一種海底冷泉溶解氣體原位測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于氣體檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種用于對(duì)深海環(huán)境 下，海底冷泉中溶解的氣體進(jìn)行原位檢測(cè)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣水合物是由天然氣與水在高壓低溫條件下結(jié)晶形成的固體籠狀化合物，主 要賦存在陸地永久凍土帶和海底沉積物中。天然氣水合物的資源量十分巨大，據(jù)估算，其所 含的有機(jī)碳總量相當(dāng)于全球已知石油、天然氣和煤的兩倍，其中海洋中天然氣水合物占全 球總量的99%以上。因此，探尋海洋天然氣水合物是世界關(guān)注的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
[0003] 海底冷泉是來(lái)自海底沉積層的氣體以噴涌或滲漏的方式注入海洋中的一種海洋 地質(zhì)現(xiàn)象，海底冷泉中烴類(lèi)氣體的來(lái)源之一是天然氣水合物分解出來(lái)的甲烷，因此，海底冷 泉是海底存在天然氣水合物的重要指示。
[0004] 甲烷氣體濃度異常是判斷海底冷泉存在的最直觀依據(jù)，但是單純靠海底甲烷氣體 濃度異常并不足以判定海底冷泉的存在，這是因?yàn)楹５诇\層氣(例如沼氣等）同樣會(huì)由于滲 漏導(dǎo)致海底甲烷氣體濃度的增加。海底天然氣水合物藏產(chǎn)生的海底冷泉不同于一般海底淺 層氣滲漏，由于水合物的甲烷氣體濃度高、含氣量大，因此其產(chǎn)生的海底冷泉中甲烷氣體溶 解度高，其濃度分布、濃度變化率和氣體通量特征明顯。因此，如何在海底原位測(cè)量海底冷 泉溶解氣體的濃度分布、濃度變化率和氣體通量等氣體指標(biāo)，對(duì)于識(shí)別海底冷泉和評(píng)估海 底天然氣水合物藏的飽和度都具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種海底冷泉溶解氣體原位測(cè)量裝置，可以投放于海 底，對(duì)溶解在海底冷泉中的氣體進(jìn)行檢測(cè)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種海底冷泉溶解氣體原位測(cè)量裝置，包括底部開(kāi)口的耐壓殼體以及內(nèi)置于所述 耐壓殼體中的水體采集導(dǎo)流器、氣體檢測(cè)器、廢水和廢氣處理模塊;在所述水體采集導(dǎo)流器 中設(shè)置有導(dǎo)流器主體以及支撐所述導(dǎo)流器主體的導(dǎo)流器底座，在所述導(dǎo)流器主體的內(nèi)部形 成有上下貫通的導(dǎo)流通道，所述導(dǎo)流通道的下端開(kāi)口為進(jìn)水口，上端開(kāi)口為出水口；所述氣 體檢測(cè)器位于水體采集導(dǎo)流器的上方，設(shè)置有檢測(cè)器主體，在所述檢測(cè)器主體的內(nèi)部形成 有上下貫通的氣體檢測(cè)通道，在所述氣體檢測(cè)通道中自下而上依次設(shè)置有插接部、過(guò)濾網(wǎng)、 節(jié)流器、氣液分離膜和氣體檢測(cè)室;所述插接部伸出所述氣體檢測(cè)通道的底部向下延伸，用 于插入到所述導(dǎo)流通道的所述出水口中；所述導(dǎo)流通道中的待測(cè)水體經(jīng)由所述插接部、過(guò) 濾網(wǎng)、節(jié)流器進(jìn)行氣液分離，分離出的氣體經(jīng)由氣液分離膜進(jìn)入所述的氣體檢測(cè)室;在所述 氣體檢測(cè)室上安裝有用于對(duì)所述氣體進(jìn)行光照檢測(cè)的光學(xué)元件;在所述廢水和廢氣處理模 塊中設(shè)置有排氣通道和排水通道，所述排氣通道連通所述的氣體檢測(cè)室，在檢測(cè)結(jié)束后排 出所述氣體檢測(cè)室中的氣體;所述排水通道連通所述的氣體檢測(cè)通道，在檢測(cè)結(jié)束后排出 氣液分離后的水體。
[0008] 為了防止水體采集導(dǎo)流器下沉至海底的沉積物中，優(yōu)選將所述導(dǎo)流器底座設(shè)計(jì)成 環(huán)形底座，位于導(dǎo)流器主體的下方，在所述環(huán)形底座的上方向上延伸設(shè)置多根連接桿，通過(guò) 所述連接桿支撐所述的導(dǎo)流器主體，使得導(dǎo)流器主體與導(dǎo)流器底座之間形成一個(gè)開(kāi)放的空 間，保證水體的自然流動(dòng)。
[0009] 優(yōu)選的，所述環(huán)形底座優(yōu)選為圓環(huán)形，所述導(dǎo)流器主體為圓柱體，所述導(dǎo)流通道為 圓柱筒狀;所述插接部的橫截面形狀為圓形，且自上而下直徑逐漸減小，其中，插接部的下 部橫截面直徑小于所述導(dǎo)流通道的直徑，上部橫截面直徑等于所述導(dǎo)流通道的直徑，由此 可以保證插接部能夠順利地插入到導(dǎo)流通道中，且實(shí)現(xiàn)二者的有效對(duì)接。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)同一深度截面上的待測(cè)水體進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，優(yōu)選在所述導(dǎo)流器主體的 內(nèi)部形成多路所述的導(dǎo)流通道，在所述檢測(cè)器主體的內(nèi)部形成有多路所述的氣體檢測(cè)通 道，一路氣體檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)一路導(dǎo)流通道，各路氣體檢測(cè)通道可以同時(shí)測(cè)量到同一深度截 面上水體中多點(diǎn)的氣體濃度值，從而可以獲得某一深度水體中溶解氣體的氣體分布、濃度 變化率和氣體通量。
[0011] 為了保證本實(shí)用新型的測(cè)量裝置在投放到海底后，能夠穩(wěn)固地豎立在海底沉積物 上，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)所述耐壓殼體為底部開(kāi)口的圓筒狀，所述耐壓殼體的底部厚度逐漸減 小，形成縱截面形狀為倒三角的支腳，在測(cè)量裝置被整體下放至海底后，可以借助負(fù)重使耐 壓殼體的底部插入到海底沉積物中，進(jìn)而使所述測(cè)量裝置穩(wěn)固地豎直在海底。
[0012] 為了避免在耐壓殼體下沉至海底沉積物的過(guò)程中，水體采集導(dǎo)流器也一同沉入到 海底沉積物中，本實(shí)用新型將所述水體采集導(dǎo)流器設(shè)計(jì)成可移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，即，在所述水體采 集導(dǎo)流器中設(shè)置導(dǎo)流器支撐桿，其一端連接在所述導(dǎo)流器主體的側(cè)壁上，另一端與安裝在 所述耐壓殼體的內(nèi)壁上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。當(dāng)導(dǎo)流器底座接觸到海底沉積物時(shí)，水體采集 導(dǎo)流器上移，直到導(dǎo)流通道與插接部對(duì)接到位后停止移動(dòng)。
[0013] 進(jìn)一步的，在所述測(cè)量裝置中還設(shè)置有控制模塊，連接所述的光學(xué)元件，接收所述 光學(xué)元件輸出的檢測(cè)信號(hào)，以用于待測(cè)水體中溶解氣體的濃度計(jì)算。
[0014] 為了實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)進(jìn)程的適時(shí)開(kāi)啟，本實(shí)用新型在所述插接部上靠近檢測(cè)器主體 的位置處還安裝有接觸開(kāi)關(guān);所述插接部在插入到所述導(dǎo)流通道中且插接到位時(shí)，所述接 觸開(kāi)關(guān)觸發(fā)，生成觸發(fā)信號(hào)發(fā)送至所述的控制模塊，以用于開(kāi)啟氣體檢測(cè)進(jìn)程，對(duì)待測(cè)水體 中溶解的氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)。
[0015] 為了將所述檢測(cè)器主體牢固地安裝在所述耐壓殼體中，本實(shí)用新型優(yōu)選將所述檢 測(cè)器主體的側(cè)壁連接在所述耐壓殼體的內(nèi)壁上;在所述導(dǎo)流器主體的頂部安裝有防撞緩沖 物，以防止水體采集導(dǎo)流器在上移過(guò)程中，導(dǎo)流器主體與檢測(cè)器主體的底面發(fā)生剛性接觸。
[0016] 優(yōu)選的，在所述氣液分離膜與所述節(jié)流器之間形成有氣液分離室，所述排水通道 連通所述的氣液分離室；在所述節(jié)流器中設(shè)置有上下兩層節(jié)流板，且位于下層的節(jié)流板上 的節(jié)流孔的個(gè)數(shù)小于位于上層的節(jié)流板上的節(jié)流孔的個(gè)數(shù)，通過(guò)加快水體流速，以降低水 體自身壓力，從而使得待測(cè)水體中溶解的氣體析出。
[0017] 進(jìn)一步的，將所述排水通道與開(kāi)設(shè)在所述耐壓殼體上的排水口連通，在所述排水 通道上設(shè)置排水閥和排水栗，以抽吸氣液分離室中的廢水，并排出耐壓殼體。
[0018] 再進(jìn)一步的，將所述排氣通道與開(kāi)設(shè)在所述耐壓殼體上的排氣口連通，在所述排 氣通道上設(shè)置排氣閥和排氣栗，以抽吸氣體檢測(cè)室中的廢氣，并排出耐壓殼體。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型的海底冷泉溶解 氣體原位測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在投放到海水中后可以自行下沉并穩(wěn)固地豎立在 海床上，對(duì)海底冷泉中溶解的氣體執(zhí)行原位檢測(cè)任務(wù)。通過(guò)對(duì)測(cè)量裝置中的水體采集導(dǎo)流 器采用開(kāi)放設(shè)計(jì)，裝置在下放過(guò)程中待測(cè)水體的原始狀態(tài)基本不受影響，因此可以在近海 底處對(duì)待測(cè)水體中溶解的氣體的濃度進(jìn)行原位測(cè)量。此外，通過(guò)在裝置中設(shè)計(jì)多路導(dǎo)流通