沉積物孔隙水原位氣密採集系統的製作方法

2023-04-25 22:01:51 2

專利名稱：沉積物孔隙水原位氣密採集系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及探測可燃冰(天然氣水合物)的沉積物孔隙水原位採集技術，屬於物質或物體的探測領域，專利分類號G01V。
技術背景天然氣水合物是一種亞穩體系，它的形成、分解均與所處的地球化學環境 有關，因而，可以利用與水合物密切相關的各種氣、水異常及其派生的地球化 學標誌進行探查。海底淺表沉積物的孔隙水中保留大量有用的海底地球化學信 息，因而成為探測的重要對象。目前國內外均是先用採樣器將沉積物採集到考察船上再在甲板抽取或壓榨出孔隙zK。用採樣器採集沉積物到甲板，由於溫壓條件劇烈變化，可能發生溶解在沉積物孔隙水中的氣體逃逸等物理化學 變化，再採集孔隙水進行水溶氣等測試，結果就不真實了，因此，有必要開 發一種沉積物孔隙水原位氣密採集的技術。 發明內容本發明的目的在於提供一種在原地直接採集沉積物孔隙水,氣密保存提升 到考察船的技術。他比用採樣器採集沉積物到甲板,再抽取或壓榨出孔隙水的傳 統方法，化學性質保存完好。本發明的技術方案是 一種壓濾式孔隙水原位氣密採集並IA; —個離底高度 計、位置傳感器等與系統配套的傳，組B; —個用於水下的耐壓、密封桶體以 及用於水下連接的耐壓密封，對制牝；還包括一個水下數字採集控制子系糹^D; 一個用於固定部件並帶有水下用蓄電池組和加載配重的支架E， 一個甲板顯示與 回放子系糹好；其中水下採集控制子系糹i5D^A耐壓密封桶^C中；傳感器組B的 傳感器通過連接電纜接到耐壓密封桶體的耐壓水密插座上，並且連接到水下數 字採集控制子系統D上；支架E固定原位氣密採集)iA、耐壓密封桶體C和安裝離 底高度計、位置傳感器等傳感器，並根據沉積物類型和貫入深度加載配重；甲板 顯示與回放子系統F用於甲板上讀取顯示和保存水下採集控制子系統記錄的信 息。將多個採樣瓶組裝成採樣管垂直貫入到海底沉積物中，在子系統D控 制下，即可實現原位分層採集孔隙水的目標。所述的壓濾式孔隙水原位氣密採集飛LA，包括一個微孔過濾7EA1 、 一個保真 空超高壓水閥A2、 一個儲水室A3和一個氣密的壓力平衡緩衝室A4;採樣瓶在甲 板先抽取真空再下水，貫入沉積層後打開水閥，沉積物孔隙水在巨大的靜水壓 力下穿過過濾芯A1，通過水閥A2進入儲水室A3，採樣結束後閥門A2關閉，採 樣器上提回收，隨著水深減小，外部壓力降低，儲水室中壓力較高的水流入緩 衝室A4，以保持與外部壓力的平衡。孔隙水樣品中的水溶氣因壓力下降而可能 釋放出來的氣體，也得以保存。戶腿的水下數字採對空制子系統D，利用計算機技術，採集外t對專離的模 擬或數位訊號，記錄設備離海底高度等數據，接收因採樣瓶貫入沉積層而觸發 的位置傳感器信號，控制閥門開啟進行採樣，並在設定的採樣時間結束後關閉 閥門。所述的船上顯示與回放子系統F，在設備回收到甲板後，與水下數字採^J空 制子系糹奶連接，讀取並顯示水下記錄的設備工作信息，同時保存在F的存儲器， 如磁碟上。


圖1是本發明的沉積物孔隙水原位氣密採集系統的系統連接框圖。 圖2是本發明的壓濾式孔隙水原^^集瓶的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖l對本發明的沉積物孔隙水原位氣密採集系統的系統連接進 行詳細說明。將若干個壓濾式孔隙水原位採集並麻串接成一個採樣柱。固定在支架E上； 將水下數字採集控制子系統D放置到耐壓、密封桶^C中，固定在支架E上；離底 高度計、位置傳感器等傳感器B安裝到支架E上；用電纜將採集瓶的保真空超高 壓水閥的電磁線圈以及離底高度計、位置傳感器等與系統配套的傳感器組B連 接至耐壓桶C內的水下數字採對空制子系糹奶。圖2是本發明的壓濾式孔隙水原位採集)IA結構圖，包括一個微孔過濾芯A1 、 一個保真空超高壓水閥A2、 一個儲水室A3和一個氣密的壓力平衡緩衝室A4， 兩者用一個活塞隔開；採樣瓶在甲板先抽取真空再下水，貫入沉積層後打開水 閥，沉積物中的孔隙水在巨大的靜水壓力下穿過過濾芯A1， ilil水閥A2進入儲 水—^3，之後閥門A2關閉，採樣器上提回收，隨著水深M^，夕卜部壓力降低， 儲水室中壓力較高的水推動活塞向緩衝室A4移動，以保持與外部壓力的平衡。 孔隙水樣品中的水溶氣因壓力下降而可能釋放出來的氣體，也得以保存。 以下介紹本發明應用在深海底水地球化學探測的^ffi過禾呈 (1)將若千個壓濾式孔隙水原位採集並rLA串接成一個採樣柱。固定在支架E(2) 將水下數字採集控制子系統D放置到耐壓、密封桶體C內，桶休《固定 在支架E上；(3) 離底高度計、位置傳感器等傳，B安裝到支架E上；用電纜將採集 瓶的保真空超高壓水閥的電磁線圈以及離底高度計、位置傳感器等 與系統配套的傳感器組B連接到耐壓桶C內的水下f(字採集控制子系 細；(4) 支架E上的水下蓄電池組給設備加電；採樣瓶抽取真空；(5) 開動絞車，設備起吊下水，採集與控制子系統D開始採集設備離底高 度、位置傳麟信號、閥門開/閉狀態等採樣過程信息，記錄在子系 統的存儲器上；(6) 採樣管柱在重力作用下貫入沉積層；位置傳感器發出信號；(7) 採集與控制子系統D打開閥門A2，沉積物中的孔隙水在巨大的靜7尺壓 力下穿過過濾芯A1，通過水閥A2進入儲水^A3;(8) 經過預設的時間間隔，子系糹加關閉閥門A2;(9) 開動絞車將採樣器上提回收，隨著水深減小，外部壓力降低，儲水 室中壓力較高的水推動活塞向緩衝室A4移動，以f呆持與外部壓力的 平衡。孔隙水樣品中的水溶氣因壓力下降而可能釋放出來的氣體，也 得以保存。(10) 將採集到的孔隙水樣和它釋放出的氣體樣品轉移至,試用樣品瓶。(11) 將船上顯示與記錄子系統F與採集與控制子系統D連接，讀取並顯示 採樣過程信息，同時記錄在子系統F的存儲器，如磁碟中。(12) 斷開電源，工作結束。
綜上所述，本發明由於採用的上述原位氣密採集技術，保證了採集 到沉積物孔隙水以及溶解在其中的氣體，在上提到甲板的過程中不會因 為溫壓條件改變而損失。比用採樣器將沉積物採到甲板再抽取孔隙水的傳統 方法，樣品化學性質保存完好。本發明還可以應用於水下海洋油氣調查與開採、水下環±竟監測等領域，有 廣闊的應用前景。與本發明的構思相同的各種方案，都在本權利要求的保護範圍之內。
權利要求
1. 沉積物孔隙水原位氣密採集系統。其特徵在於，該系統包括一種壓濾式孔隙水原位氣密採集瓶；一個離底高度計、位置傳感器等與系統配套的傳感器組；一個用於水下的耐壓、密封桶體以及用於水下連接的耐壓密封接插件；還包括一個水下數字採集控制子系統；一個用於固定部件並帶有水下用蓄電池組和加載配重的支架，一個甲板顯示與回放子系統；其中水下採集控制子系統裝入耐壓密封桶體中；傳感器組的傳感器通過連接電纜接到耐壓密封桶體的耐壓水密插座上，並且連接到水下數字採集控制子系統上；支架固定原位氣密採集瓶、耐壓密封桶體和安裝離底高度計、位置傳感器等傳感器，並根據沉積物類型和貫入深度加載配重；甲板顯示與回放子系統用於甲板上讀取顯示和保存水下採集控制子系統記錄的信息。將多個採樣瓶組裝成採樣管垂直貫入到海底沉積物中，在採集控制子系統的控制下，即可實現原位分層採集孔隙水的目標。
2. 所按照權利要求l所述的壓濾式孔隙水原位氣密採集並瓦，其特徵在於，由 --個微孔過濾芯、 一個保真空超高壓水閥、 一個儲水室和一4^t密的壓力平衡 緩衝室組成。採樣瓶在甲板先抽取真空再下水，貫入沉積層後打開水閥，沉積 物孔隙水在巨大的靜水壓力下穿過過濾芯，通過水閥進入儲水室，採樣結束後 閥門關閉，採樣器上提回收，隨著水深減小，外部壓力降低，儲水室中壓力較 高的水向緩衝室移動，以保持與外部壓力的平衡。孔隙水樣品中的水溶氣因壓 力下降而可能釋放出來的氣體，也得以保存。
全文摘要
本發明涉及一種用於在原地直接採集沉積物孔隙水並氣密回收的系統。它屬於物質或物體的探測領域，專利分類號G01V。該系統包括一種壓濾式孔隙水原位氣密採集瓶A；一個離底高度計、位置傳感器等與系統配套的傳感器組B；一個用於水下的耐壓、密封桶體以及用於水下連接的耐壓密封接插件C；還包括一個水下數字採集控制子系統D；一個用於固定部件並帶有水下用蓄電池組和加載配重的支架E，一個甲板顯示與回放子系統F；將多個採樣瓶組裝成採樣管垂直貫入到海底沉積物中，在子系統D控制下，即可實現原位分層採集孔隙水的目標。本系統比用採樣器採集沉積物到甲板，再抽取或壓榨出孔隙水的傳統方法，孔隙水化學性質保存完好。本發明可應用於海底天然氣水合物和海洋油氣調查與開採、水下環境監測等領域，有廣闊的應用前景。
文檔編號G01N1/14GK101398349SQ20081012609
公開日2009年4月1日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者吳宣志, 祝有海 申請人:中國地質科學院礦產資源研究所