[发明专利]海底麻坑形成过程模拟装置及模拟方法

说明书

海底麻坑形成过程模拟装置及模拟方法，所述模拟装置包括冲刷机构、麻坑模拟机构，冲刷机构包括通道体和过滤装置，通道体包括第一通道体、第二通道；麻坑模拟机构包括桶体、孔隙水压力监测装置、流体源装置及输送管，桶体内填充有沉积物样品，桶体内设有流体囊，流体囊位于桶体内填充的沉积物样品下方，流体囊的进口通过输送管与流体源装置连通，流体囊的出口位于上侧朝向沉积物，流体囊内的流体介质释放并流经沉积物以模拟麻坑形成及向上运移的过程，同时，孔隙水压力监测装置在模拟麻坑形成过程时对沉积物内部压力进行监测。本发明对于麻坑形成以及流体在沉积物中运移的变化情况，进行定量模拟和分析，可以有效且直观的掌握其变化过程。

技术领域

本发明涉及海底麻坑模拟装置，属于海洋工程地质和海洋灾害地质领域，尤其涉及一种海底麻坑形成过程模拟装置及模拟方法。

背景技术

麻坑(pockmark)是海底表面的麻点状凹坑，属于常见的海底油-气-水合物分解活动遗留下的海底地貌，其形成与甲烷等流体渗漏活动有着密切的联系。

海底流体活动对海底地质构造、生物群落以及海洋乃至大气环境都会产生重要影响，而麻坑作为海底流体活动最明显、最常见的指示之一，成为海洋地质研究中的热点问题。形成麻坑的流体可能来源于海底油气渗漏或天然气水合物分解，甲烷作为一种温室气体同时也是高热值的燃气，其从麻坑中渗漏到海洋水体乃至大气中，可能对海洋生态系统及大气环境造成影响。因此，麻坑的研究对于海底能源探测、海洋生物保护、全球大气变化以及海底地质灾害都有着重要的意义。

目前，国内外对于麻坑的研究，主要采用声学探测、地震探测、海底原位观测以及钻孔取心进行地质化学分析等方法，但是对于麻坑形成以及海底流体在沉积物中运移的变化情况的研究尚无进展，更没有有效且直观的研究措施和系统，只能通过理论分析来推测海底麻坑的形成及流体运移的过程、方式。

而对麻坑形成以及海底流体在沉积物中运移变化的分析、研究，对海底地貌、地质成因以及能源开发研判有着重要的应用价值，因此，亟需一种能够直观地观察到麻坑形成过程并对其进行模拟分析的技术措施。

发明内容

本发明提供一种海底麻坑形成过程模拟装置及模拟方法，用于解决现有中，对于麻坑形成以及海底流体在沉积物中运移的变化情况，只能通过理论分析来推测海底麻坑的形成及流体运移的过程、方式，缺乏有效且直观的研究系统和方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

海底麻坑形成过程模拟装置，所述模拟装置包括冲刷机构、麻坑模拟机构，所述冲刷机构包括供液体流动的通道体和过滤装置，通道体包括第一通道体、第二通道；所述麻坑模拟机构包括桶体、孔隙水压力监测装置、流体源装置及输送管，所述桶体内填充有沉积物样品，所述桶体内设有流体囊，流体囊位于桶体内填充的沉积物样品下方，流体囊的进口通过输送管与流体源装置连通，流体囊的出口位于上侧朝向沉积物，流体囊内的流体介质释放并流经沉积物以模拟麻坑形成及向上运移的过程，同时，孔隙水压力监测装置在模拟麻坑形成过程时对沉积物内部压力进行监测；所述第一通道体、第二通道体分别设在桶体两侧，第一通道体、第二通道体与桶体连通，所述过滤装置设在桶体后侧的液体流向下游，用于过滤和收集液体介质中携带的沉积物。

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：

如上所述的海底麻坑形成过程模拟装置，所述冲刷机构设有液体驱动机构或液体源装置，液体驱动机构或液体源装置设在桶体前侧的液体流向上游。

如上所述的海底麻坑形成过程模拟装置，所述第一通道体、第二通道体连接成一环形结构，所述过滤装置设在环形结构内，过滤装置的周边与通道体内壁密封贴合。

如上所述的海底麻坑形成过程模拟装置，所述流体囊上的出口设置有多个，每一出口上均安装有可控阀，流体囊设有检测其内部压力的压力计或压力传感器。