[实用新型]一种冻土区井下水体溶解甲烷长期监测系统

说明书

本实用新型公开了一种冻土区井下水体溶解甲烷长期监测系统，传感器合成单元设置在钻井冻土层下的孔隙水体中，传感器合成单元上设置有压潜机构，压潜机构通过排水或抽水来实现传感器合成单元在钻井冻土层下的孔隙水体中的上浮或下沉；远程遥控单元与传感器合成单元、压潜机构连接，信息采集与处理装置与传感器合成单元连接；信息采集与处理装置用于采集传感器合成单元检测的参数值，并对采集的参数值进行梯度式计量分析。本实用新型实现在无动力作用下监测装置在井体内的悬停与上浮，或在少量动力的作用下在井体内的上浮与下沉，有效减少电能的消耗，延长装置在一个作业周期内的使用时间，减少回收充能的次数，实现对井体内液体的长期监测。

技术领域

本实用新型涉及天然气水合物技术领域，具体涉及一种冻土区井下水体溶解甲烷长期监测系统。

背景技术

目前，天然气水合物地层孔隙水中氯离子质量浓度异常和硫酸根离子质量浓度梯度已成为两项重要的地球化学指标，而水体中溶解性甲烷浓度的含量则更直观的指示了天然气水合物的存在和分解变化。且水合物分解受温度、压力和甲烷含量影响，水合物溶解度随温度增加而增大，随盐度和压力增加而减小，温度对溶解的影响比压力对溶解的影响敏感。

伴随天然气水合物勘探开发过程，水体中溶解性甲烷浓度的含量对地层中天然气水合物存在状态的指示愈发重要。一方面，可对天然气水合物含量进行评估；另一方面，可对天然气水合物产生的甲烷进行实时监测，以免对环境造成灾害性影响。

目前，对冻土区固结岩层内天然气水合物开采过程中，地层水中天然气水合物含量变化的监测已引起广泛重视，现有一种地层水中天然气水合物含量变化实时监测设备，此仪器在监测时通过上下周期性移动来对水体的多个深度的天然气水合物含量进行检测，在此过程中为了提供仪器上浮的力，需要耗费较多的电能，且当需要仪器悬停在某一点时，也需要通过消耗电能来维持此深度。由于在设备浮动的过程中，很难为仪器充电，设备往往难以维持长期的监测过程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冻土区井下水体溶解甲烷长期监测系统，以解决现有技术中监测设备在浮动过程中耗能较大、监测时间短的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型具体提供下述技术方案：

本实用新型提供了一种冻土区井下水体溶解甲烷长期监测系统，包括传感器合成单元、远程遥控单元和信息采集与处理装置，所述传感器合成单元设置在钻井冻土层下的孔隙水体中，所述传感器合成单元上设置有压潜机构，所述压潜机构通过排水或抽水来实现所述传感器合成单元在钻井冻土层下的孔隙水体中的上浮或下沉；

所述远程遥控单元设置在所述钻井中孔隙层的底部，且所述远程遥控单元与所述传感器合成单元、所述压潜机构连接，所述信息采集与处理装置与所述传感器合成单元连接；

所述信息采集与处理装置用于采集所述传感器合成单元检测的参数值，并对采集的参数值进行梯度式计量分析。

作为本实用新型的一种优选方案，所述压潜机构包括安装在所述传感器合成单元上的空泡，所述空泡内设置有密封阀，所述密封阀上安装有泵体，当所述密封阀打开时，所述泵体向所述空泡内抽入或抽出设置在钻井冻土层下的孔隙中的液体，所述泵体的涡轮转动方向以及转速通过所述远程遥控单元控制。

作为本实用新型的一种优选方案，所述泵体内的涡轮在正向旋转时将液体吸入所述空泡，所述传感器合成单元在所述钻井内下沉；所述泵体内的涡轮在反向旋转时将液体从所述空泡内抽出，所述传感器合成单元在所述钻井内上浮；当所述密封阀密闭时，所述空泡内的液体总含量不变，所述传感器合成单元在所述钻井内悬停。

作为本实用新型的一种优选方案，所述传感器合成单元的外周包裹设置有外壳，所述空泡安装在所述外壳的外壁上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述外壳为双层外壳，所述双层外壳的两层壳体之间设置有支撑杆，相邻的支撑杆之间设置有空腔。