[发明专利]基于MIP-CPT技术的海底浅层气探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底勘探领域，特别是一种基于MIP-CPT技术的海底浅层气探测方法。

背景技术

海底浅层气通常是指赋存在海底面以下1000m之内的沉积物中所聚集的气体。伴随着日益兴起的海洋开发活动，含浅层气的海底土层常常会给基础工程施工带来严重影响，甚至已威胁到海底油气管道的安全，但另一方面，由于浅层气富含甲烷，分布广泛，自我国开凿盐井起就有经济利用的历史,是一种宝贵的清洁能源,因此发展海底浅层气探测技术对于海洋工程安全和我国能源安全都具有重大意义。目前，疑似含浅层气地层都是采用地球物理探测技术进行定性识别的，主要形式为在海底地貌测量过程中发现海底面上由于浅层气喷逸造成的塌落与凹陷地貌，或者在地层剖面调查中遇到信号干扰屏蔽现象。若需进一步确认海底浅层气只能依靠钻探取样。海上钻探不仅施工繁琐而且成本高昂，此外由于现有技术难以做到连续保真取样，取样得到的地层信息并不理想。因此迫切需要将新的思路与技术运用于海底浅层气探测作业中。

现代静力触探(ConePenetrationTesting，CPT)相较于传统钻探，能够高效低成本地提供连续的原位数据，在实际勘察作业中，可以用远远多于以前的孔位数量来代替部分钻探取样工作。在浅层气探测方面，试验过利用常规CPT对陆上含浅层气砂土地层进行划分，再根据储集层和盖层土性的差异初步确定可能的浅层气分布范围。

MIP-CPT测试是在常规孔压静力触探(PiezoconePenetrationTest，CPTU)探头的基础上加装薄膜界面探测器(MembraneInterfaceProbe,MIP)发展而来的，是一种针对土壤环境的新型原位测试技术，对海底浅层气的探测工作和未来CPT技术的发展都具有实际意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、快捷方便、操作方便的基于MIP-CPT技术的海底浅层气探测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于MIP-CPT技术的海底浅层气探测方法，包括如下步骤：

S1.MIP-CPT水下单元体由母船下放坐落海底面；

S2.MIP-CPT组合探头随钻杆贯入海底；

S3.连续测得CPTU数据；

S4.贯入过程中，地层中的有机物被MIP模块持续热分解并输送到母船气相色谱仪中；

S5.光电离检测器、火焰电离检测器、干式电解电导检测器分别持续不断地对输送过来的有机物进行检测；

S6.测试结束后，钻杆上升，水下单元体移至下一孔位或者回收至母船。

本发明通过在常规CPTU探头上加装MIP模块，使得勘探作业时，在获取CPTU数据的同时，地层中的有机物随着探头贯入持续地被分解并通过半渗透性的MIP薄膜扩散，然后被输送至母船上的气相色谱仪中，并且通过色谱仪中的光电离检测器、火焰电离检测器、干式电解电导检测器分别进行检测，通过分析得到的测试参数，得到地层中有机物相态与含量情况。

作为优选，MIP-CPT组合探头由MIP模块附着于CPTU探头形成。其优点在于，组合探头分为CPTU和MIP两个模块，CPTU模块上又分为4个测量模块进行分别测量，CPTU模块的作用是在钻杆贯入过程中对锥端阻力、侧摩阻力、孔隙水压力、电导率4项土工数据进行连续测量，MIP模块的作用是在钻杆贯入过程中，对地层中的有机物进行连续探测并分析。

作为优选，CPTU数据包括锥端阻力、侧摩阻力、孔隙水压力、电导率。其优点在于，一方面，单次作业可获得多项数据；另一方面，可以获得实时连续的土工参数，为地层的地质工程学分析提供准确信息，了解地层状态。

作为优选，S4中，被MIP模块热分解后的有机物沿着铠装电缆内的毛细管被惰性气体携带至气相色谱仪中。其优点在于，气相色谱仪能通过其中的FID、PID、DELCD三种检测器实时连续探测地层中的有机物相态与含量，为地层的天然气地质学分析通过准确信息。

作为优选，S5中，火焰电离检测器测得的值若大于等于800mV，则表示存在游离气；若大于等于200mV小于800mV，则表示存在15-30mL/L中高浓度溶解甲烷；若大于等于100mV小于200mV，则表示存在15mL/L中低浓度溶解甲烷。其优点在于，通过主要分析FID的值就可以获得游离气、溶解甲烷的存在状态。

作为优选，S5中，若光电离检测器显示为负信号，则说明存在游离的甲烷气体。其优点在于，PID对不饱和化合物有独特的低电离势，遇上游离的甲烷气体会大幅度减少电离过程，产生在基线以下的负信号。