海洋平台组件11上，所述甲烷传感器组件通过第一电缆组件与设置在海洋平台组件11中的大气监测数据采集组件连接。
[0009]进一步的，所述海水监测单元中所述海水甲烷原位传感器组件通过所述第二电缆组件和所述海水监测控制组件连接，所述海水监测控制组件设置在所述海洋平台组件上。
[0010]进一步的，所述海床监测控制组件包括声学深拖控制部件、侧扫声纳控制部件、压力监测控制部件和三分量加速度监测控制部件，所述海床监测控制组件设置在所述海洋平台组件上。
[0011]进一步的，所述声学深拖系统组件通过第三电缆组件和声学深拖控制部件连接，所述声学深拖系统组件用于监测海底地形地貌；所述侧扫声纳系统组件通过第四电缆组件和侧扫声纳控制部件连接，所述侧扫声纳系统组件用于监测海底地貌；所述压力传感器组件通过第五电缆组件和压力监测控制部件连接，所述压力传感器组件用于监测海床上的海水压力；所述三分量加速度传感器组件通过第六电缆组件和三分量加速度监测控制部件连接，所述三分量加速度传感器组件用于监测海床沉降。
[0012]进一步的，所述海底储层监测控制组件包括压力监测控制部件、温度监测控制部件、流动电位监测控制部件和取样控制部件，所述海底储层监测控制组件设置在所述海洋平台组件上。
[0013]进一步的，所述压力传感器组件通过第七电缆组件与压力监测控制部件连接；所述温度传感器组件通过第八电缆组件与温度监测控制部件连接；所述流动电位组件通过第九电缆组件与流动电位监测控制部件连接；所述取样组件通过不锈钢管组件与取样控制部件连接。
[0014]进一步的，所述海洋平台组件为海洋船或海洋钻井平台。
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0016]本专利技术提供的监测系统作为一套完备的监测体系，该监测系统考虑了各种可用的监测技术和手段，以便适用于各种环境、地质、经济条件下海底天然气水合物的开采监测；
[0017]本专利技术提供的监测系统结构清晰、功能全面，能够实现海底天然气水合物开采的全方位监测，为降低海底天然气水合物开采的环境风险从而实现安全开采提供保障，具有良好的应用前景和商业价值。
[0018]本专利技术提供的监测系统考虑各种可用于海底天然气水合物开采监测的监测技术和手段，以便适用于各种环境、地质、经济条件下海域天然气水合物的开采。
[0019]本专利技术提供的监测系统可以根据具体项目的实际情况，适当选取其中一些技术组合，形成特定项目最优的监测技术方案。
附图说明
[0020]图1为一种海底天然气水合物开采监测系统结构示意图
[0021]附图中：11—海洋平台组件。
[0022]21—甲烷传感器组件；22—安装支架组件；23—第一电缆组件；24—大气监测数据采集组件。
[0023]31—海水甲烷原位传感器组件；32—第二电缆组件；33—海水监测控制组件。
[0024]41—海床监测控制组件，411—声学深拖系统组件；412—第三电缆组件；413—声学深拖控制部件；421—侧扫声纳系统组件；422—第四电缆组件；423—侧扫声纳控制部件；431—压力传感器组件；432—第五电缆组件；433—压力监测控制部件；441—三分量加速度传感器组件；442—第六电缆组件；443—三分量加速度监测控制部件。
[0025]51—钻井组件；52—海底储层监测控制组件；511—压力传感器组件；512—第七电缆组件；513—温度监测控制部件；521—温度传感器组件；522—第八电缆组件；523—压力监测控制部件；531—流动电位组件；532—第九电缆组件；533—取样控制部件；541—取样组件；542—不锈钢管组件；543—流动电位监测控制部件。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。
[0027]一种海底天然气水合物开采的监测系统，它包括海洋平台组件11、大气监测单元、海水监测单元、海床监测单元和海底储层监测单元。
[0028]大气监测单元中的甲烷传感器组件21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底天然气水合物开采的监测系统，其特征在于，包括设置在海洋平台组件(11)上的大气监测单元、海水监测单元、海床监测单元和海底储层监测单元，其中，所述大气监测单元包括甲烷传感器组件(21)和大气监测数据采集组件(24)，所述大气监测单元用于监测海洋平台附近海面上方大气中甲烷的浓度；所述海水监测单元包括海水甲烷原位传感器组件(31)和海水监测控制组件(33)，所述海水监测单元用于监测海水中甲烷的浓度；所述海床监测单元包括海床监测控制组件(41)，所述海床监测单元用于监测海床变形；所述海底储层监测单元包括钻井组件(51)和海底储层监测控制组件(52)，所述海底储层监测单元用于监测储层中的温度、压力和变形。2.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物开采的监测系统，其特征在于，所述大气监测单元中所述甲烷传感器组件(21)通过安装支架组件(22)安装在海洋平台组件(11)上，所述甲烷传感器组件(21)通过第一电缆组件(23)与设置在海洋平台组件(11)中的大气监测数据采集组件(24)连接。3.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物开采的监测系统，其特征在于，所述海水监测单元中所述海水甲烷原位传感器组件(31)通过所述第二电缆组件(32)和所述海水监测控制组件(33)连接，所述海水监测控制组件(33)设置在所述海洋平台组件(11)上。4.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物开采的监测系统，其特征在于，所述海床监测控制组件(41)包括声学深拖控制部件(413)、侧扫声纳控制部件(423)、压力监测控制部件(433)和三分量加速度监测控制部件(443)，所述海床监测控制组件(41)设置在所述海洋平台组件(11)上。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆铁亚，赵文韬，张健，王金意，刘练波，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：