深海甲烷电化学原位长期监测技术及其在海洋环境调查和天然气水合物勘探中的意义

论文摘要

深海溶解甲烷浓度数据连续获取的方法技术,对于海洋环境和天然气水合物开发过程中甲烷扩散作用及通量的动态监测,具有重要的科学意义和实际应用价值。本文较详细地介绍了依据"海水脱气、气体样品定量输入、电化学高精度检测"技术思路,采用"增压排液整机系统控制的海水循环、减压稳流、气液分离、烃类组分高精度检测技术改进"方法,研发"深海甲烷电化学原位长期监测技术"的关键环节和技术方法。结合原位传感器在胶州湾港口为期94天底水长期监测实验获取的数据成果,对原位传感器的技术性能、数据质量、地质效果进行了研究评价。结果表明:(1)原位传感器量程甲烷指标达到0.01～10 000 nmol/L,灵敏度达到0.01 nmol/L,对烃类组分检测具有较好的稳定性和选择性;(2)监测水域溶解甲烷数值范围19.01～106.87 nmol/L,正常甲烷背景32.41 nmol/L,局部异常甲烷背景80.60 nmol/L,资料显示异常与污水排放过程对海水环境污染有关;(3)实测甲烷数据成果地球化学特征与胶州湾海域海水环境以往调查研究成果符合,证明了实测数据的客观性和科学性;(4)海试监测试验成果证明,原位传感器测试性能可靠、结构设计合理、设计思路科学,基本具备了海洋科学调查中对海水甲烷浓度数据获取的能力,在未来海洋天然气水合物开发过程中对甲烷扩散作用的动态监测及深海甲烷浓度通量的长期监测中,具有实际应用价值和科学意义。

论文目录

0 引言

1 原位传感器工作原理、技术框架及耐压舱布局

1.1 工作原理

1.2 关键技术框架

1.2.1 减压稳流系统

1.2.2 气液分离系统

1.2.3 气态烃类组分检测系统

1.2.4 增压排液处理系统

1.3 原位传感器耐压舱及布局

2 相对拖曳式原位传感器关键技术研发与改进

2.1 增压排液处理系统的研发

2.1.1 废液池

2.1.2 液位传感探针

2.1.3 增压排液泵

2.2 气液分离装置的改进和浓度计算方法

2.2.1 气液分离装置的改进

2.2.2 装置对海水样品脱气效率的计算

2.2.3 海水溶解甲烷浓度数据的计算

2.3 气体样品甲烷组分检测系统完善

2.3.1 色谱填充柱

2.3.2 敏感探头

2.4 原位传感器总控系统的研发

2.4.1 供电系统

2.4.2 控制系统

3 原位传感器底水原位甲烷浓度试验区监测试验

3.1 海水样品溶解气烃类组分检测系统性能测试

3.2 青岛胶州湾港口海水环境甲烷指标长期监测试验概况

3.3 海水样品溶解甲烷原位实测数据和监测样品实验室检测数据

4 原位监测甲烷数据地球化学特征和海水环境及水合物勘探

4.1 海水溶解甲烷原位实测数据地球化学特征

4.2 原位实测数据地球化学特征和胶州湾海水环境甲烷渗漏

5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 孙春岩,王栋琳,张仕强,贺会策,赵浩,凌帆,尹文斌

关键词: 深海环境,长期监测,甲烷原位传感器,海水甲烷浓度,海洋天然气水合物,胶州湾

来源: 物探与化探 2019年01期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,地质学,石油天然气工业

单位: 中国地质大学(北京)工程技术学院,武警黄金第五支队,中国地质调查局广州海洋地质调查局,湖南继善高科技有限公司,中南大学地球科学与信息物理学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(41276056),国家高技术研究发展计划(“863”计划)项目(2013AA09A411)

分类号: P618.13;P714

页码: 1-16

总页数: 16

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深海甲烷电化学原位长期监测技术及其在海洋环境调查和天然气水合物勘探中的意义

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