[發明專利]一種連續獲取鉆孔原位水樣的裝置及取水方法

在審

• 申請號: 201710014310.2
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106769215A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 莊超;周志芳;王錦國
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.一種連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，包括氣壓控制系統、管道輸送系統和升降控制系統，所述氣壓輸送系統包括氣壓泵和與氣壓泵相連通的輸氣管，所述管道輸送系統包括栓塞輸氣管、取水輸氣管和輸水管，所述輸水管的末端設有接水容器，所述輸氣管上設有氣壓表、加壓閥和釋壓閥，所述升降控制系統包括絞車、計數器和鋼絲繩，其特征在于，還包括進水控制系統和栓塞隔離系統，所述進水控制系統包括儲水圓筒，所述儲水圓筒通過鋼絲繩與所述絞車連接，所述鋼絲繩繞過所述計數器，所述儲水圓筒中設有隔板，所述隔板將儲水圓筒分為上儲水圓筒和下儲水圓筒，所述下儲水圓筒通過取水輸氣管與所述輸氣管連通，所述上儲水圓筒與所述輸水管連通，下儲水圓筒的筒壁上設有進水閥一，所述隔板上設有進水閥二，所述栓塞隔離系統包括套設在上儲水圓筒上部的上氣壓栓塞和套設在下儲水圓筒下部的下氣壓栓塞，所述上氣壓栓塞與下氣壓栓塞通過連通管連通，所述下氣壓栓塞上設有栓塞進水閥，所述上氣壓栓塞通過栓塞輸氣管與所述輸氣管連通，所述取水輸氣管上設有取水輸氣控制閥，所述栓塞輸氣管上設有氣壓栓塞加壓閥。

2.如權利要求1所述的連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，其特征在于，所述進水閥一、進水閥二和栓塞進水閥均為單向閥。

3.如權利要求1所述的連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，其特征在于，所述上氣壓栓塞的上下兩端和下氣壓栓塞的上下兩端均設有擋片。

4.如權利要求1所述的連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，其特征在于，所述栓塞輸氣管、取水輸氣管、輸水管以及上氣壓栓塞和下氣壓栓塞均由橡膠材料制成。

5.如權利要求1所述的連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，其特征在于，所述上儲水圓筒和下儲水圓筒的體積相等。

6.如權利要求1所述的連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，其特征在于，所述儲水圓筒和隔板由不銹鋼材料制成。

7.如權利要求1所述的連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，其特征在于，所述輸氣管與栓塞輸氣管通過栓塞輸氣管連接頭相連；所述輸氣管與取水輸氣管通過取水輸氣管連接頭相連。

8.如權利要求1所述的連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，其特征在于，所述取水輸氣管與下儲水圓筒通過下儲水圓筒連接頭相連；所述上儲水圓筒與輸水管通過上儲水圓筒連接頭相連。

9.一種連續獲取鉆孔原位水樣的取水方法，其特征在于，包括以下步驟：

（a）從研究區選擇需進行原位取水的鉆孔；

（b）在地面組裝鉆孔取水裝置：

（c）打開栓塞加壓閥、打開釋壓閥、打開取水輸氣管控制閥、關閉加壓閥，將栓塞隔離系統和進水控制系統通過鋼絲繩整體緩慢下放至鉆孔水面以下，根據計數器的讀數控制下放深度，當下儲水圓筒上的進水閥到達指定取水深度后，鎖定絞車；

（d）關閉取水輸氣管控制閥和釋壓閥；緩慢打開加壓閥，氣壓泵開始給上氣壓栓塞和下氣壓栓塞充氣，使其體積增大；持續加壓過程中，注意氣壓表的讀數，當讀數急劇增大時，關閉加壓閥和栓塞加壓閥；

（e）打開取水輸氣管控制閥，緩慢打開加壓閥，氣壓泵開始給取水輸氣管充氣加壓；此時，進水閥一自動關閉；進水閥二自動打開；下儲水圓筒內的水經由進水閥二進入上儲水圓筒中；上儲水圓筒中的水則不斷進入輸水管中，并最終從輸水管的出水口溢流至接水容器中；持續加壓的過程中，當出水口出現同時噴氣和噴水現象時，記下氣壓表的讀數，此讀數為該取水深度的峰值氣壓；

（f）關閉加壓閥，緩慢打開釋壓閥，取水輸氣管中氣壓隨之緩慢降低；進水閥二自動關閉；進水閥一自動打開；鉆孔中的水經由進水閥進入下儲水圓筒中；此后，下儲水圓筒內的水壓開始逐漸增加，直至與鉆孔內的水壓相同，進水閥一自動關閉；取水輸氣管中的水面恢復至與鉆孔地下水面齊平；關閉釋壓閥；

（g）重復步驟（e）~（f）實現在指定深度連續取水；當接水容器中水的體積超過栓塞隔離段鉆孔體積后，倒掉接水容器中的水，將原位水樣灌進取樣瓶中以進行后續分析工作；

（h）打開栓塞加壓閥，上氣壓栓塞和下氣壓栓塞的氣囊體積縮小，解鎖絞車；重復步驟（c）~（g），可以連續獲取鉆孔水面以下不同深度的原位水樣；

（i）鉆孔原位水樣采集工作結束，解鎖絞車，通過鋼絲繩將取水裝置從鉆孔內提升至地面；拆分鉆孔取水裝置：整裝該鉆連續獲取鉆孔原位水樣的裝置，移至下一個鉆孔處。

10.如權利要求9所述的連續獲取鉆孔原位水樣的取水方法，其特征在于，在步驟（e）~（g）的連續取水過程中，氣壓表讀數不能超過峰值氣壓。