專利名稱：用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量陸地泥火山滲漏系統(tǒng)原位氣體流量的測量裝置，屬于陸地純氣體滲漏系統(tǒng)的原位測量。
背景技術(shù)：
泥火山研究對研究大地構(gòu)造、石油勘探、地質(zhì)災(zāi)害、生物地球化學(xué)、全球氣候變化和深部巖石圈等重大問題有著重要的意義，其逐漸成為國際學(xué)術(shù)研究的新熱點。泥火山多發(fā)育于大的含油氣盆地(如準噶爾盆地，阿塞拜疆，墨西哥灣)，利用泥火山尋找地下油氣藏已有幾十年的歷史，泥火山可以用來預(yù)測油氣的埋藏深度。有研究表明，全球有超過76% 的陸地泥火山釋放的甲烷氣體來源于地下熱成因的油氣藏，因此，泥火山可能與油氣田有空間上和成因上的關(guān)系，可以作為尋找石油天然氣及“滲漏型”天然氣水合物的重要線索和示蹤標志。目前，我國發(fā)現(xiàn)的泥火山基本上都與石油或天然氣水合物有著一定的關(guān)系，有些油氣田是根據(jù)泥火山而進行了成功的開發(fā)，如我國的獨山子油氣田。泥火山系統(tǒng)每年向大氣系統(tǒng)釋放大量具有溫室效應(yīng)的二氧化碳和甲烷氣體，國外的研究估計其每年釋放的甲烷通量介于5Tg 20Tg之間(ITg= 100萬噸)。而甲烷是強烈的溫室效應(yīng)氣體，其溫室效應(yīng)是相同質(zhì)量二氧化碳的20倍以上，數(shù)量如此巨大的甲烷釋放到大氣圈肯定對全球氣候變化產(chǎn)生重要影響。目前，我國泥火山的調(diào)查和研究還處于起步階段，發(fā)現(xiàn)有多處區(qū)域發(fā)育大量泥火山，多噴二氧化碳和甲烷溫室氣體，隨著調(diào)查和研究的深入，泥火山發(fā)育區(qū)域的發(fā)現(xiàn)會越來越多。因此，我國泥火山系統(tǒng)甲烷釋放通量測量，對科學(xué)研究、能源勘探、氣候變化研究和國家政策制定等有著重大意義。國外，泥火山滲漏系統(tǒng)的原位觀測處于初步研究階段。Lichtschlag等利用智能控制的深海微流量測量儀(de印-sea microprofiler)對黑海索羅金海槽缺氧環(huán)境的 Dvurechenskii泥火山進行原位測量研究，測量了海底甲烷和硫化物通量。Kopf等利用孔隙壓力靜力角蟲探測試(Cone Penetration Testing with Pore Pressure measurement,簡稱CPTU)對阿塞拜疆巴庫地區(qū)著名的Dashgil泥火山進行了長期的原位觀測，測量泥火山噴口中心地下沉積物抗剪切強度和超孔隙流體壓力，及其與氣體排放速度的關(guān)系。在國內(nèi)， 泥火山滲漏系統(tǒng)的原位觀測尚沒有相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題為解決我國陸地泥火山的溫室氣體排放通量的研究需要，本發(fā)明采用了定量體積排空法來測量陸地單口泥火山的氣體排放速率，計算我國泥火山系統(tǒng)排放溫室氣體的通量。根據(jù)我們的調(diào)查估計，目前發(fā)現(xiàn)的陸地泥火山的單口氣體釋放速率多數(shù)不大，本發(fā)明設(shè)計的氣體測量速率范圍為O 200L/h。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置，包括有罩住泥火山純氣體滲漏口的氣體定向罩和測量控制箱，氣體定向罩頂端連接有第一導(dǎo)管，第一導(dǎo)管另一端連接到測量控制箱，所述測量控制箱包括依次連接的存儲器、控制系統(tǒng)、電池，以及相互之間通過第二導(dǎo)管連接的氣體收集室和容器，所述容器的直徑大于氣體收集室的直徑，在容器頂端開有通氣孔；所述氣體收集室內(nèi)設(shè)有上部液位探頭和下部液位探頭，氣體收集室頂端設(shè)有第一電磁閥門、第二電磁閥門、 進氣口、排氣口，第一電磁閥門設(shè)在進氣口上，第二電磁閥門設(shè)在排氣口上，所述第一導(dǎo)管與進氣口連接；所述控制系統(tǒng)還分別與上部液位探頭、下部液位探頭、第一電磁閥門、第二電磁閥門電連接。所述測量控制箱上設(shè)有總開關(guān)，其與控制系統(tǒng)電連接。所述測量控制箱兩側(cè)面上設(shè)有把手，所述第一導(dǎo)管和測量控制箱在接口處相接， 在所述測量控制箱的一側(cè)面上開有透氣孔，所述透氣孔與所述接口不在測量控制箱的同一表面上。所述透氣孔的目的是確保容器與大氣相通，保持容器內(nèi)部的大氣壓力不變。在所述測量控制箱頂部側(cè)面邊上設(shè)有活動門板開關(guān)；在另一側(cè)面邊上設(shè)有活動支撐。四周再有一個面是這樣的，目的是將其打開就可以更換零部件或給容器添加液體，根據(jù)泥火山滲漏氣體的速率不同，更換不同大小的容器和氣體收集室來確保準確測量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是首先選定氣體滲漏速率為0-200L/ h的泥火山滲漏口，將圓形氣體定向罩罩住泥火山滲漏口，讓氣體沿著導(dǎo)氣管進入氣體收集室(IL)，收集室中的液面不斷下降到下部液位開關(guān)探頭位置時，控制系統(tǒng)會控制打開排氣的電磁閥門，同時關(guān)閉進氣的電磁閥門。收集到的氣體瞬間被排空和水回流使得氣體收集室的液面回到上部液位開關(guān)探頭位置，控制系統(tǒng)會控制關(guān)閉排氣的電磁閥門和打開進氣的電磁閥門，重復(fù)下一次氣體收集。數(shù)據(jù)存儲器中記錄氣體收集室充滿的時間(T)和電磁閥門打開的次數(shù)(η)。通過獲得進氣的電磁閥門打開的總次數(shù)(η)，可以計算得到氣體滲漏通量。通過電磁閥門打開和關(guān)閉的時間，可以計算得到總的平均流量值和不同時間段的平均滲漏速率。本發(fā)明的有益效果是可以測量陸地純氣體滲漏系統(tǒng)的滲漏速率及其變化規(guī)律， 從而計算泥火山系統(tǒng)向大氣圈排放溫室氣體的通量。


圖1是陸地泥火山滲漏系統(tǒng)原位氣體流量測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明裝置工作結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明。實施例圖1中，用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置，包括有罩住泥火山純氣體滲漏口的氣體定向罩1和測量控制箱10，氣體定向罩1頂端通過接口 2 連接有第一導(dǎo)管3，第一導(dǎo)管3另一端通過接口 4連接到測量控制箱10，測量控制箱10包括依次連接的存儲器25、控制系統(tǒng)24、電池26，以及相互之間通過第二導(dǎo)管19連接的氣體收集室17和容器21，第二導(dǎo)管19與氣體收集室17相接處設(shè)有接口 18，第二導(dǎo)管19與容器21相接處設(shè)有接口 20，容器21的直徑大于氣體收集室17的直徑，在容器21頂端開有通氣孔22 ；氣體收集室17內(nèi)設(shè)有上部液位探頭15和下部液位探頭16，氣體收集室17頂端設(shè)有第一電磁閥門12、第二電磁閥門13、進氣口 11和排氣口 14，第一電磁閥門12設(shè)在進氣口 11上，第二電磁閥門13設(shè)在排氣口 14上，第一導(dǎo)管3與進氣口 11連接；控制系統(tǒng)M 通過電線23還分別與上部液位探頭15、下部液位探頭16、第一電磁閥門12、第二電磁閥門 13電連接。測量控制箱10上設(shè)有總開關(guān)5，其與控制系統(tǒng)M電連接。測量控制箱10兩側(cè)面上設(shè)有把手6，第一導(dǎo)管3和測量控制箱10在接口 4處相接，在測量控制箱10的一側(cè)面上開有透氣孔9，透氣孔9與接口 4不在測量控制箱10的同
一表面上。在測量控制箱10 —側(cè)面邊上設(shè)有活動門板開關(guān)7;在另一側(cè)面邊上設(shè)有活動支撐 8。本實施例將圓形氣體定向罩1罩住泥火山純氣體滲漏口，讓氣體沿著導(dǎo)管3通過接口 4進入控制測量箱10內(nèi)部。在圖2中，當?shù)谝浑姶砰y門12打開和第二電磁閥門13關(guān)閉時，氣體由進氣口 11進入氣體收集室17氣體收集室17中的水受壓力作用沿著第二導(dǎo)管 19流向容器21，氣體收集室17中的液面不斷下降，當液面下降到其下部液位探頭16位置時，控制系統(tǒng)會控制同時關(guān)閉進氣的第一電磁閥門12和打開排氣的電磁閥門13。短時間內(nèi)，氣體收集室17的氣體通過排氣口 14被排到大氣，水通過第二導(dǎo)管19回流充滿氣體收集室17，液面到達上部液位探頭15后，控制系統(tǒng)M會控制同時打開進氣的第一電磁閥門 12和關(guān)閉排氣的第二電磁閥門13，重復(fù)下一次氣體收集。數(shù)據(jù)存儲器25中記錄第一電磁閥門12每次打開的時間和第一電磁閥門12打開的次數(shù)。通過獲得的第一電磁閥門12打開的總次數(shù)，可以計算得到氣體滲漏通量。通過第一電磁閥門12打開的時間，可以計算得到總的平均流量值和不同時間段的平均滲漏速率。綜述所述，該項研究技術(shù)填補了我國在該領(lǐng)域的空白，并有效推動我國在該領(lǐng)域的研究。注本發(fā)明專利技術(shù)受中國科學(xué)院重大裝備研制項目資助上列詳細說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置，其特征在于包括有罩住泥火山純氣體滲漏口的氣體定向罩(1)和測量控制箱(10)，氣體定向罩(1)頂端連接有第一導(dǎo)管(3)，第一導(dǎo)管C3)另一端連接到測量控制箱(10)，所述測量控制箱(10)包括依次連接的存儲器(25)、控制系統(tǒng)(24)、電池(沈)，以及相互之間通過第二導(dǎo)管(19)連接的氣體收集室(17)和容器(21)，所述容器的直徑大于氣體收集室(17)的直徑，在容器頂端開有通氣孔0 ；所述氣體收集室(17)內(nèi)設(shè)有上部液位探頭(1 和下部液位探頭(16)，氣體收集室(17)頂端設(shè)有第一電磁閥門(12)、第二電磁閥門(13)、進氣口 (11)、排氣口(14)，第一電磁閥門(12)設(shè)在進氣口 (11)上，第二電磁閥門(13)設(shè)在排氣口(14)上，所述第一導(dǎo)管(3)與進氣口(11)連接；所述控制系統(tǒng)04)還分別與上部液位探頭(15)、下部液位探頭(16)、第一電磁閥門(12)、第二電磁閥門(13)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置，其特征在于所述測量控制箱(10)上設(shè)有總開關(guān)(5)，其與控制系統(tǒng)04)電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置，其特征在于所述測量控制箱(10)兩側(cè)面上設(shè)有把手(6)，所述第一導(dǎo)管(3)和測量控制箱(10)在接口(4)處相接，在所述測量控制箱(10)的一側(cè)面上開有透氣孔(9)，所述透氣孔(9)與所述接口(4)不在測量控制箱(10)的同一表面上。
4.如權(quán)利要求1所述的用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置，其特征在于在所述測量控制箱(10)頂部側(cè)面邊上設(shè)有活動門板開關(guān)(7)；在另一側(cè)面邊上設(shè)有活動支撐(8)。
全文摘要
本發(fā)明用于測量陸地泥火山純氣體滲漏系統(tǒng)的原位氣體流量測量裝置，包括有罩住泥火山純氣體滲漏口的氣體定向罩和測量控制箱，氣體定向罩頂端連接有第一導(dǎo)管，第一導(dǎo)管另一端連接到測量控制箱，所述測量控制箱包括依次連接的存儲器、控制系統(tǒng)、電池，以及相互之間通過第二導(dǎo)管連接的氣體收集室和容器，所述容器的直徑大于氣體收集室的直徑，在容器頂端開有通氣孔；所述氣體收集室內(nèi)設(shè)有上部液位探頭和下部液位探頭，氣體收集室頂端設(shè)有第一電磁閥門、第二電磁閥門、進氣口、排氣口，第一電磁閥門設(shè)在進氣口上，第二電磁閥門設(shè)在排氣口上，所述第一導(dǎo)管與進氣口連接；所述控制系統(tǒng)還分別與上部液位探頭、下部液位探頭、第一電磁閥門、第二電磁閥門電連接。
文檔編號G01F1/74GK102288238SQ20111020738
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者陳多福, 陳慶華, 黃華谷 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所