[发明专利]一种水气界面甲烷二氧化碳在线监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种水气界面甲烷二氧化碳在线监测系统，包括用于抽水的水泵，所述水泵通过密封罐连接有水气分离装置，且水气分离装置将水气分离之后排出到干燥装置，并通过激光检测仪对干燥后的气体进行监测，一种水气界面甲烷二氧化碳在线监测方法，包括如下步骤：在井下水体中安装水泵用于抽取水气混合物；抽取后通过水气分离装置进行分离得到一阶混合气；对得到的一阶混合气进行干燥并得到二阶混合气；对得到的二阶混合气进行分类采集并同时监测，分析得出最终结果，其通过实时采样处理的方式采集水气混合物并进行检测，克服了传统检测方式的弊端，而且通过多步处理的方式有效提高了检测结果的准确性。

技术领域

本发明涉及天然气水合物技术领域，具体为一种水气界面甲烷二氧化碳在线监测系统及方法。

背景技术

天然气水合物是在低温高压下由水与小客体气体分子组成的类冰、非化学计量、笼形固体化合物，俗称“可燃冰”，因其中的气体成分主要为甲烷，故又称甲烷水合物(MethaneHydrate)。天然气水合物能量密度高，在理想状况下，1m3的天然气水合物可分解出164m3的甲烷气体和0.8m3的水。而地球上天然气水合物蕴藏量十分丰富，天然气体水合物广泛分布于多年冻土区、大陆架边缘的深海沉积物和深湖泊沉积物中，估计全球天然气水合物中的碳储量为2×10¹⁶m³，相当于全球已探明常规化石燃料总碳量的两倍以上。然而，天然气水合物在给人类带来新的美好能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战，其潜在的灾害和环境效应不容忽视。

天然气水合物对全球变暖的影响，是通过其分解后释放的甲烷气体直接或间接作用气候体系的。从全球范围来看，海平面下降和气候变暖是引发天然气水合物大规模分解的两大主要因素。冰期海平面的下降导致作用在天然气水合物上的静水压力减小，从而使天然气水合物变得不稳定，并且释放出的大量甲烷进入大气层。

气候变暖主要通过三个途径来影响天然气水合物分解：

(1)全球变暖使气温升高，造成极地冻土带内的天然气水合物分解；

(2)全球变暖导致温度较高的海流流向发生变化，进而引发某个蕴藏地点的甲烷气体释放。例如，受冰盖融化的冷水流入海洋的影响，海湾易于改变流向，而当湾流流经天然气水合物层(如巴伦支海)的上方时，下面的天然气水合物就会分解。

(3)全球变暖导致海水温度升高，造成海底天然气水合物的分解。但在通常情况下，由于海水热容较大，底层海水的升温不会很显著，同时全球变暖时，海下面上升，导致静水压力增加，相反可增加天然气水合物和稳定性，从而可部分或完全抵消海水温度升高对天然气水合物稳定性造成的影响。

迄今，冻土区和海洋水合物中天然气的释放量及天然气水合物分解和释放的动力学过程仍然没有了解清楚，以至于难以确定天然气水合物究竟是气候和环境变化的缓冲剂还是加速剂，或者在何种程度上影响全球的气候和环境。因此，目前天然气水合物与全球气候变化关系的研究已成为全球变化中一个活跃的前沿课题，而通过不同相态中甲烷、二氧化碳含量的动态监测，可研究天然气水合物分解带来的气候响应，为探索天然气水合物分解对环境的影响提供直接证据。

但是，现有的利用天然气水合物的监测方法存在以下缺陷：

(1)在对水气界面的样品采样之后，由于其中含有部分水气和杂质，直接进行检测往往会影响实验结果的准确性；

(2)而且传统的检测方式都是对样品进行单一检测，导致检测结果存在较大偏差。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种水气界面甲烷二氧化碳在线监测系统及方法，其解决了以往对不同体系中甲烷浓度只能取样回实验室进行检测的弊端，从而实现不同角度下实时监测天然气水合物分解对周边环境带来的影响，并且通过多步处理的方式提高检测结果的准确性，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：