[发明专利]一种深海水合物原位立体监测系统

说明书

本发明公开一种深海水合物原位立体监测系统，包括原位地层长期多参数监测系统，其包括：刚性监测杆模块：在刚性监测杆上集成有MEMS加速度传感器、温度传感器、压力传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器、溶解氧传感器和PH传感器，用于监测地层地球化学多参量参数；柔性监测缆模块：在柔性监测缆上集成有MEMS加速度传感器、温度传感器和压力传感器，用于监测海底地层变形数据；中央数据采集及控制模块用于采集地层地球化学多参量参数和海底地层变形数据、并通过水声或浮标通信与母船上中央控制中心与监测设备进行数据传输及采集控制；地层孔隙水取样模块存储水合物地层孔隙水在刚性监测杆，每一根刚性监测杆内部存储对应深度地层的长期地层孔隙水。

技术领域

本发明是关于深海监测技术领域，具体涉及一种深海水合物原位立体监测系统。

背景技术

随着经济的发展和科技的进步，资源问题在国际社会中不断进行讨论，世界能源需求逐年递增。地球上石油、煤炭等不可再生能源的随着不断的开采日益枯竭，目前有约70％能源消耗来自化石能源(石油、天然气和煤炭)，与石油和煤炭相比天然气更清洁，是未来主要的能源需求增长点。海洋沉积物中储量丰富的天然气水合物被认为是未来洁净的战略接替能源，自上世纪八十年代就引起了国际社会的广泛关注与重视。

天然气水合物是一种非常规天然气资源，保守估计其含碳量是其他化石能源含碳量的两倍，被认为是全球未来最有潜力的替代能源。虽然我国的天然气水合物资源已进行了探索性试采、试验性试采，但离商业化开采还有较大差距，探索持续、高效、安全的开采技术仍是天然气水合物开发的主要目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，设计一种深海水合物原位立体监测系统，实现深海底层长期多参数监测。

一种深海水合物原位立体监测系统，包括原位地层长期多参数监测系统，所述原位地层长期多参数监测系统包括刚性监测杆模块、柔性监测缆模块、地层孔隙水取样模块、中央数据采集及控制模块；

所述刚性监测杆模块包括在刚性监测杆上集成有MEMS加速度传感器、温度传感器、压力传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器、溶解氧传感器和PH传感器，用于监测地层地球化学多参量参数；

所述柔性监测缆模块包括在柔性监测缆上集成有MEMS加速度传感器、温度传感器和压力传感器，用于监测海底地层变形数据；

所述中央数据采集及控制模块设置在刚性监测杆上，所述中央数据采集及控制模块用于采集地层地球化学多参量参数以及海底地层变形数据、并通过水声通信或浮标通信与母船上的中央控制中心与监测设备进行数据传输，中央控制中心与监测设备将数据存储在存储中心，所述中央控制中心与监测设备还对中央数据采集及控制模块进行采集控制；

所述地层孔隙水取样模块存储水合物地层孔隙水在刚性监测杆上，每一根刚性监测杆内部存储有对应深度地层的长期地层孔隙水。

优选的，还包括海底水合物地层钻进系统，其包括用于刚性监测杆纵向布放的深海地层监测杆布放系统、和用于柔性监测缆横向布放的海底地层钻进机器人。

优选的，还包括水合物地表智能观测系统，其包括甲烷判读定级观测模块、地球化学观测模块和微地震观测模块，

所述甲烷判读定级观测模块包括HD图像视频采集模块、激光散射模块、以及在所述中央控制中心与监测设备中设置的气泡溶解扩散模型；所述HD图像视频采集模块依靠ccd高速相机记录气泡流运动轨迹，估算大气泡流动的数量；激光散射模块捕捉微纳米气泡，对微纳米级气泡进行粒径、浓度测量；所述气泡溶解扩散模型用于通过获取气泡在不同区域的扩散状态，结合气泡粒径与气体分子数之间的关系预测甲烷气体泄露总量；

所述微地震观测模块用于获取水合物地层微震信息；

所述地球化学观测模块为集成诸多探测传感器为一体的海底监测网，用于长期实时监测海底表面温度、压力、流体地球化学物质的泄露参数。