一种适用于制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于

【技术实现步骤摘要】
一种适用于CCUS工程区/天然气地下储气库泄漏高风险区土壤中温室气体浓度实时监测装置与预警方法


[0001]本专利技术涉及地质封存温室气体
(CO
2、
CH4)
微泄漏监测技术，具体地，涉及一种土壤中温室气体浓度实时监测装置
、
预警系统与预警方法，尤其是一种
CCUS
工程区
/
天然气地下储气库微泄漏高风险区土壤中温室气体浓度实时监测装置
、
预警系统和预警方法
。

技术介绍

[0002]近年来随着化石能源的大量应用，
CO2持续排放导致大气中温室气体含量不断增加，带来的全球变暖等气候问题引起世界各国的广泛关注
。
碳捕集
、
利用与封存
(CCUS)
技术可将工业或能源产业产生的
CO2捕获，通过槽车或者管道运输，对捕获的
CO2以超临界状态永久封存到地质层
、
石油储油层或储气层
。
而
CO2注入地层后与地层中的原油
、
天然气相互作用，可大幅提高石油
/
气生产效率
。
天然气
(
主要成分为甲烷
)
是一种优质
、
高效
、
清洁的低碳能源
。
近年来，我国天然气消费量逐年快速增加，预计
2025
年天然气消费量达
4400
×r/>108m3；
2030
年消费量将达
5500
×
108m3左右
。
按照国家有关规定，储气库工作气量按消费量的
10
％测算，储气库将迎来建设高峰，加快储气设施能力建设已迫在眉睫
。
[0003]2025
年全国集约储气能力达
550
～
600
亿方，
2030
年达到
600
～
700
亿方，
2035
年达到
700
～
800
亿方
。
[0004]然而由于
CCUS
或天然气地下储气库注入井
、
采油
(
气
)
井封闭措施不完善，断层
、
断裂带或裂隙都会导致地下封存的
CO
2、
CH4发生泄漏，泄漏后对浅层地下水
、
地表土壤
、
生态系统以及生命安全带来一定影响
。
[0005]目前
CO2泄漏监测和模拟相关专利中，中国专利
201310586020.7
公开了一种模拟地下储存
CO2泄漏对地表生态环境影响的控制实验装置和方法，模拟地下封存
CO2气体泄漏对地表生态环境的影响，当地下储存
CO2以
1L/
分钟微量泄漏时，发现土壤中
CO2气体浓度的空间分布基本呈同心圆形状分布，胁迫地表植被空间直径约为
0.5
‑
1m
，在泄漏中心区
30cm
深度土壤中
CO2气体浓度最大可达
45
％以上，地表植被枯死，而边缘区域土壤
CO2气体浓度小于
15
％，地表植被无明显生长衰减症状
。
[0006]注入井或采油
(
气
)
井的井口附近被认为是
CCUS
工程区
/
天然气地下储气库泄漏高风险区
。
温室气体微泄漏监测手段可分为直接探测和间接探测两种，直接探测方法包括色相光谱法
、
差分吸收法等，间接探测方法包括地表形变监测
、
地表环境监测等
。
传统的直接探测方法需要泄漏气体在空气中达到一定阈值，研究表面土壤中
CO2气体浓度达到
100
％时，地表
CO2浓度仅为
0.5
％，难以达到可检测气体浓度阈值
。
由于表土层下面土壤透气性差，沿着注入井或采油
(
气
)
井泄漏的温室气体在上升过程中会逐步渗入周围土壤中，快速形成积聚，土壤结构易受破坏，在土壤表面形成片状钙积层，几乎无植被生长
。
传统方法难以满足井口等泄漏高风险区温室气体泄漏持续
、
高精度现场监测需求
。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种土壤中温室气体浓度实时监测装置
、
预警系统与预警方法，适用于
CCUS
工程区
/
天然气地下储气库泄漏高风险区土壤中温室气体浓度实时监测与预警，以解决传统方法难以满足井口等泄漏高风险区温室气体泄漏持续
、
高精度现场监测需求的问题
。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种土壤中温室气体浓度实时监测装置，包括：气体收集装置，其一端与抽气泵连接，另一端与埋入土壤中的单个或多个连接管连接，每个连接管尾部连接有土壤气体交换器，每个高风险区附近埋设有土壤气体交换器；计算机远程控制装置，其与气体收集装置连接，控制连接管开关和抽气泵开关，用于自动化检测单点
/
多点土壤气体成分并确保土壤中气体与连接管中气体充分交换；气体检测装置，其一端与气体收集装置连接，另一端与数据传输装置连接，用于检测单点或多点混合气体的温室气体浓度，将温室气体浓度数据转换为电信号
。
[0010]可选地，在上述土壤中温室气体浓度实时监测装置中，还包括数据传输装置，其与气体检测装置连接，由
4G
或物联网通信传输模块将收到的温室气体浓度数据进行远程传输
。
[0011]可选地，在上述土壤中温室气体浓度实时监测装置中，还包括太阳能供电装置，用于给抽气泵
、
气体检测装置和数据传输装置持续供电
。
[0012]可选地，在上述土壤中温室气体浓度实时监测装置中，装置还包括监测预警平台，用于接收数据传输装置传输的温室气体浓度数据，检测温室气体浓度超过3％时发布监测预警信息
。
[0013]可选地，在上述土壤中温室气体浓度实时监测装置中，监测预警平台包括：数据管理系统，用于接收井口监测终端远程传输的温室气体浓度数据，建立数据库管理各系统之间的地理数据
、
属性数据
、
业务数据以及模型运算数据，集成一张图系统，对于接入数据管理系统的数据在地图上可视化与展示；以及监测预警系统，用于接收数据传输装置传输的温室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种土壤中温室气体浓度实时监测装置，其特征在于，包括：气体收集装置，其一端与抽气泵连接，另一端与埋入土壤中的单个或多个连接管连接，每个所述连接管尾部连接有土壤气体交换器，每个高风险区附近埋设有所述土壤气体交换器；计算机远程控制装置，其与所述气体收集装置连接，控制所述连接管开关和所述抽气泵开关，用于自动化检测单点
/
多点土壤气体成分并确保土壤中气体与所述连接管中气体充分交换；气体检测装置，其一端与所述气体收集装置连接，另一端与数据传输装置连接，用于检测单点或多点混合气体的温室气体浓度，将温室气体浓度数据转换为电信号
。2.
根据权利要求1所述的土壤中温室气体浓度实时监测装置，其特征在于，还包括数据传输装置，其与所述气体检测装置连接，由
4G
或物联网通信传输模块将收到的温室气体浓度数据进行远程传输
。3.
根据权利要求2所述的土壤中温室气体浓度实时监测装置，其特征在于，还包括太阳能供电装置，用于给所述抽气泵
、
所述气体检测装置和所述数据传输装置持续供电
。4.
根据权利要求2所述的土壤中温室气体浓度实时监测装置，其特征在于，所述装置还包括监测预警平台，用于接收所述数据传输装置传输的温室气体浓度数据，检测温室气体浓度超过3％时发布监测预警信息
。5.
根据权利要求4所述的土壤中温室气体浓度实时监测装置，其特征在于，所述监测预警平台包括：数据管理系统，用于接收井口监测终端远程传输的温室气体浓度数据，建立数据库管理各系统之间的地理数据
、
属性数据
、
业务数据以及模型运算数据，集成一张图系统，对于接入数据管理系统的数据在地图上可视化与展示；以及监测预警系统，用于接收所述数据传输装置传输的温室气体浓度数据，进行土壤温室气体泄露阈值分析，检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋金豹，李康宁，杜颖，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：