一种针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统技术方案

本发明专利技术涉及水下浅表地层信息监测技术，旨在提供一种针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统。该系统包括海底地形形变原位检测传感网络和海底地层多参数原位检测传感网络；前者包括若干根具有多个级联MEMS姿态传感器的柔性线状传感阵列；后者包括若干根柔性探杆式传感器节点，包括首部的MEMS甲烷气体传感器、末端的不锈钢锥形头，中部的多个密封耐压舱，舱体中封装MEMS温度传感器、MEMS孔隙压力传感器和两个相互垂直的MEMS姿态传感器。本发明专利技术提出多类型、多层次的传感网络系统，可直接观测海底水合物丘区域的多项原位参数，获取的时空序列数据可为海底水合物丘的形状演化机理研究提供基础数据。化机理研究提供基础数据。化机理研究提供基础数据。

【技术实现步骤摘要】
一种针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统


[0001]本专利技术涉及水下浅表地层信息监测
，具体涉及一种针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统。

技术介绍

[0002]随着各国对海洋资源开发的重视，海底浅层水合物的存在对实现浅层块状高饱和度水合物的开发与利用具有广阔的前景和深远的意义。
[0003]海底水合物丘是一种特殊的海底构造，外观表现从平滑浑圆的陡峭丘状体变化到粗糙不平的缓斜丘状体。在地震剖面上，其内部常表现为空白反射，并与似海底反射紧密相关。综合研究分析认为，规模较大的海底水合物丘通常形成于高通量汇聚型流体运移通道附近。海底水合物丘的出现可能指示了下部水合物及油气藏的赋存和大陆边缘汇聚型流体的运移。同时，在汇聚型流体运移条件下，伴随着流体向上运移的深部热流和高盐度水可能导致BSR深度变浅。此外，水合物丘的形成与发育为动态过程，开放型流动系统中形成的水合物丘的气体来源于深部沉积物渗滤的外部流体，可形成规模较大、高饱和度的水合物矿产，具有勘探价值。因此，水合物丘对浅层水合物的赋存具有重要的指示作用，并且水合物丘的形态特征与浅层水合物的形成与分解有密切关系，因此，研究水合物丘的形状演化机理是未来进一步资源开发应用的基础。
[0004]目前，由于海底水合物丘位于的海底水合物发育区高压低温的特殊环境，受限于现有的观测技术条件，对海底水合物丘的研究还不够深入，无法实现对水合物丘状态的原位长期立体监测，对其形状演化机理及原位监测技术的研究仍处于空白状态，也缺少专门针对性的监测技术。<br/>[0005]综上所述，目前用以探求深海水合物丘演变机理及原位探测的监测网络系统还存在着一些不足，因此，构建一套针天然气水合物丘的传感网络监测系统，满足获取天然气水合物丘的形态变化及其浅层地层、温度信息、气体排放量等信息，能提供稳定可靠的长期观测数据，研究海底水合物丘发育及浅地层水合物变形演化机理过，弥补上述之不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统。
[0007]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0008]提供一种针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统，包括分别通过线缆连接至控制器的海底地形形变原位检测传感网络和海底地层多参数原位检测传感网络；其中，
[0009]所述海底地形形变原位检测传感网络包括若干根柔性线状传感阵列，每个传感阵列的结构为：在水密充油软管中等距离依次布置多个密封耐压舱体，在各舱体中分别封装一个MEMS姿态传感器；相邻舱体之间通过水密接插件连接实现传感器级联；
[0010]所述海底地层多参数原位检测传感网络包括若干根柔性探杆式传感器节点，每个传感器节点的结构为：包括依次布置的MEMS甲烷气体传感器和多个密封耐压舱体，在每一个舱体内均封装有一个MEMS温度传感器、一个MEMS孔隙压力传感器和两个相互垂直的MEMS姿态传感器；相邻舱体之间设置不锈钢波纹管，其两端通过水密波纹接头与两端的舱体相连；在不锈钢波纹管的内部设有连接水密波纹接头的线缆，用于传感器的信号传递；在传感器节点的最末端，设有不锈钢锥形头。
[0011]作为优选方案，所述水密充油软管的末端设有把手。
[0012]作为优选方案，所述控制器中设有多个继电器，各继电器与柔性线状传感阵列和柔性探杆式传感器节点一一对应地实现电连接。
[0013]作为优选方案，在所述海底地形形变原位检测传感网络和海底地层多参数原位检测传感网络中分别设有数据采集卡，数据采集卡通过线缆分别连接所述控制器、柔性线状传感阵列和柔性探杆式传感器节点。
[0014]作为优选方案，所述数据采集卡与所述控制器、柔性线状传感阵列和柔性探杆式传感器节点之间通过RS485通讯连接线相连，实现各传感器数据的采集和传送。
[0015]作为优选方案，所述数据采集卡上设有数据存储卡，用于存储采集到的数据。
[0016]作为优选方案，该系统还包括电源，控制器与电源被封装于密封耐压舱体中，并通过水密接插件与所述两个检测传感网络相连。
[0017]作为优选方案，所述电源是蓄电池。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术的监测系统可以实现对海底水合物丘的长期、原位、立体观测，为海底浅层水合物的发育及地形地层形变研究提供技术支撑。
[0020]2、本专利技术中采用自容式原位监测系统，避免了海况恶劣的海域原位监测过程中数据不能实时传输的问题，降低了应用复杂监控系统的成本。
[0021]2、本专利技术提出多类型、多层次的传感网络系统，可直接观测海底水合物丘区域的多项原位参数，包括地形地层形变量、甲烷渗漏量、温度以及地层孔隙水压力，获取的时空序列数据可为海底水合物丘的形状演化机理研究提供基础数据。
[0022]3、本专利技术可以在海底水合物丘表面及浅地层分别布置不同的传感阵列类型和结构，最终构成三维立体多参数的海底水合物丘监测传感网络。
[0023]4、在科考船和ROV的协助下布放至海底指定水合物丘区域，完成观测任务后在ROV的辅助下回收，整个收放过程安全可靠科学合理，为深海水合物丘的原位观测提供了新方法。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实现原理示意图；
[0025]图2为本专利技术的局部结构示意图；
[0026]图3本专利技术控制器的运行流程示例；
[0027]图4为海底地形形变原位检测传感网络的应用示例俯视图；
[0028]图5为海底地层多参数原位检测传感网络的应用示例剖面图。
[0029]图中，1
‑
控制器、2
‑
采集板、3
‑
RS485通讯连接线、4
‑
MEMS姿态传感器、5
‑
MEMS甲烷
气体传感器、6
‑
MEMS温度传感器、7
‑
MEMS孔隙压力传感器、8
‑
压力传感器探头、9
‑
温度传感器探头、10
‑
线缆、11
‑
密封耐压舱体、12
‑
不锈钢波纹管、13
‑
水密波纹接头、14
‑
不锈钢锥形头、15
‑
水密充油软管、16
‑
控制器与电源、17
‑
水下绞车、18
‑
数据采集卡、19
‑
天然气水合物。
具体实施方式
[0030]以下的实施案例可以使本专业
的技术人员更全面的了解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。
[0031]如图1、2所示，本专利技术中针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统，共包括两大检测传感网络，即分别通过线缆10连接至控制器1的海底地形形变原位检测传感网络和海底地层多参数原位检测传感网络。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对海底水合物丘的水下浅表地层信息监测网络系统，其特征在于，包括分别通过线缆连接至控制器的海底地形形变原位检测传感网络和海底地层多参数原位检测传感网络；其中，所述海底地形形变原位检测传感网络包括若干根柔性线状传感阵列，每个传感阵列的结构为：在水密充油软管中等距离依次布置多个密封耐压舱体，在各舱体中分别封装一个MEMS姿态传感器；相邻舱体之间通过水密接插件连接实现传感器级联；所述海底地层多参数原位检测传感网络包括若干根柔性探杆式传感器节点，每个传感器节点的结构为：包括依次布置的MEMS甲烷气体传感器和多个密封耐压舱体，在每一个舱体内均封装有一个MEMS温度传感器、一个MEMS孔隙压力传感器和两个相互垂直的MEMS姿态传感器；相邻舱体之间设置不锈钢波纹管，其两端通过水密波纹接头与两端的舱体相连；在不锈钢波纹管的内部设有连接水密波纹接头的线缆，用于传感器的信号传递；在传感器节点的最末端，设有不锈钢锥形头。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，葛勇强，林佩雯，郭进，曹晨，周朋，梁涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：