专利名称：沉积物孔隙水原位气密采集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及探测可燃冰(天然气水合物)的沉积物孔隙水原位采集技术，属于物质或物体的探测领域，专利分类号G01V。
技术背景天然气水合物是一种亚稳体系，它的形成、分解均与所处的地球化学环境 有关，因而，可以利用与水合物密切相关的各种气、水异常及其派生的地球化 学标志进行探查。海底浅表沉积物的孔隙水中保留大量有用的海底地球化学信 息，因而成为探测的重要对象。目前国内外均是先用采样器将沉积物采集到考察船上再在甲板抽取或压榨出孔隙zK。用采样器采集沉积物到甲板，由于温压条件剧烈变化，可能发生溶解在沉积物孔隙水中的气体逃逸等物理化学 变化，再采集孔隙水进行水溶气等测试，结果就不真实了，因此，有必要开 发一种沉积物孔隙水原位气密采集的技术。 发明内容本发明的目的在于提供一种在原地直接采集沉积物孔隙水,气密保存提升 到考察船的技术。他比用采样器采集沉积物到甲板,再抽取或压榨出孔隙水的传 统方法，化学性质保存完好。本发明的技术方案是 一种压滤式孔隙水原位气密采集并IA; —个离底高度 计、位置传感器等与系统配套的传，组B; —个用于水下的耐压、密封桶体以 及用于水下连接的耐压密封，對制牝；还包括一个水下数字采集控制子系纟^D; 一个用于固定部件并带有水下用蓄电池组和加载配重的支架E， 一个甲板显示与 回放子系纟好；其中水下采集控制子系纟i5D^A耐压密封桶^C中；传感器组B的 传感器通过连接电缆接到耐压密封桶体的耐压水密插座上，并且连接到水下数 字采集控制子系统D上；支架E固定原位气密采集)iA、耐压密封桶体C和安装离 底高度计、位置传感器等传感器，并根据沉积物类型和贯入深度加载配重；甲板 显示与回放子系统F用于甲板上读取显示和保存水下采集控制子系统记录的信 息。将多个采样瓶组装成采样管垂直贯入到海底沉积物中，在子系统D控 制下，即可实现原位分层采集孔隙水的目标。所述的压滤式孔隙水原位气密采集飛LA，包括一个微孔过滤7EA1 、 一个保真 空超高压水阀A2、 一个储水室A3和一个气密的压力平衡缓冲室A4;采样瓶在甲 板先抽取真空再下水，贯入沉积层后打开水阀，沉积物孔隙水在巨大的静水压 力下穿过过滤芯A1，通过水阀A2进入储水室A3，采样结束后阀门A2关闭，采 样器上提回收，随着水深减小，外部压力降低，储水室中压力较高的水流入缓 冲室A4，以保持与外部压力的平衡。孔隙水样品中的水溶气因压力下降而可能 释放出来的气体，也得以保存。戶腿的水下数字采對空制子系统D，利用计算机技术，采集外t對专離的模 拟或数字信号，记录设备离海底高度等数据，接收因采样瓶贯入沉积层而触发 的位置传感器信号，控制阀门开启进行采样，并在设定的采样时间结束后关闭 阀门。所述的船上显示与回放子系统F，在设备回收到甲板后，与水下数字采^J空 制子系纟奶连接，读取并显示水下记录的设备工作信息，同时保存在F的存储器， 如磁盘上。
图1是本发明的沉积物孔隙水原位气密采集系统的系统连接框图。 图2是本发明的压滤式孔隙水原^^集瓶的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图l对本发明的沉积物孔隙水原位气密采集系统的系统连接进 行详细说明。将若干个压滤式孔隙水原位采集并麻串接成一个采样柱。固定在支架E上； 将水下数字采集控制子系统D放置到耐压、密封桶^C中，固定在支架E上；离底 高度计、位置传感器等传感器B安装到支架E上；用电缆将采集瓶的保真空超高 压水阀的电磁线圈以及离底高度计、位置传感器等与系统配套的传感器组B连 接至耐压桶C内的水下数字采對空制子系纟奶。图2是本发明的压滤式孔隙水原位采集)IA结构图，包括一个微孔过滤芯A1 、 一个保真空超高压水阀A2、 一个储水室A3和一个气密的压力平衡缓冲室A4， 两者用一个活塞隔开；采样瓶在甲板先抽取真空再下水，贯入沉积层后打开水 阀，沉积物中的孔隙水在巨大的静水压力下穿过过滤芯A1， ilil水阀A2进入储 水—^3，之后阀门A2关闭，采样器上提回收，随着水深M^，夕卜部压力降低， 储水室中压力较高的水推动活塞向缓冲室A4移动，以保持与外部压力的平衡。 孔隙水样品中的水溶气因压力下降而可能释放出来的气体，也得以保存。 以下介绍本发明应用在深海底水地球化学探测的^ffi过禾呈 (1)将若千个压滤式孔隙水原位采集并rLA串接成一个采样柱。固定在支架E(2) 将水下数字采集控制子系统D放置到耐压、密封桶体C内，桶休《固定 在支架E上；(3) 离底高度计、位置传感器等传，B安装到支架E上；用电缆将采集 瓶的保真空超高压水阀的电磁线圈以及离底高度计、位置传感器等 与系统配套的传感器组B连接到耐压桶C内的水下f(字采集控制子系 細；(4) 支架E上的水下蓄电池组给设备加电；采样瓶抽取真空；(5) 开动绞车，设备起吊下水，采集与控制子系统D开始采集设备离底高 度、位置传麟信号、阀门开/闭状态等采样过程信息，记录在子系 统的存储器上；(6) 采样管柱在重力作用下贯入沉积层；位置传感器发出信号；(7) 采集与控制子系统D打开阀门A2，沉积物中的孔隙水在巨大的静7尺压 力下穿过过滤芯A1，通过水阀A2进入储水^A3;(8) 经过预设的时间间隔，子系纟加关闭阀门A2;(9) 开动绞车将采样器上提回收，随着水深减小，外部压力降低，储水 室中压力较高的水推动活塞向缓冲室A4移动，以f呆持与外部压力的 平衡。孔隙水样品中的水溶气因压力下降而可能释放出来的气体，也 得以保存。(10) 将采集到的孔隙水样和它释放出的气体样品转移至,试用样品瓶。(11) 将船上显示与记录子系统F与采集与控制子系统D连接，读取并显示 采样过程信息，同时记录在子系统F的存储器，如磁盘中。(12) 断开电源，工作结束。
综上所述，本发明由于采用的上述原位气密采集技术，保证了采集 到沉积物孔隙水以及溶解在其中的气体，在上提到甲板的过程中不会因 为温压条件改变而损失。比用采样器将沉积物采到甲板再抽取孔隙水的传统 方法，样品化学性质保存完好。本发明还可以应用于水下海洋油气调查与开采、水下环±竟监测等领域，有 广阔的应用前景。与本发明的构思相同的各种方案，都在本权利要求的保护范围之内。
权利要求
1. 沉积物孔隙水原位气密采集系统。其特征在于，该系统包括一种压滤式孔隙水原位气密采集瓶；一个离底高度计、位置传感器等与系统配套的传感器组；一个用于水下的耐压、密封桶体以及用于水下连接的耐压密封接插件；还包括一个水下数字采集控制子系统；一个用于固定部件并带有水下用蓄电池组和加载配重的支架，一个甲板显示与回放子系统；其中水下采集控制子系统装入耐压密封桶体中；传感器组的传感器通过连接电缆接到耐压密封桶体的耐压水密插座上，并且连接到水下数字采集控制子系统上；支架固定原位气密采集瓶、耐压密封桶体和安装离底高度计、位置传感器等传感器，并根据沉积物类型和贯入深度加载配重；甲板显示与回放子系统用于甲板上读取显示和保存水下采集控制子系统记录的信息。将多个采样瓶组装成采样管垂直贯入到海底沉积物中，在采集控制子系统的控制下，即可实现原位分层采集孔隙水的目标。
2. 所按照权利要求l所述的压滤式孔隙水原位气密采集并瓦，其特征在于，由 --个微孔过滤芯、 一个保真空超高压水阀、 一个储水室和一4^t密的压力平衡 缓冲室组成。采样瓶在甲板先抽取真空再下水，贯入沉积层后打开水阀，沉积 物孔隙水在巨大的静水压力下穿过过滤芯，通过水阀进入储水室，采样结束后 阀门关闭，采样器上提回收，随着水深减小，外部压力降低，储水室中压力较 高的水向缓冲室移动，以保持与外部压力的平衡。孔隙水样品中的水溶气因压 力下降而可能释放出来的气体，也得以保存。
全文摘要
本发明涉及一种用于在原地直接采集沉积物孔隙水并气密回收的系统。它属于物质或物体的探测领域，专利分类号G01V。该系统包括一种压滤式孔隙水原位气密采集瓶A；一个离底高度计、位置传感器等与系统配套的传感器组B；一个用于水下的耐压、密封桶体以及用于水下连接的耐压密封接插件C；还包括一个水下数字采集控制子系统D；一个用于固定部件并带有水下用蓄电池组和加载配重的支架E，一个甲板显示与回放子系统F；将多个采样瓶组装成采样管垂直贯入到海底沉积物中，在子系统D控制下，即可实现原位分层采集孔隙水的目标。本系统比用采样器采集沉积物到甲板，再抽取或压榨出孔隙水的传统方法，孔隙水化学性质保存完好。本发明可应用于海底天然气水合物和海洋油气调查与开采、水下环境监测等领域，有广阔的应用前景。
文档编号G01N1/14GK101398349SQ20081012609
公开日2009年4月1日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者吴宣志, 祝有海 申请人:中国地质科学院矿产资源研究所