[發明專利]一種測量海底冷泉天然氣滲漏原位流量速率變化的測量裝置

無效

• 申請號: 201010292875.5
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN102012246A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 邸鵬飛;陳慶華;陳多福
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州地球化學研究所
• 主分類號: G01F11/28
• 分類號: G01F11/28
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

技術領域

本發明涉及到深海探測與作業技術領域，尤其是一種能夠連續測量海底冷泉天然氣滲漏原位流量速率變化的測量裝置。

背景技術

海底冷泉天然氣滲漏原位流量速率測量裝置是近幾年國外研究發展的一項新技術，在國內還未見有關海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量技術的相關報道。然而國際上該領域的研究正在如火如荼的進行著，其中美國將深海技術做為本國海洋領域優先資助的高科技項目，在1998年路易斯安那州立大學海岸研究所Harry?Roberts教授就已經設計了海底冷泉流體觀測裝置，成功的觀察對墨西哥灣Bush?Hill的天然氣滲漏系統。在1999年由墨西哥灣天然氣水合物研究聯合會組織了15所高校、5個聯邦機構和數家私人公司，由密西西比大學牽頭，開展海底天然氣水合物實時觀察系統正在進行，將對墨西哥灣Mississippi?Canyon?Block?118進行地球化學，微生物和地震進行觀測。海底觀察系統實時采集的數據通過光纖電纜傳輸到岸上。與此同時，加州大學圣塔芭芭拉分校采用所設計的海底冷泉觀測裝置對水合物脊和墨西哥灣等全球典型的天然氣滲漏和天然氣水合物發育區進行了觀察。滲漏系統發育的水合物(滲漏型水合物)具有埋藏淺，易開采，價值高等特點。不僅如此，每年通過這種海底冷泉天然氣滲漏釋放到海洋水體及大氣中的甲烷的數量也是非常驚人的，初步的估計為大于10Tg(10¹²g)每年。甲烷是強烈的溫室效應氣體，其溫室效應是相同質量二氧化碳的20倍以上，如此巨大數量的甲烷是全球變化的一個重要的影響因子。因此，對海底冷泉天然氣滲漏速率在線原位探測具有重要的經濟價值和科學意義。

發明內容

本發明的目的是用于連續探測海底冷泉天然氣滲漏原位流量速率變化的裝置。

研究表明，海底冷泉天然氣滲漏原位流量平均速率的獲得可以通過測定定量體積的次數來確定的，同時也可以確定從海底向上滲漏天然氣的總量。向上滲漏的天然氣通過收集裝置進入到定量體積的氣體收集室中，氣體收集室中的水被向下排除，當液面到達下部液位傳感器的位置時，控制系統控制電磁閥閥門打開，氣體收集室中的氣體瞬間被排空，隨后氣體收集室內液面上升，當液面位置到達上部液位傳感器時，電磁閥門關閉，海水充滿收集室，重新開始下一次氣體收集。電磁閥閥門打開一次，數據記錄儀記錄一次，同時也記錄了流量計收集氣體的時間。通過獲得電磁閥閥門打開的次數，可以獲得總的天然氣流量值和總的平均流量值，而根據記錄的電磁閥閥門打開的時間間隔，可以獲得閥門打開間隔天然氣平均流量值。

為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案：一種測量海底冷泉天然氣滲漏原位流量速率變化的測量裝置，包括有固定架，在固定架內放置有滲漏帳篷罩，滲漏帳篷罩頂端與體積排空法流量測量儀連通，在滲漏帳篷罩靠近底端的側面上開有滲水網格，在滲漏帳篷罩靠近體積排空法流量測量儀的側面上開有氣泡破碎網格，氣泡破碎網格的主要作用能防止雜物進入到儀器內部，所述體積排空法流量測量儀包括有與滲漏帳篷罩相通的氣體收集室，所述氣體收集室上分別設有電磁閥，液位開關，在氣體收集室內縱向設有與液位開關連接的連接桿，在連接桿上部設有上部液位傳感器探頭，在連接桿下部設有下部液位傳感器探頭；所述電磁閥連接到控制系統。

所述滲漏帳篷罩為圓錐形，圓錐形窄端與所述氣體收集室連通。

本發明主要采用定量體積排空法來測定海底冷泉天然氣滲漏原位流量速率。其主要技術方案是：首先從海底滲漏點滲漏出一定流速(0～360L/h)的天然氣氣泡被與海底密閉的圓錐形滲漏帳篷罩收集到圓錐形帳篷罩內，收集到的天然氣氣泡穿過氣泡破碎網格形成半徑大小相等(或不等)的氣泡。天然氣氣泡進入到氣體收集室中，氣體收集室中的液面不斷下降，當氣體收集室中的液面下降到達液位開關下部的下部液位傳感器探頭位置時，控制系統會控制電磁閥門打開，讓收集到的氣體瞬間被排空，隨后氣體收集室內瞬間充滿海水，當氣體收集室中的液面上升到達上部液位傳感器探頭位置時，控制系統控制電磁閥門關閉，重新開始下一次集氣。同時，數據存儲器中會記錄上氣體充滿氣體收集室的時間和電磁閥門打開的次數。依靠獲得的電磁閥門打開的次數，可以得到天然氣滲漏總量，而靠獲知天然氣收集時間，可以得到總的平均流量值和閥門打開時間間隔的平均流量值。

總的來說該技術方案包含以下三個系統：

a)海底滲漏天然氣收集測量系統