[发明专利]一种深海可燃冰上覆多界面环境原位模拟系统及实现方法

说明书

本发明提供一种深海可燃冰上覆多界面环境原位模拟系统及实现方法，涉及海洋环境生态工程技术领域，根据深海原位的地质、物理、化学等参数条件，对深海水和沉积物环境系统进行原位模拟和定量观测，实现对深海高压环境进行室内模拟，极大地缩减建设成本，并且可以针对不同的海域环境参数进行模拟，通过时间换空间的优势模拟多点的深海可燃冰上覆多界面环境系统，也可以通过对沉积层和水层的模拟，将泄漏至沉积层和水体环境的烃类流体通量与沉积层中的烃类流体变化情况进行有效衔接。

技术领域

本发明涉及海洋环境生态工程技术领域，更具体的，涉及一种深海可燃冰上覆多界面环境原位模拟系统及实现方法。

背景技术

深海是陆源污染物的最终沉积汇，其环境生态变化是链接表层海洋环境变化和大气环境变化的重要过程。深海资源开发过程可能对深海水环境及其生态系统造成重要影响，如深海油气开发及深海可燃冰开采过程带来的烃类气体泄漏，该气体进入深部水体环境后，将在微生物介导下发生有氧或者厌氧氧化，进而改变水体环境的溶解氧、pH值等。因此，研究这些含甲烷等烃类流体在深海水环境系统的转化过程，及深海水体环境对甲烷等泄漏流体的响应特征是研发绿色的深海烃类能源开采技术以及深部海洋环境对气候变化响应的重要路径。

目前，深部地层环境中含甲烷流体等进入可燃冰上覆沉积物和海水等多界面环境的行为主要是通过布置深海原位观测装置，如深海着陆器、浮标式海底动态观测系统等进行原位观测。然而，这些装置耗资巨大，只能观测研究单一甲烷泄漏点的情况，且进入水体中的甲烷通量不能定量地与沉积层中的流体通量进行联系。公开号为CN104215622A的中国发明专利申请于2016年8月24日公开了一种深海沉积物中水合物地球化学参数原位探测模拟系统，虽然其可以根据需要进行深海沉积物中水合物合成、分解过程的实验模拟，并且通过使用拉曼光谱原位分析的消除了取样和非原位测定产生的不确定性，简单、实时、高效、安全地获取高压模拟舱内的高保真信息，但该研究比较单一，无法针对不同的海域环境参数进行模拟，无法将泄漏至水体环境的烃类流体通量与沉积层中的烃类流体变化情况进行有效衔接。

发明内容

本发明为克服现有的深部海水环境变化监测方法存在研究单一、成本高且无法针对不同的海域环境参数进行模拟的技术缺点，提供一种深海可燃冰上覆多界面环境原位模拟系统及实现方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种深海可燃冰上覆多界面环境原位模拟系统，包括模拟腔，设置在模拟腔上的数据采集处理系统、传感装置、温度控制装置、摄像装置、气液注入装置和若干个取样口；其中：

所述的若干个取样口均匀设置在模拟腔上的各个位置与所述模拟腔相通；

所述数据采集处理系统输入端与所述传感装置输出端、摄像装置输出端电性连接；

所述数据采集处理系统输出端与所述温度控制装置控制端、摄像装置控制端、气液注入装置控制端电性连接；

所述取样口上设置有阀门，所述阀门控制端与所述数据采集处理系统输出端电性连接；

通过在模拟腔中模拟出深海水环境原位模拟环境，实现对深海原位地质的分层构建和研究。

上述方案中，根据实际模拟地的地质勘探结果在模拟腔内填充粉砂质泥质沉积物和填充与实际环境一致或者接近的海水，并通过气液注入装置向腔内注入气体、液体，使模拟腔内的压力达到模拟区域的压力环境；通过向模拟腔注入硫酸盐溶液、氯化钙溶液和甲烷气体等，完成原位模拟环境的构建。