專利名稱：沉積物孔隙水原位氣密采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及探測可燃冰(天然氣水合物)的沉積物孔隙水原位采集技術，屬于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(wěn)體系，它的形成、分解均與所處的地球化學環(huán)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 學標志進行探查。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(nèi)外均是先用采樣器將沉積物采集到考察船上再在甲板抽取或壓榨出孔隙zK。用采樣器采集沉積物到甲板，由于溫壓條件劇烈變化，可能發(fā)生溶解在沉積物孔隙水中的氣體逃逸等物理化學 變化，再采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(fā)一種沉積物孔隙水原位氣密采集的技術。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種在原地直接采集沉積物孔隙水,氣密保存提升 到考察船的技術。他比用采樣器采集沉積物到甲板,再抽取或壓榨出孔隙水的傳 統(tǒng)方法，化學性質保存完好。本發(fā)明的技術方案是 一種壓濾式孔隙水原位氣密采集并IA; —個離底高度 計、位置傳感器等與系統(tǒng)配套的傳，組B; —個用于水下的耐壓、密封桶體以 及用于水下連接的耐壓密封，對制牝；還包括一個水下數(shù)字采集控制子系纟^D; 一個用于固定部件并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 回放子系纟好；其中水下采集控制子系纟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，并且連接到水下數(shù) 字采集控制子系統(tǒng)D上；支架E固定原位氣密采集)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，并根據(jù)沉積物類型和貫入深度加載配重；甲板 顯示與回放子系統(tǒng)F用于甲板上讀取顯示和保存水下采集控制子系統(tǒng)記錄的信 息。將多個采樣瓶組裝成采樣管垂直貫入到海底沉積物中，在子系統(tǒng)D控 制下，即可實現(xiàn)原位分層采集孔隙水的目標。所述的壓濾式孔隙水原位氣密采集飛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沖室A4;采樣瓶在甲 板先抽取真空再下水，貫入沉積層后打開水閥，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，采樣結束后閥門A2關閉，采 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 沖室A4，以保持與外部壓力的平衡?？紫端畼悠分械乃軞庖驂毫ο陆刀赡?釋放出來的氣體，也得以保存。戶腿的水下數(shù)字采對空制子系統(tǒng)D，利用計算機技術，采集外t對專離的模 擬或數(shù)字信號，記錄設備離海底高度等數(shù)據(jù)，接收因采樣瓶貫入沉積層而觸發(fā) 的位置傳感器信號，控制閥門開啟進行采樣，并在設定的采樣時間結束后關閉 閥門。所述的船上顯示與回放子系統(tǒng)F，在設備回收到甲板后，與水下數(shù)字采^J空 制子系纟奶連接，讀取并顯示水下記錄的設備工作信息，同時保存在F的存儲器， 如磁盤上。


圖1是本發(fā)明的沉積物孔隙水原位氣密采集系統(tǒng)的系統(tǒng)連接框圖。 圖2是本發(fā)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(fā)明的沉積物孔隙水原位氣密采集系統(tǒng)的系統(tǒng)連接進 行詳細說明。將若干個壓濾式孔隙水原位采集并麻串接成一個采樣柱。固定在支架E上； 將水下數(shù)字采集控制子系統(tǒng)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；用電纜將采集瓶的保真空超高 壓水閥的電磁線圈以及離底高度計、位置傳感器等與系統(tǒng)配套的傳感器組B連 接至耐壓桶C內(nèi)的水下數(shù)字采對空制子系纟奶。圖2是本發(fā)明的壓濾式孔隙水原位采集)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沖室A4， 兩者用一個活塞隔開；采樣瓶在甲板先抽取真空再下水，貫入沉積層后打開水 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，之后閥門A2關閉，采樣器上提回收，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沖室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(fā)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采集并rLA串接成一個采樣柱。固定在支架E(2) 將水下數(shù)字采集控制子系統(tǒng)D放置到耐壓、密封桶體C內(nèi)，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；用電纜將采集 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(tǒng)配套的傳感器組B連接到耐壓桶C內(nèi)的水下f(字采集控制子系 細；(4) 支架E上的水下蓄電池組給設備加電；采樣瓶抽取真空；(5) 開動絞車，設備起吊下水，采集與控制子系統(tǒng)D開始采集設備離底高 度、位置傳麟信號、閥門開/閉狀態(tài)等采樣過程信息，記錄在子系 統(tǒng)的存儲器上；(6) 采樣管柱在重力作用下貫入沉積層；位置傳感器發(fā)出信號；(7) 采集與控制子系統(tǒng)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(jīng)過預設的時間間隔，子系纟加關閉閥門A2;(9) 開動絞車將采樣器上提回收，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沖室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) 將采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(tǒng)F與采集與控制子系統(tǒng)D連接，讀取并顯示 采樣過程信息，同時記錄在子系統(tǒng)F的存儲器，如磁盤中。(12) 斷開電源，工作結束。
綜上所述，本發(fā)明由于采用的上述原位氣密采集技術，保證了采集 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。比用采樣器將沉積物采到甲板再抽取孔隙水的傳統(tǒng) 方法，樣品化學性質保存完好。本發(fā)明還可以應用于水下海洋油氣調(diào)查與開采、水下環(huán)±竟監(jiān)測等領域，有 廣闊的應用前景。與本發(fā)明的構思相同的各種方案，都在本權利要求的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1. 沉積物孔隙水原位氣密采集系統(tǒng)。其特征在于，該系統(tǒng)包括一種壓濾式孔隙水原位氣密采集瓶；一個離底高度計、位置傳感器等與系統(tǒng)配套的傳感器組；一個用于水下的耐壓、密封桶體以及用于水下連接的耐壓密封接插件；還包括一個水下數(shù)字采集控制子系統(tǒng)；一個用于固定部件并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(tǒng)；其中水下采集控制子系統(tǒng)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，并且連接到水下數(shù)字采集控制子系統(tǒng)上；支架固定原位氣密采集瓶、耐壓密封桶體和安裝離底高度計、位置傳感器等傳感器，并根據(jù)沉積物類型和貫入深度加載配重；甲板顯示與回放子系統(tǒng)用于甲板上讀取顯示和保存水下采集控制子系統(tǒng)記錄的信息。將多個采樣瓶組裝成采樣管垂直貫入到海底沉積物中，在采集控制子系統(tǒng)的控制下，即可實現(xiàn)原位分層采集孔隙水的目標。
2. 所按照權利要求l所述的壓濾式孔隙水原位氣密采集并瓦，其特征在于，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 緩沖室組成。采樣瓶在甲板先抽取真空再下水，貫入沉積層后打開水閥，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，采樣結束后 閥門關閉，采樣器上提回收，隨著水深減小，外部壓力降低，儲水室中壓力較 高的水向緩沖室移動，以保持與外部壓力的平衡?？紫端畼悠分械乃軞庖驂?力下降而可能釋放出來的氣體，也得以保存。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在原地直接采集沉積物孔隙水并氣密回收的系統(tǒng)。它屬于物質或物體的探測領域，專利分類號G01V。該系統(tǒng)包括一種壓濾式孔隙水原位氣密采集瓶A；一個離底高度計、位置傳感器等與系統(tǒng)配套的傳感器組B；一個用于水下的耐壓、密封桶體以及用于水下連接的耐壓密封接插件C；還包括一個水下數(shù)字采集控制子系統(tǒng)D；一個用于固定部件并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(tǒng)F；將多個采樣瓶組裝成采樣管垂直貫入到海底沉積物中，在子系統(tǒng)D控制下，即可實現(xiàn)原位分層采集孔隙水的目標。本系統(tǒng)比用采樣器采集沉積物到甲板，再抽取或壓榨出孔隙水的傳統(tǒng)方法，孔隙水化學性質保存完好。本發(fā)明可應用于海底天然氣水合物和海洋油氣調(diào)查與開采、水下環(huán)境監(jiān)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(yōu)先權日2008年7月4日
發(fā)明者吳宣志, 祝有海 申請人:中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所