[发明专利]一种包气带土壤二氧化碳通量多点位同步监测方法及装置

说明书

本发明公开了一种包气带土壤二氧化碳通量多点位同步监测方法及装置，采气柱依次经多通道阀门与多通道的二氧化碳红外监测装置连接，每条通道上均设置有采气泵，多通道阀门和采气泵均与阀‑泵动作控制器连接，二氧化碳红外监测装置经数据传输模块与工作站连接，数据传输模块分别连接地表气象条件记录模块和土壤温度水分含量记录模块，土壤温度水分含量记录模块与采气柱连接用于对采气柱所处的土壤环境条件进行监测；采气泵、阀‑泵动作控制器、地表气象条件记录模块、土壤温度水分含量记录模块、二氧化碳红外监测装置、数据传输模块和工作站均与太阳能电池模块连接。本发明可自动的、精确的实现多点位包气带土壤二氧化碳通量的同步监测。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种包气带土壤二氧化碳通量多点位同步监测方法及装置。

背景技术

二氧化碳气驱强化采油(CO₂-EOR)技术是利用二氧化碳在油和水中均具有较高溶解度的特点，将高纯度的CO₂气体利用相关技术注入到油层中，抽提原油中C²⁰以下的轻质成分或使其气化，在地层中利于快速形成混相，混相段扩大了波及体积并驱动了更多的地层油，可有效提升原油的采收率。CO₂-EOR会将大量的CO₂封存于地下，该过程可能存在两种泄漏：一是突发泄漏，如注入井破裂导致的泄漏或通过废油井的泄漏以及CO₂气窜突破油层等；二是缓慢泄漏，即通过断层、断裂或泄漏的油井等发生的泄漏。泄露入大气的CO₂可能对井场周边的生态环境造成影响，此外还可能对油田一线生产员工的人身安全造成威胁，因此监测井场包气带土壤二氧化碳释放通量，为二氧化碳气驱采油区块的环境生态效应和风险评估提供基础资料，同时还可对CO₂驱油封存的泄漏风险进行预警，为油田的安全生产提供有力的支撑。

目前，常用的土壤气释放通量监测方法具有地表土壤环境和空气背景环境干扰较大、样品采集过程中使用抽气泵造成采样管内形成负压并引发土壤CO₂的溢出效应等缺陷。发明人申请了专利“一种注气驱油井场包气带土壤二氧化碳通量监测方法和装置”来解决上述问题。经过现场实地应用的检验，取得了较为精准的监测结果，提高了对地层二氧化碳泄漏监测预警的精度。

然而，该发明装置目前只适合对单点位、定深度的土壤气二氧化碳释放通量进行持续监测。在一定范围内对不同地层深度土壤气二氧化碳释放通量进行监测时则需要多台设备联合使用，或者单台设备多次定点监测。此种工况条件下检测仪器需要反复校正，工作繁琐、劳动强度大、检测结果受操作人员素质影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种包气带土壤二氧化碳通量多点位同步监测方法及装置,自动化程度高、监测点位及地层深度多样，测量结果精确、环境背景干扰小，数据获取的频率高。

本发明采用以下技术方案：

一种包气带土壤二氧化碳通量多点位同步监测装置，包括采气柱，采气柱依次经多通道阀门与多通道的二氧化碳红外监测装置连接，每条通道上均设置有采气泵，多通道阀门和采气泵均与阀-泵动作控制器连接，二氧化碳红外监测装置经数据传输模块与工作站连接，用于将检测的二氧化碳通量信息通过数据传输模块传输至工作站进行数据分析，数据传输模块还分别连接地表气象条件记录模块和土壤温度水分含量记录模块，地表气象条件记录模块用于采集监测点的气象资料；土壤温度水分含量记录模块与采气柱连接用于对采气柱所处的土壤环境条件进行监测；采气泵、阀-泵动作控制器、地表气象条件记录模块、土壤温度水分含量记录模块、二氧化碳红外监测装置、数据传输模块和工作站均与太阳能电池模块连接。

具体的，采气柱包括三组平行的采气单元，每组采气单元均设置有参比空气接口及包气带土壤气收集接口。