一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法技术

本发明专利技术公开一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法，所述方法包括：步骤1：将采样装置布放至冷泉区的目标区域；步骤2：伸缩式探针向外扩展，测得沉积物深度；步骤3：按相应公式计算出甲烷扩散通量；步骤4：根据当前时刻的甲烷扩散通量和上一时刻的甲烷扩散通量预测出下一时刻的甲烷扩散通量

【技术实现步骤摘要】
一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法


[0001]本专利技术涉及甲烷扩散通量预测
，具体是一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法
。

技术介绍

[0002]海底浅表层沉积界面之下，甲烷等流体以喷涌或渗漏方式从海底溢出，形成了海底冷泉活动
。
大量甲烷由海底冷泉向上覆海洋渗漏，是大气中甲烷的重要自然来源之一
。
此外，冷泉附近常发育埋藏浅
、
饱和度高的天然气水合物，是研究天然气水合物分解后甲烷渗漏迁移机制的重要窗口
。
因此，开展冷泉区域浅表层沉积物甲烷扩散通量快速预判对地质勘查具有重要意义
。
[0003]目前对于冷泉区浅表层沉积物扩散通量求解方法主要有：
①
流体渗漏速率原位测量配以室内甲烷浓度分析；
②
底栖室流体连续取样配以室内甲烷浓度分析；
③
科考船利用重力取样器配以船上孔隙水取样分析；
④
ROV
水下机器人携带
PUSH
管取沉积物样品类似原位取样配以船上孔隙水取样分析
。
以上方法都是半原位观测，且都只能进行个别站位的测量，无法根据特征生物群落种类进行区域性的空间拓展
。ROV
水下机器人虽能移动式作业，但是受其自身推进器影响，使得沉积物－水界面遭受扰动，无法使观测数据接近海底真实环境
。
且样品在转移运输过程中的损耗，使得甲烷扩散通量估算结果差异较大
。
[0004]并且以上的三种方法都是进行扩散通量估算并不能进行预测，无法反映其长期趋势变化规律，因此，需要一种能够进行预测而反映长期趋势变化的甲烷扩散通量预测方法
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法，其能够解决不能进行预测而无法反映其长期趋势变化规律的问题
。
[0006]实现本专利技术的目的的技术方案为：一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法，应用于采样装置，所述采样装置包括箱体和固定安装在箱体上的甲烷浓度检测模块
、
控制器
、
履带驱动模块
、
供电模块
、
伸缩式探针和红外测距模块，位于箱体内的供电模块与履带驱动模块连接，用于向履带驱动模块供电，履带驱动模块用于驱动整个采样装置移动，
[0007]所述方法包括如下步骤：
[0008]步骤1：将所述采样装置布放至冷泉区的目标区域；
[0009]步骤2：控制器控制伸缩式探针向外伸展，使得伸缩式探针插入沉积物内，通过红外测距模块测得伸缩式探针插入沉积物的当前深度
h
，并根据下式计算得到沉积物深度
x:
[0010]x
＝
h
‑
h0[0011]h0表示伸缩式探针向外伸展前的伸缩式探针与沉积物表面的距离；
[0012]步骤3：按公式
①
计算出当前时刻
t
的甲烷扩散通量
J
t
：
[0013][0014]公式
①
中，
c
表示甲烷浓度，通过采样装置上的甲烷浓度检测模块测量得到，表示沉积物孔隙度，根据公式
②
计算得到：
[0015][0016]公式
②
中，
A
为地质时代，单位为百万年，
R
为粘土岩厚度与陆源沉积物总厚度之比，
D
为埋藏深度，为粘土岩的原始孔隙度，
[0017]公式
①
中，
D
s
表示甲烷在沉积物中的扩散系数，根据公式
③
计算得到：
[0018][0019]公式
③
中，
n
为常数，
D0表示甲烷在水中的扩散系数；
[0020]步骤4：按公式
④
计算出下一时刻的甲烷扩散通量，得到
t+1
时刻的预测甲烷扩散通量
J
t+1
：
[0021]J
t+1
＝
aJ
t
+(1
‑
a)J
t
′‑‑‑‑‑‑④
[0022]式中，
a
表示平滑常数，0＜
a
＜1，
J
t
′
表示
t
时刻的甲烷扩散通量预测值，也即是上一时刻的甲烷扩散通量
J
t
‑1。
[0023]进一步地，所述采样装置还包括摄像头，摄像头用于拍摄采样装置所到达的位置和所处位置的环境
。
[0024]进一步地，所述箱体下端的两侧各固定安装有一个所述履带驱动模块
。
[0025]进一步地，供电模块为蓄电池
。
[0026]进一步地，采用
ROV
将所述采样装置布放至冷泉区的目标区域，使得采样装置可原位采样，获得沉积物样品
。
[0027]进一步地，所述采样装置还包括声通通信模块，声通通信模块与远端建立通信连接，远端为作业船只或岸基终端
。
[0028]进一步地，执行步骤4之后，还包括：
[0029]通过控制器控制履带驱动模块工作，从而驱动采样装置在冷泉区移动至不同的位置，每到一个新位置则重复执行步骤2‑
步骤4，从而得到不同位置处的当前时刻的甲烷扩散通量和预测的甲烷扩散通量
。
[0030]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过采样装置可以在冷泉区移动至不同地方，从而采集到不同位置的沉积物样品，从而可以计算出采集沉积物样品时的当前时刻的甲烷扩散通量，并可以估算出下一个时刻的甲烷扩散通量，从而能够预测甲烷通量并反演出甲烷扩散通量的长期趋势变化规律
。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的流程示意图；
[0032]图2为采样装置的结构示意图；
[0033]图中，1‑
箱体
、2
‑
甲烷浓度检测模块
、4
‑
控制器
、5
‑
声通通信模块
、6
‑
摄像头
、7
‑
履带驱动模块
、8
‑
供电模块
、9
‑
伸缩式探针
、10
‑
红外测距模块
。
具体实施方案
[0034]下面，结合附图以及具体实施方案，对本专利技术做进一步描述：
[0035]如图1和图2所示，一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法，应用于采样装置，所述采样装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种冷泉区目标区域沉积物的甲烷扩散通量快速预测方法，其特征在于，应用于采样装置，所述采样装置包括箱体和固定安装在箱体上的甲烷浓度检测模块
、
控制器
、
履带驱动模块
、
供电模块
、
伸缩式探针和红外测距模块，位于箱体内的供电模块与履带驱动模块连接，用于向履带驱动模块供电，履带驱动模块用于驱动整个采样装置移动，所述方法包括如下步骤：步骤1：将所述采样装置布放至冷泉区的目标区域；步骤2：控制器控制伸缩式探针向外伸展，使得伸缩式探针插入沉积物内，通过红外测距模块测得伸缩式探针插入沉积物的当前深度
h
，并根据下式计算得到沉积物深度
x:x
＝
h
‑
h0h0表示伸缩式探针向外伸展前的伸缩式探针与沉积物表面的距离；步骤3：按公式
①
计算出当前时刻
t
的甲烷扩散通量
J
t
：公式
①
中，
c
表示甲烷浓度，通过采样装置上的甲烷浓度检测模块测量得到，表示沉积物孔隙度，根据公式
②
计算得到：公式
②
中，
A
为地质时代，单位为百万年，
R
为粘土岩厚度与陆源沉积物总厚度之比，
D
为埋藏深度，为粘土岩的原始孔隙度，公式
①
中，
D
s
表示甲烷在沉积物中的扩散系数，根据公式
③
计算得到：公式
③
中，
n
为常数，
D0表示甲烷在水中的扩散系数；步骤4：按公式
④
计算出下一时刻的甲烷扩散通量，得到
t+1
时刻的预测甲烷扩散通量
J...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟超，陆敬安，梁金强，康冬菊，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州，
类型：发明
国别省市：