技术特征：
1.一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法，其特征在于：方法包括以下步骤：步骤一：置换气体制备提前收集普通无放射性、无标记的废弃co2作为置换气体；准备具有放射性碳同位素、具有示踪特性的
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co2，且将
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co2和废弃co2进行混合，制备获得含
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co2的置换气体；步骤二：探测谱仪安装与定位布置天然气水合物现场开采平台(3)，在天然气水合物现场开采平台(3)底部通过可移动伸缩装置(4)安装能探测放射性核素
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c的放射性现场探测谱仪(5)；步骤三：目标区示踪剂背景数据确定启动放射性现场探测谱仪(5)，探测初始情况下天然气水合物目标开采区的放射性核素
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c的分布和含量作为背景数据；步骤四：置换气体注入将步骤一中制备的置换气体运输至天然气水合物现场开采平台(3)上的开采机械设备(1)中的气体储存装置，启动开采机械设备(1)中的气体注入驱动装置，置换气体从气体储存装置通过开采井(7)中的气体注入管道(8)注入到天然气水合物目标开采区；步骤五：水合物置换开采置换气体注入至天然气水合物目标开采区后，置换气体中的co2置换开采天然气水合物中的ch4，置换后使得置换气体被生成二氧化碳水合物；步骤六：开采进程数据采集置换开采过程中，利用放射性现场探测谱仪(5)实时监测
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co2·
nh2o中放射性核素
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c的分布和含量作为开采信号数据；步骤七：置换开采范围监测将开采信号数据进行处理并滤去背景数据，通过开采机械设备(1)中的信号接收处理装置转化为放射性核素能谱，并上传至数据处理终端，进行数据分析处理获得天然气水合物目标开采区中的置换开采量。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法，其特征在于：所述步骤一中，将
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co2和废弃co2进行混合以体积混合比100～500混合。3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法，其特征在于：所述步骤二中，还根据工程勘探获取的天然气水合物上覆土层(12)的厚度和天然气水合物储层(13)的厚度确定并通过可移动伸缩装置(4)调整放射性现场探测谱仪(5)的布置位置，并初始化放射性现场探测谱仪(5)连接开采机械设备(1)中的信号接收处理装置。4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法，其特征在于：所述步骤三中，进行以下判断：若初始情况下，探测结果显示天然气水合物目标开采区的
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c示踪剂背景数据为0，则认为天然气水合物储层13内自然条件下无放射性核素
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c；若初始情况下，探测结果显示天然气水合物目标开采区的
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c背景数据不为0，则记录天
然气水合物目标开采区中的
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c示踪剂含量与位置分布，作为背景数据；然后在步骤七中从开采信号数据滤去背景数据。5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法，其特征在于：所述步骤五中：置换气体注入后含放射性碳同位素的
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co2在天然气水合物储层发生如下反应：置换气体注入后普通无标记的co2在天然气水合物储层发生如下反应：在以上反应过程中，天然气水合物笼子结构不变，笼子中的ch4被co2和
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co2替换发生客体分子交换，水合物储层中的ch4·
nh2o被
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co2·
nh2o和co2·
nh2o置换。6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法，其特征在于：所述步骤三和步骤六中，放射性射线照射在放射性现场探测谱仪(5)内部的晶体上发出荧光，再照射在放射性现场探测谱仪(5)内部的晶光电倍增管的光阴极上打出光电子，经逐级倍增后在光电倍增管的输出端负载上形成实时电压脉冲信号。7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法，其特征在于：所述的步骤七中，具体将天然气水合物目标开采区中的放射性核素
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c的分布和含量经以下公式计算，得到置换气体参与置换反应生成的二氧化碳水合物总量：x
i
＝(1+n)x
i
其中，x
i
为检测得到的放射性核素
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c的分布和含量，即
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co2·
nh2o含量，x
i
为置换气体参与置换反应生成的二氧化碳水合物含量，n为置换气体中废弃co2与
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co2的体积混合比，i表示放射性核素检测的时间点；通过二氧化碳水合物含量x
i
推算转换获得甲烷水合物的含量，进而，实现天然气水合物目标开采区中置换开采量的实时监测。
技术总结
本发明公开了一种二氧化碳置换天然气水合物开采的监测方法。将含放射性碳同位素的
技术研发人员：王路君 洪晓均 朱斌 陈云敏
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.06.02
技术公布日：2022/9/8