一種游離烴及土壤樣品的采集裝置及采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種游離烴及土壤樣品的采集裝置及采集方法，屬于油氣地球化學(xué)勘探技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣資源勘查手段中，地球化學(xué)勘探是一種重要方法，對(duì)土壤中游離烴的采集是地球化學(xué)勘探的重要環(huán)節(jié)，對(duì)游離烴的分析是能夠反映油氣異常的重要指標(biāo)。在油氣藏上方，由于烴類氣體的微滲逸，通過在地表采樣，并現(xiàn)場進(jìn)行游離烴指標(biāo)化學(xué)分析，從而快速發(fā)現(xiàn)油氣異常。同時(shí)，采集土壤樣品，進(jìn)行分析可以作為輔助指標(biāo)。
[0003]目前，游離烴氣體樣的常用采集裝置有以下幾種:
[0004]第一種是采用鋼釬裝置，重錘敲擊到大約1-1.5米深度后，用特種取氣裝置與真空泵抽連接，抽取游離烴氣體樣品，通過分析游離烴氣體樣品，間接得到地下油氣藏的信息。這種采集裝置因?yàn)閯?dòng)力不足或鋼釬和取氣的密封性不好，地表的空氣容易進(jìn)入取氣裝置中，從而對(duì)采集的游離氣造成地表空氣的干擾；另外由于采樣深度淺，采集樣品易受到地表污染干擾，以致在分析游離烴樣品時(shí)，經(jīng)常得出錯(cuò)誤的信息，從而影響到油氣地球化學(xué)勘探的探測效果。
[0005]第二種是人力操作的錐形鉆頭螺旋鉆具，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡潔，攜帶方便，采集的深度在3米左右，缺點(diǎn)是動(dòng)力小，采集時(shí)間長，鉆具返土能力差，不能同時(shí)取土樣。
[0006]第三種是機(jī)械動(dòng)力帶動(dòng)的錐形鉆頭的螺旋鉆具，其內(nèi)部取氣毛細(xì)管常采用特種塑料材料，采用排水取氣法采集氣樣。其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力大，能快速采集3米深度的樣品，樣品受地表的污染小，螺旋鉆具的密封性好，能夠較好地采集到土壤中的游離烴，缺點(diǎn)是由于采用的錐形鉆頭底部向兩邊擠壓，不能及時(shí)返土，不能取得同深度的土樣；塑料毛細(xì)管對(duì)有機(jī)成分的游離烴在鉆具鉆到發(fā)熱時(shí)有一定的污染；在冬天施工中，采用排水取氣法取氣時(shí)，毛細(xì)管容易被水滴凍住，受堵。
[0007]此外，現(xiàn)有技術(shù)中，采用現(xiàn)有工具采集游離烴氣體和土壤樣品的地層都比較淺，而淺表地層容易受到污染，這種情況下得到的數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)油氣指標(biāo)數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種游離烴及土壤樣品的采集裝置及采集方法，能夠快速高質(zhì)量地采集到3米或更深層的土壤中封閉的游離烴氣體，同時(shí)能夠進(jìn)行土壤樣品的采集。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0010]一種游離烴及土壤樣品的采集裝置，該裝置包括一根中空的鉆桿和螺旋片，所述螺旋片以螺旋方式纏繞設(shè)置在所述鉆桿的桿體外壁上，并延伸至所述鉆桿的底部；
[0011]所述鉆桿的底部與一個(gè)雙翼鉆頭相固定連接；
[0012]所述鉆桿的桿體外壁的上部和下部分別開設(shè)有一抽氣口和一進(jìn)氣口，所述鉆桿的中空腔體內(nèi)設(shè)有一根可拆卸的毛細(xì)管，所述進(jìn)氣口和所述抽氣口之間通過所述毛細(xì)管相連通。
[0013]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，采用雙翼鉆頭能夠有效進(jìn)行返土，解決了傳統(tǒng)的三翼鉆頭或錐形鉆頭不能進(jìn)行返土的問題。本發(fā)明同時(shí)采用螺旋片這一部件，能夠?qū)㈦p翼鉆頭鉆取并返出的土壤通過螺旋片返回至地表，便于土壤樣品的提??；同時(shí)，螺旋片還能起到隔絕空氣密封鉆孔的作用。根據(jù)具體實(shí)施方案，螺旋片沿鉆桿沿著旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的方向向下延伸。
[0014]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述雙翼鉆頭包括左右雙翼，雙翼在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)方向的翼面為設(shè)置有弧形凹陷的平面，或者雙翼在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)方向的翼面為曲面。
[0015]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)方向的翼面，也就是鏟土的面，與土直接作用的面，形成弧形凹陷或曲面，能夠產(chǎn)生一股上揚(yáng)的力，推動(dòng)鏟出的土向上傳輸。
[0016]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述雙翼的平行夾角為15-30度，垂直方向夾角為50-70度，雙翼的寬度比鉆桿寬3-5毫米。更優(yōu)選的，所述雙翼的平行夾角為15度，垂直方向夾角為70度，雙翼的寬度比鉆桿寬5毫米。
[0017]上述的雙翼鉆頭的寬度略比鉆桿寬，過寬則易漏氣，窄則無法將鏟出的土向上傳遞出去。
[0018]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述鉆桿的底部通過鉆頭連接螺栓或螺紋與所述雙翼鉆頭相固定連接。
[0019]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述雙翼鉆頭還包括連接銷孔、圓柱連接體、六棱柱連接體和至少一個(gè)的密封墊槽；
[0020]所述六棱柱連接體的底部四周設(shè)有環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣的外徑與所述鉆桿的外徑一致；
[0021 ] 所述連接銷孔設(shè)置在所述六棱柱連接體上；
[0022]所述密封墊槽環(huán)繞設(shè)置在所述圓柱連接體的外周；
[0023]所述圓柱連接體與所述六棱柱連接體同軸心固定連接，所述圓柱連接體和所述雙翼分別設(shè)置在所述六棱柱連接體的頂部和底部；
[0024]所述鉆桿底部桿體內(nèi)設(shè)置有與所述圓柱連接體和所述六棱柱連接體匹配的腔，所述圓柱連接體和所述六棱柱連接體進(jìn)入鉆桿底部桿體內(nèi)后與所述鉆桿相抵接；
[0025]所述圓柱連接體和所述鉆桿的內(nèi)壁通過設(shè)置在所述密封墊槽上的密封墊形成密封；
[0026]所述鉆桿靠近底部的下端設(shè)置有與所述連接銷孔相匹配的孔，所述鉆桿和所述雙翼鉆頭通過連接銷穿過所述連接銷孔和鉆桿上的孔實(shí)現(xiàn)固定連接。
[0027]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述鉆桿為麻花螺旋鉆桿。
[0028]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述鉆桿的頂部與動(dòng)力頭連接。
[0029]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，更優(yōu)選的，所述鉆桿的頂部設(shè)有動(dòng)力頭連接絲扣，所述鉆桿通過所述動(dòng)力頭連接絲扣與所述動(dòng)力頭相連接。
[0030]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口處設(shè)有濾網(wǎng)。
[0031]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口處還設(shè)置有護(hù)碗；所述護(hù)碗呈流線型，設(shè)置在所述鉆桿外壁上、進(jìn)氣口處螺旋片的上下沿之間，高出進(jìn)氣口0.3-1厘米，優(yōu)選高出進(jìn)氣口 I厘米。
[0032]上述的護(hù)碗是設(shè)置在進(jìn)氣口的運(yùn)行方向的前方的，只有這樣才能起到保護(hù)作用；使用護(hù)碗能夠使進(jìn)氣口在鉆進(jìn)的過程中受到的土壤壓力最小，還可以防止土壤高壓擠堵進(jìn)氣口。傳統(tǒng)的進(jìn)氣口沒有護(hù)碗保護(hù)裝置，鉆到3米后取氣時(shí)，產(chǎn)生負(fù)壓抽不出氣，底部進(jìn)氣口被堵；本發(fā)明采用了進(jìn)氣口護(hù)碗保護(hù)技術(shù)，使得抽氣時(shí)，能順利抽出底部3米深度的土壤氣體。
[0033]上述游離烴及土壤樣品的采集裝置中，毛細(xì)管可以是塑料毛細(xì)管、四氟乙烯毛細(xì)管、金屬毛細(xì)管等，但是以往采用塑料材料的毛細(xì)管，在高速鉆進(jìn)的情況下發(fā)熱，造成塑料材料的毛細(xì)管因熱揮發(fā)出有機(jī)成分氣體，導(dǎo)致與油氣密切相關(guān)的游離烴成分受到污染，所以不宜選用，同時(shí)也要考慮使用成本，因此，優(yōu)選的，所述毛細(xì)管為金屬毛細(xì)管。
[0034]本發(fā)明中，金屬毛細(xì)管是一根長管的設(shè)計(jì)，可達(dá)4米以上，且是可拆卸的設(shè)計(jì)。而現(xiàn)有技術(shù)中，要達(dá)到足夠的深度就需要連接多根毛細(xì)管，而多跟毛細(xì)管連接等方式會(huì)產(chǎn)生漏氣，且多根連接的方式中如出現(xiàn)損壞，更換極不方便；本申請的技術(shù)方案有一根長管構(gòu)成，金屬材質(zhì)質(zhì)地堅(jiān)硬，不易漏氣，且可拆卸的方式下能夠整體方便快速地進(jìn)行更換。
[0035]上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置中，優(yōu)選的，所述金屬毛細(xì)管的外徑為2mm，內(nèi)部體積1.5-2暈升。
[0036]現(xiàn)有的傳統(tǒng)排水取氣法取氣，需要先往毛細(xì)管內(nèi)注入水，排出毛細(xì)管內(nèi)的原有氣體，然后再抽取地下原始?xì)怏w的方法，至少需要5分鐘；
[0037]本發(fā)明采用超細(xì)金屬毛細(xì)管技術(shù)，排出2毫升的管內(nèi)原有氣體，再取游離烴氣體一般需要不到I分鐘的時(shí)間。
[0038]本發(fā)明還提供一種游離烴及土壤樣品的采集方法，其使用上述的游離烴及土壤樣品的采集裝置，包括以下步驟:
[0039]步驟一、將鉆桿的頂部與動(dòng)力頭相連接；
[0040]步驟二、開啟動(dòng)力頭，帶動(dòng)鉆桿鉆進(jìn)至采集點(diǎn)，停止；
[0041 ] 步驟三、對(duì)鉆桿上部的抽氣口進(jìn)行抽氣，氣體依次通過采進(jìn)氣口、濾網(wǎng)、毛細(xì)管和抽氣口，抽出的氣樣灌裝保存，作為該采集點(diǎn)的游離烴采集樣品，同時(shí)采集螺旋片返上來的土壤樣品，密封保存。
[0042]上述的采集方法中，可以使用注射器對(duì)鉆桿上部的抽氣口進(jìn)行抽氣，然后可以將抽取的氣體密封保存在注射器中。
[0043]上述的游離烴及土壤樣品的采集方法中，優(yōu)選的，該采集方法還包括在進(jìn)行步驟一之前對(duì)鉆桿的腔體內(nèi)部的毛細(xì)管進(jìn)行密封性試驗(yàn)的步驟。
[0044]上述的采集方法中。采用密封性試驗(yàn)?zāi)軌虼_保毛細(xì)管不漏氣。
[0045]本發(fā)明的突出效果為:
[0046]本發(fā)明將雙翼鉆頭和返土用螺旋片，以及采氣用的毛細(xì)管進(jìn)行一體式設(shè)計(jì)，能夠同時(shí)直接采集土樣和氣樣，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，操作方便，提高效率；采用了動(dòng)力頭帶動(dòng)整個(gè)螺旋鉆桿鉆進(jìn)，鉆進(jìn)的動(dòng)力大、速度快，能夠獲取3米或更深層的土壤中的游離烴氣體，雙翼鉆頭與螺旋片相互配合，在鉆進(jìn)過程中能夠取得同深度的土壤樣品，金屬毛細(xì)管在高速鉆動(dòng)的情況下狀態(tài)更穩(wěn)定，有利于取得質(zhì)量高的游離烴氣體樣品，且抽氣速度快。
【附圖說明】
[0047]圖1是實(shí)施例游離烴及土壤樣品的采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖2是實(shí)施例雙翼鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]附圖標(biāo)號(hào)說明:
[0050]I動(dòng)力頭連接絲扣、2麻花螺旋鉆桿、3螺旋片、4連接銷、5雙翼鉆頭、6進(jìn)氣口、7濾網(wǎng)、8抽氣口、9金屬毛細(xì)管、10護(hù)碗、11密封墊槽、12圓柱連接體、13連接銷孔、14右翼、15左翼、16六棱柱連接體。
【具體實(shí)施方式】
[0051]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0052]實(shí)施例
[0053]本實(shí)施例提供一種油氣地球化學(xué)勘探的游離烴及土壤樣品的采集裝置，如圖1所示，該裝置包括中空的麻花螺旋鉆桿2，麻花螺旋鉆桿2的頂部設(shè)有動(dòng)力頭連接絲