一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统。该系统由高分辨率多道地震探测系统、电池舱、自动排缆收放系统、电滑环、声学通讯系统及主体框架构成。本发明专利技术提供的系统集成化程度高，能够进行海底原位高分辨率地震探测，满足天然气水合物开采过程中对贮层地质条件进行原位监测的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统
本专利技术涉及海洋资源勘探
，尤其涉及一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统。
技术介绍
天然气水合物又称“可燃冰”，是水和天然气在高压低温环境下形成的类冰状的结晶物质，在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。因其燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要低，且资源密度高，有望成为新一代的理想能源体。然而由于天然气水合物存在的环境比较特殊，严重限制了其资源的开发，包括勘探。天然气水合物在开发过程中，易诱发滑坡、地面沉降、甲烷泄漏等次生灾害影响钻井安全，其中贮层地质条件变化是诱发上述地质灾害的主要因素，因此开发过程需加强对其的原位监测工作。地球物理勘探是探测天然气水合物贮层的重要技术手段，利用反射地震子波信号中的海底仿拟反射信号特征(BottomSimulatingReflectors，简称BSR)可推断天然气水合物贮层位置。原理是通过低渗透率的水合物层与其下大量游离天然气及饱和水沉积物之间在声阻抗上存在较大差别来识别天然气水合物的贮层位置，还可推断出天然气水合物层的顶底界和产状，计算出水合物层深度、厚度和体积。然而常规地球物理勘探使用气枪震源和大道距多道接收(如6.25米或以上)，分辨率低，且采用海面拖曳的二维或三维作业方式，这种方式无法满足分辨率要求，也无法满足原位监测的要求。公布日是2018年8月30日的中国专利文献CN109239782A中公开了一种天然气水合物精细地震勘探系统及方法，采用了容量为240cu.in或560cu.in的气枪震源，分辨率比较低。目前针对海底资源勘探，所用的震源主要以气枪为主，分辨率和穿透深度均比较低，难以精准确定贮层地质环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种天然气水合物贮层地质条件监测系统，能够实现较高的分辨率和穿透深度。本专利技术实施例提供一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统。该系统包括高分辨率多道地震探测系统、电池舱、自动排缆收放系统、电滑环、声学通讯系统和主体框架，其中，所述主体框架用于承载所述高分辨率多道地震探测系统、所述电池舱、所述自动排缆收放系统、所述电滑环和所述声学通讯系统；所述电池舱用于为所述高分辨率多道地震探测系统供电，所述自动排缆收放系统用于将接收缆布置在待勘测区域，所述声学通讯系统用于对产生的地震波进行采集，进而推断天然气水合物贮层条件的相关信息。在一个实施例中，所述高分辨率多道地震探测系统包含电火花震源电子舱、震源发射头、小道距多道接收缆和数据采集电子舱，其中，所述电火花震源电子舱通过水密缆和电滑环与数据采集电子舱连接，实现电火花震源与数据采集之间的通讯。高分辨率多道地震探测系统的分辨率例如不超过0.5米。在一个实施例中，所述震源发射头采用低频双极性发射电极和成阵技术。在一个实施例中，所述电池舱包括电池组和电池管理系统，其中所述电池舱通过水密缆分别与所述电火花震源电子舱和所述声学通讯系统连接，实现对所述电火花震源电子舱、所述声学通讯系统和所述数据采集电子舱的供电。在一个实施例中，所述自动排缆收放系统包括收放绞车、电机、自动排缆器，其中所述电机通过水密缆与所述电池舱连接，实现电机启停。在一个实施例中，所述声学通讯系统通过水密缆和所述电滑环与所述数据采集电子舱连接，实现接收控制指令和收发数据。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：整个系统集成化程度高，将电火花震源、电池原位供电、自动排缆收放系统、深海声学通讯系统等有机结合，能够实现天然气水合物贮层地质条件的原位勘探。整个装置勘探精确高，分辨率不超过0.5米，海底地层穿透深度不低于200米。附图说明以下附图仅对本专利技术作示意性的说明和解释，并不用于限定本专利技术的范围，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的天然气水合物贮层地质条件原位监测系统的示意图；图2是图1的天然气水合物贮层地质条件原位监测系统的另一角度的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本文示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。本专利技术针对天然气水合物贮层地质条件的勘探，提出了一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统，整个系统集成化程度高，可形成一套一体化勘探装置，对天然气水合物贮层条件进行原位勘探。具体地，参见图1和图2所示，该系统包括高分辨率多道地震探测系统1、电池舱2、自动排缆收放系统3、电滑环4、声学通讯系统5以及主体框架6。其中高分辨率多道地震探测系统1由电火花震源电子舱10、震源发射头11、小道距多道接收缆12和数据采集电子舱13构成；自动排缆收放系统3由收放绞车31、电机32、自动排缆器33构成；高分辨率多道地震探测系统1、电池舱2、自动排缆收放系统3直接固定在主体框架6上；电滑环4固定在收放绞车31上，声学通讯系统5布置在数据采集电子舱13内。具体地，电池舱2直接给高分辨率多道地震探测系统1供电，通过自动排缆收放系统3将接收缆布置在待勘测区域，利用声学通讯系统5将产生的地震波进行采集并传输，从而推断天然气水合物贮层条件的相关信息。高分辨率多道地震探测系统1包括电火花震源电子舱10、震源发射头11、小道距多道接收缆12和数据采集电子舱13。电火花震源电子舱10通过水密缆和电滑环4与数据采集电子舱13连接，实现电火花震源与数据采集之间的通讯。电火花震源电子舱10例如可采用高压/高频充电回路设计、高储能密度电容器和单脉冲放电回路拓扑结构设计，从而实现快速的充放电，以进一步提高功率密度和声源等级。在本专利技术实施例的采用的电火花震源因其发射子波主频较高、波长较短(与气枪子波相比)，配以小道距接收缆(例如，3.125米及以下)，能够实现天然气水合物BSR的精细探测。震源发射头11例如可采用低频双极性发射电极及成阵技术。电池舱2由电池组、电池管理系统构成。电池舱通过水密缆分别与电火花震源电子舱10和声学通讯系统5连接，实现对两者和数据采集电子舱的供电。自动排缆收放系统3由收放绞车31、电机32、自动排缆器33构成。电机32通过水密缆与电池舱2连接，实现电机启停。声学通讯系统5通过水密缆和电滑环4与数据采集电子舱13连接，实现接收控制指令和收发数据。在实际使用过程中，依托母船的收放系统可将本专利技术的整个监测系统吊放在带勘探区域的海底地面上，利用ROV(海遥控潜水器)或人工将小道距多道接收缆12提前精确布放，电池舱2通过水密缆为电火花震源舱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统，其特征在于，包括高分辨率多道地震探测系统、电池舱、自动排缆收放系统、电滑环、声学通讯系统和主体框架，其中，所述主体框架用于承载所述高分辨率多道地震探测系统、所述电池舱、所述自动排缆收放系统、所述电滑环和所述声学通讯系统；所述电池舱用于为所述高分辨率多道地震探测系统供电，所述自动排缆收放系统用于将接收缆布置在待勘测区域，所述声学通讯系统用于对产生的地震波进行采集，进而推断天然气水合物贮层条件的相关信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统，其特征在于，包括高分辨率多道地震探测系统、电池舱、自动排缆收放系统、电滑环、声学通讯系统和主体框架，其中，所述主体框架用于承载所述高分辨率多道地震探测系统、所述电池舱、所述自动排缆收放系统、所述电滑环和所述声学通讯系统；所述电池舱用于为所述高分辨率多道地震探测系统供电，所述自动排缆收放系统用于将接收缆布置在待勘测区域，所述声学通讯系统用于对产生的地震波进行采集，进而推断天然气水合物贮层条件的相关信息。


2.根据权利要求1所述的天然气水合物贮层地质条件原位监测系统，其特征在于，所述高分辨率多道地震探测系统包含电火花震源电子舱、震源发射头、小道距多道接收缆和数据采集电子舱，其中，所述电火花震源电子舱通过水密缆和电滑环与数据采集电子舱连接，实现电火花震源与数据采集之间的通讯。


3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄逸凡，江敏，谢晋兴，万志颖，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44