一種海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置，屬于海洋油氣藏資源開采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋天然氣水合物蘊藏量豐富，是一種繼石油、天然氣之后的潛在能源。由于海洋天然氣水合物開采可能會帶來一定的海洋地質(zhì)風險和環(huán)境影響，因此目前全世界范圍內(nèi)還沒有對海洋天然氣水合物開展商業(yè)化開采。
[0003]海洋天然氣水合物在開發(fā)過程中隨著水合物的分解會生成游離水氣，使孔隙壓力增大、地層膠結(jié)強度降低，造成沉積層抗剪強度整體下降，從而產(chǎn)生地層的沉降和傾斜變形。一旦這種變形達到失穩(wěn)狀態(tài)，坐落在地層之上的海洋平臺粧基就會發(fā)生沉降甚至傾覆，造成平臺事故。因此，有效監(jiān)測開采過程中地層的變形是天然氣水合物安全高效開采的重要環(huán)節(jié)之一。由于全世界還沒有海洋天然氣水合物規(guī)?；_采的先例，針對天然氣水合物開采過程的地層變形監(jiān)測技術(shù)還處在空白階段。目前也僅有日本的MH21計劃項目開展了先導性研究，并且由于項目的保密性，其關(guān)鍵技術(shù)沒有得到公開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對海洋天然氣水合物開采過程的地層變形監(jiān)測技術(shù)空白，提供一種海洋天然氣水合物開采地層變形監(jiān)測裝置，可以實現(xiàn)海洋天然氣水合物開采過程對地層沉降、傾斜的實時監(jiān)測。
[0005]本監(jiān)測裝置的工作原理是通過水壓傳感器和傾角傳感器得到海底水壓和地層表面傾角的變化分析出地層沉降和傾斜的情況，從而實現(xiàn)海洋天然氣水合物開采過程對地層沉降、傾斜的實時監(jiān)測。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0007]—種海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置，包括主框架、自動上浮裝置、傳感監(jiān)測裝置、北斗定位模塊和電纜線。
[0008]所述的主框架的主體為“H”型結(jié)構(gòu)，由耐腐蝕材料構(gòu)成，用于支撐和固定其他裝置。在主框架的頂部均設有掛鉤，在下沉階段，掛鉤用于連接吊車上的纜繩。
[0009]所述的自動上浮裝置由浮箱、配重塊、底座和電磁繼電器組成；浮箱位于“H”型主框架中間的橫梁上，由耐高壓防腐蝕材料構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu)，承受2000m深海底的水壓，其內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，一方面保護各部件不受海水侵蝕，另一方面為裝置提供足夠的浮力以便回收。底座固定于主框架一端，其底部上設有多塊配重塊和電磁繼電器，電磁繼電器位于底座中間，用于連接底座和主框架。
[0010]所述的傳感監(jiān)測裝置由水壓傳感器和傾角傳感器組成，水壓傳感器安裝在浮箱內(nèi)，其探頭與海水接觸，測得浮箱所在位置的水壓并保證水壓傳感器不完全浸泡在海水里；傾角傳感器安裝在浮箱內(nèi)底端中間的位置，用于測量監(jiān)測裝置的傾角從而得到地層的傾斜變形情況。
[0011]所述的北斗定位模塊安裝在浮箱頂部，用于提供監(jiān)測裝置的定位信號。
[0012]所述的電纜線一端與傳感監(jiān)測裝置相連，另一端與開采平臺上的數(shù)據(jù)采集和控制裝置相連；電纜線內(nèi)有兩路信號線，一路信號線用于傳遞控制裝置的指令，另一信號線路用于傳輸傳感監(jiān)測裝置測得數(shù)據(jù)。
[0013]本發(fā)明的有益效果:根據(jù)傳感器的量程和精度，監(jiān)測裝置可應用于深度為0-2000m深的海底，地層沉降的測量精度為10111111(0.11^&)，地層傾斜的測量精度為0.02°，量程為±30。。
【附圖說明】
[0014]圖1是一種海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的具體實施例的示意圖。
[0016]圖中:I浮箱;2北斗定位模塊;3電纜線;4傳感監(jiān)測裝置;41水壓傳感器;42傾角傳感器;5主框架;6自動上浮裝置;61配重塊;62電磁繼電器;63底座。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0018]如圖2所示，該海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置的具體使用實施過程包括:
[0019](I)投放過程:在鉆井平臺附近，使用吊車將檢測裝置投放到要被監(jiān)測的海底。
[0020](2)工作過程:在裝置就位后，鉆井平臺發(fā)射開始指令，由電纜線傳輸指令給傳感監(jiān)測裝置，傳感監(jiān)測裝置開始工作并將采集信號回傳到鉆井平臺。
[0021](3)回收過程:天然氣水合物開采完成后，鉆井平臺發(fā)出回收指令，指令傳達到傳感監(jiān)測裝置，觸發(fā)電磁繼電器釋放底座，監(jiān)測裝置在浮力的作用下開始自主上浮。檢測裝置浮出水面后，鉆井平臺完成回收。
[0022](4)若在極端海況下，電纜線發(fā)生斷裂后，電源被切斷，此時電磁繼電器會自動斷開，底座被釋放，監(jiān)測裝置在浮力的作用下開始上浮。此時北斗定位模塊開啟，為裝置提供定位功能。裝置浮出水面后，打撈船在北斗定位信號的引導下，對監(jiān)測裝置進行回收。
【主權(quán)項】
1.一種海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，該海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置包括主框架、自動上浮裝置、傳感監(jiān)測裝置、北斗定位模塊和電纜線； 所述的主框架的主體為“H”型結(jié)構(gòu)，由耐腐蝕材料構(gòu)成，用于支撐和固定其他裝置;在主框架的頂部均設有掛鉤，在下沉階段，掛鉤用于連接吊車上的纜繩； 所述的自動上浮裝置由浮箱、配重塊、底座和電磁繼電器組成；浮箱位于“H”型主框架中間的橫梁上，由耐高壓防腐蝕材料構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu)，承受2000m深海底的水壓，其內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu);底座固定于主框架一端，其底部上設有多塊配重塊和電磁繼電器，電磁繼電器位于底座中間，用于連接底座和主框架； 所述的傳感監(jiān)測裝置由水壓傳感器和傾角傳感器組成，水壓傳感器安裝在浮箱內(nèi)，其探頭與海水接觸，測得浮箱所在位置的水壓并保證水壓傳感器不完全浸泡在海水里;傾角傳感器安裝在浮箱內(nèi)底端中間的位置，用于測量監(jiān)測裝置的傾角，從而得到地層的傾斜變形情況； 所述的北斗定位模塊安裝在浮箱頂部，用于提供監(jiān)測裝置的定位信號； 所述的電纜線一端與傳感監(jiān)測裝置相連，另一端與開采平臺上的數(shù)據(jù)采集和控制裝置相連;電纜線內(nèi)有兩路信號線，一路信號線用于傳遞控制裝置的指令，另一信號線路用于傳輸傳感監(jiān)測裝置測得數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種海洋天然氣水合物開采地層變形實時監(jiān)測裝置，于海洋油氣藏資源開采技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括主框架、自動上浮裝置、傳感監(jiān)測裝置、北斗定位模塊和電纜線。數(shù)字拖纜和由水壓傳感器與傾角傳感器組成的傳感監(jiān)測裝置可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)墓δ?。底座、浮體和配重塊組成的自動上浮裝置實現(xiàn)監(jiān)測裝置的自動上浮和回收。北斗定位模塊在拖纜意外斷裂的情況下實現(xiàn)監(jiān)測裝置的回收。該監(jiān)測裝置可應用于深度為0‐2000m水深的海底沉積層變形監(jiān)測，對沉降的測量精度為10mm，對地層傾斜的測量精度為0.02°，量程為±30°。能實時監(jiān)測海底的沉降、傾斜變形，并能自動上浮，方便回收，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可多次使用。
【IPC分類】G01B21/32
【公開號】CN105627980
【申請?zhí)枴緾N201610162314
【發(fā)明人】宋永臣, 劉瑜, 儲佳偉, 趙佳飛, 劉衛(wèi)國, 徐曉虎, 洛汀汀
【申請人】大連理工大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月21日