[发明专利]确定水底样品的甲烷含量

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定水底样品的甲烷含量的方法和系统。

背景技术

这样的方法和系统可从美国专利6,659,204和以下论文获知：

K.U.Heeschen等人在2007年12月20日出版的期刊Marine Chemistry，107卷，第4期，第498-515页（XP002569753）中公开的“In situ hydrocarbon concentrations from pressurized cores in surface sediments，Northern Gulf of Mexico”；和

P.Shultheiss等人在2009年3月7日发行的Scientific Drilling Journal（XP002569762，ISSN：1816-8957）中公开的“Wireline Coring and Analysis under Pressure，Recent Use and Future Developments of the Hyacinth System”，所述论文可从以下网址获取：

Http://www.iodp.org/iodpJoumals/7_Wireline_Coring_and_Anal ysis_SD7.pdf。

从这些现有技术参考文献得知的芯取样方法和系统包括用于估计甲烷水合物资源的芯取样机，其中，芯样在原地压力和温度下存储，以防止当芯样升高到水面时，水合物晶体由于压力降低和/或温度升高而分解。

这些已知的加压芯取样机的缺点是，其较昂贵而且不可靠，其在低于原地压力下和/或在高于原地温度下取回试样频繁失败，这可能造成记录的水合物含量偏离有效芯样的系统偏差。

因此，从这些现有技术参考文献所知的芯样数据的直接测量不可靠，因为水合物可能分解以致不知道多少水合物可能在获取芯样之后损失。

以经济的方式开发通常位于深水和/或寒冷区域中的水合物资源的一个重要挑战在于，发现低成本的方法来寻找和估计浅甲烷水合沉积物。

最大的挑战之一是测量在离岸钻井过程中取回的芯样的实际水合物含量，因为现有技术既不可靠又昂贵。

其他可用的水合物取样和水合物检测技术存在的问题有：

间接地球物理学方法（EM，Seismic（地震法））由于水合物的性质而不可靠。

基于水淡化估计水合物含量的方法由于基线孔隙水盐度方面的不确定而不可靠。

需要提供一种用于测量含水合物芯样的甲烷含量的改进技术，期望所述技术比现有方法和系统更便宜，并且更可靠。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于确定水底样品的甲烷含量的方法，所述方法包括：

从水底中的沉积物获取芯样；

将所述芯样存储在存储室中；

将所述存储室和芯样升高到处于环境压力下的预定水深，在所述处于环境压力下的预定水深，所述芯样中的所有甲烷水合物晶体分解成水和甲烷；

测量由升高的芯样释放的甲烷量；和

根据由升高的芯样释放的甲烷量确定所述水底沉积物的甲烷含量。

如果水底样品位于深水区域中，其中甲烷水合物晶体在所述深水区域处保持稳定，则存储室和芯样可从水底升高到所处的环境压力低于芯样中的所有甲烷水合物晶体的甲烷水合物分解压力的水深，由此使升高的样品中的所有甲烷水合物分解成甲烷和水。由所述芯样释放的甲烷量可通过由管道连接到存储室的甲烷感测装置测量，其位于在水面处漂浮的船舶上。

如果水底样品确定了水底沉积物中的可采收的甲烷水合物量，则可随后从水底沉积物挖掘甲烷水合物，其中，将挖掘的甲烷水合物减压和/或加热，以使甲烷水合物分解并释放甲烷，所述甲烷可随后输出到市场或转变为可销售产品，例如工业或家用的管道天然气、液化天然气（LNG）和/或合成气转油（GTL）产品。

根据本发明，还提供了一种用于确定水底样品的甲烷含量的系统，所述系统包括：

芯取样装置，用于从水底中的沉积物获取芯样；

存储室，用于存储所述芯样；

用于将所述存储室和芯样升高到处于环境压力的预定水深的装置，在所述处于环境压力下的预定水深，所述芯样中的所有甲烷水合物晶体分解成水和甲烷；

甲烷感测装置，用于测量由升高的芯样释放的甲烷量；和

用于根据由升高的芯样释放的甲烷量确定所述水底沉积物的甲烷含量的装置。

所述芯取样装置可包括：