[发明专利]一种井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统及方法

权利要求书

1.一种井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统，包括采集站(12)、供电系统(14)、供电电缆(11)、采集电缆(13)、水声及卫星传输系统(15)和终端主机(16)，供电电缆(11)和采集电缆(13)与采集站(12)相连，采集站(12)通过水声及卫星传输系统(15)与终端主机(16)实现无线通讯，其特征在于：

所述供电电缆(11)和采集电缆(13)在海床面和井中并行紧邻布设，供电电缆(11)为串行供电电缆，其上等距布设有多个供电电极(110)，采集电缆(13)为并行电位采集电缆，其上等距布设有多个测量电极(130)，供电电缆(11)和采集电缆(13)上的电极数量和位置均相同相对应。

2.根据权利要求1所述的井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统，其特征在于：所述采集站(12)包括串行供电单元、并行电位采集单元、变频方波发射单元、主控CPU及电源单元；每个单元均由其对应的CPU管理控制，主控CPU接收终端主机(16)的指令管理各单元协调工作，通过获取各单元采集数据加以整理运算处理，并反馈至终端主机(16)。

3.根据权利要求2所述的井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统，其特征在于：所述串行供电单元连接供电电缆(11)上的各个供电电极(110)，供电电极(110)设置成正负两个状态，由微型继电器组成n*2阵列开关，n为供电电极个数。

4.根据权利要求2所述的井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统，其特征在于：所述并行电位采集单元连接采集电缆(13)上的测量电极(130)，包括n路独立高精度24位模数转换器、采集单元CPU及中央控制CPU，将测量电极(130)探测的电位信号处理后经中央控制CPU进行数据分解排列和频域分析处理，并进行数据存储。

5.根据权利要求2所述的井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统，其特征在于：所述供电电缆(11)和采集电缆(13)在海床面和井中并行紧邻布设，且两条电缆之间相对应的电极通过卡扣(140)固定，供电电缆(11)和采集电缆(13)的非电极部分由绝缘材料包裹。

6.根据权利要求2所述的井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统，其特征在于：所述供电电极(110)采用不锈钢材质，测量电极(130)采用石墨材质。

7.基于权利要求1所述的一种井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据海洋工程建设监测需要选定监测点；

步骤2、对监测系统供电，采集并获得单个监测周期内多组供电电流-电位差数据；

步骤3、计算多组供电电流-电位差的视电阻率；以每组的电极位置及视电阻率作为参数进行反演计算，获得真电阻率剖面图；

步骤4、结合监测区基本信息，将真电阻率剖面图中多个高阻区里与待监测的目标含气泡区位置相对应的高阻区域判定为目标含气泡区，根据高阻区范围及电阻率值的变化判定气泡型浅层气分布范围以及含气量变化，高阻区范围即为含气泡区范围，电阻率降低则为含气量降低；

步骤5、重复执行步骤2-步骤4，实现对含气泡区浅层气的动态变化原位监测。

8.根据权利要求7所述的井地结合的气泡型浅层气动态变化原位监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤2中，采集方式为：

将供电电缆所有相邻供电电极依次作为供电电极对进行供电并反馈供电电流强度，每次供电时，测量电缆采集全部测量电极的电位数据，相邻测量电极电位数据相减形成电位差，当所有相邻供电电极对全部完成供电后，即为完成一次监测周期；

每次供电反馈一个供电电流值以及n个电位值，将所有相邻测量电极所测电位相减形成电位差，即n-1个电位差；进而每次供电得到一个供电电流值与n-1个电位差的组合，即n-1个电流-电位差组合，一次监测周期供电n-1次，因此可得(n-1)*(n-1)组供电电流-电位差组合。