[发明专利]一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统

说明书

本发明提供一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统。该系统由高分辨率多道地震探测系统、电池舱、自动排缆收放系统、电滑环、声学通讯系统及主体框架构成。本发明提供的系统集成化程度高，能够进行海底原位高分辨率地震探测，满足天然气水合物开采过程中对贮层地质条件进行原位监测的要求。

技术领域

本发明涉及海洋资源勘探技术领域，尤其涉及一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，是水和天然气在高压低温环境下形成的类冰状的结晶物质，在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。因其燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要低，且资源密度高，有望成为新一代的理想能源体。然而由于天然气水合物存在的环境比较特殊，严重限制了其资源的开发，包括勘探。

天然气水合物在开发过程中，易诱发滑坡、地面沉降、甲烷泄漏等次生灾害影响钻井安全，其中贮层地质条件变化是诱发上述地质灾害的主要因素，因此开发过程需加强对其的原位监测工作。地球物理勘探是探测天然气水合物贮层的重要技术手段，利用反射地震子波信号中的海底仿拟反射信号特征(Bottom Simulating Reflectors，简称BSR)可推断天然气水合物贮层位置。原理是通过低渗透率的水合物层与其下大量游离天然气及饱和水沉积物之间在声阻抗上存在较大差别来识别天然气水合物的贮层位置，还可推断出天然气水合物层的顶底界和产状，计算出水合物层深度、厚度和体积。然而常规地球物理勘探使用气枪震源和大道距多道接收(如6.25米或以上)，分辨率低，且采用海面拖曳的二维或三维作业方式，这种方式无法满足分辨率要求，也无法满足原位监测的要求。公布日是2018年8月30日的中国专利文献CN109239782A中公开了一种天然气水合物精细地震勘探系统及方法，采用了容量为240cu.in或560cu.in的气枪震源，分辨率比较低。

目前针对海底资源勘探，所用的震源主要以气枪为主，分辨率和穿透深度均比较低，难以精准确定贮层地质环境。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种天然气水合物贮层地质条件监测系统，能够实现较高的分辨率和穿透深度。

本发明实施例提供一种天然气水合物贮层地质条件原位监测系统。该系统包括高分辨率多道地震探测系统、电池舱、自动排缆收放系统、电滑环、声学通讯系统和主体框架，其中，所述主体框架用于承载所述高分辨率多道地震探测系统、所述电池舱、所述自动排缆收放系统、所述电滑环和所述声学通讯系统；所述电池舱用于为所述高分辨率多道地震探测系统供电，所述自动排缆收放系统用于将接收缆布置在待勘测区域，所述声学通讯系统用于对产生的地震波进行采集，进而推断天然气水合物贮层条件的相关信息。

在一个实施例中，所述高分辨率多道地震探测系统包含电火花震源电子舱、震源发射头、小道距多道接收缆和数据采集电子舱，其中，所述电火花震源电子舱通过水密缆和电滑环与数据采集电子舱连接，实现电火花震源与数据采集之间的通讯。高分辨率多道地震探测系统的分辨率例如不超过0.5米。

在一个实施例中，所述震源发射头采用低频双极性发射电极和成阵技术。

在一个实施例中，所述电池舱包括电池组和电池管理系统，其中所述电池舱通过水密缆分别与所述电火花震源电子舱和所述声学通讯系统连接，实现对所述电火花震源电子舱、所述声学通讯系统和所述数据采集电子舱的供电。

在一个实施例中，所述自动排缆收放系统包括收放绞车、电机、自动排缆器，其中所述电机通过水密缆与所述电池舱连接，实现电机启停。

在一个实施例中，所述声学通讯系统通过水密缆和所述电滑环与所述数据采集电子舱连接，实现接收控制指令和收发数据。