[發(fā)明專利]甲烷滲漏條件下生物地球化學作用模擬實驗系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106935120B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 許天福;貝科奇;黃桂海;田海龍;曹玉清
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G09B23/24
• 分類號: G09B23/24;G09B23/40
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域

本發(fā)明涉及一種海域天然氣水合物伴生生物地球化學作用的科學研究設備和實驗教學設備，尤其是海域天然氣水合物分解有關的甲烷滲漏及其伴生生物地球化學作用模擬實驗裝置和實驗方法。

背景技術

能源、環(huán)境和發(fā)展，屬于人類社會進步要協(xié)調的重要對象，尋找一種新型清潔能源，是當前處理上述三者關系的重要途徑之一。天然氣水合物作為一種全新的、潛力巨大的高效清潔能源，受到各國高度關注，被認為是21世紀的替代能源。

天然氣水合物的穩(wěn)定性常常受到溫度、壓力、地溫梯度、氣體組成、孔隙水鹽度等條件的控制，自然條件的變化或人類勘探、開發(fā)活動都會引起天然氣水合物穩(wěn)定性破壞而分解，釋放出甲烷，在淺表沉積層中形成特有的甲烷滲漏環(huán)境，并引起一系列的生物地球化學作用。甲烷生物地球化學作用不僅控制了甲烷向海水(乃至大氣)的泄漏，同時還會伴生多種有助于探尋海底水合物藏的地質和地球化學標識。

目前有關水合物分解有關的甲烷滲漏及其伴生生物地球化學行為的研究剛剛起步，鑒于甲烷滲漏系統(tǒng)的時空易變性，在對甲烷滲漏區(qū)進行采樣分析和原位監(jiān)測基礎上，輔以相關的室內實驗研究很有必要。國內與海底甲烷滲漏及其伴生效應有關的模擬實驗系統(tǒng)不多，已有實驗裝置都是只能模擬單一的或者部分的實際場地條件，無法準確刻畫海底沉積層中的甲烷流動行為，實現其伴生的生物地球化學作用的再現和定量化研究。

室內模擬生物地球化學作用是教學必不可少的重要環(huán)節(jié)，也是室內教學的重要實驗手段，室內模擬生物地球化學作用對野外地質工作具有重要的指導意義。目前還沒有用于甲烷滲漏條件下生物地球化學作用模擬實驗方面的教學設備及模擬實驗方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種甲烷生物地球化學作用和水合物分解合成研究的直觀教學實驗裝置，旨在解決現有實驗裝置不能實現表征真實的海底甲烷滲漏和微生物賦存的沉積層環(huán)境。通過實驗裝置，客觀模擬和表征真實的海底甲烷滲漏環(huán)境，對在相關微生物作用下發(fā)生的甲烷生物地球化學作用進行直觀教學和科學合理的實驗研究的甲烷滲漏條件下生物地球化學作用模擬實驗裝置；

本發(fā)明的另一目的是提供一種海底甲烷滲漏及其伴生生物地球化學作用模擬實驗系統(tǒng)的實驗方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種甲烷滲漏條件下生物地球化學作用模擬實驗系統(tǒng)，是由甲烷氣源1通過管線、閥和法蘭經靜音空氣壓縮機2、氣體增壓泵3、儲氣容器4、閥控流量計5和單流閥6與設在恒溫箱17內的反應釜10底部設有的進氣口24連接，恒溫箱17內側壁上部裝有甲烷泄漏報警器8，儲氣容器4通過管線、閥和法蘭經回壓閥14和緩沖罐15與手搖泵16連接，平流泵13通過管線、閥和法蘭分別與帶活塞的微生物容器11和帶活塞的海水容器12連接，帶活塞的微生物容器11和帶活塞的海水容器12分別通過管線、閥和法蘭與進氣口24連接，真空泵18通過管線、閥和法蘭與與反應釜10上部抽真空孔27連接，靜音空氣壓縮機2、氣體增壓泵(3)、閥控流量計5、單流閥6、溫度測定傳感器7、甲烷泄漏報警器8、電阻率測定儀9、平流泵13、回壓閥14、恒溫箱17、真空泵18、所設調壓閥、控制閥和壓力傳感器分別與控制及顯示19連接構成。

反應釜10上部設有溫度測定口22、傘形氣液分離器23、進出氣口25、抽真空口27和壓力測定口，右側壁設有三個以上液體取樣口20，左側壁設有電阻率測定口21，反應釜10內部設有濾網壓板26構成。

反應釜10上部設有的進出氣口25通過三通與控制閥F3與回壓閥14間的管線連接，當給反應釜10增壓時進出氣口25是進氣口，當反應釜10內壓力大于回壓時進出氣口25是出氣口。

甲烷滲漏條件下生物地球化學作用模擬實驗系統(tǒng)的實驗方法，包括以下步驟：

a、依照研究區(qū)的海水組分，配置模擬海水樣品，培育相關微生物溶液，蒸餾水若干，研究區(qū)沉積物樣品，充足的天然氣(CH₄)氣源；

b、將靜音空氣壓縮機2、氣體增壓泵(3)、閥控流量計5、單流閥6、溫度測定傳感器7、甲烷泄漏報警器8、電阻率測定儀9、平流泵13、回壓閥14、恒溫箱17、真空泵18、所設調壓閥、控制閥和壓力傳感器分別與控制及顯示19連接；并將溫度測定傳感器7置于溫度測定口22內，電阻率測定儀9置于電阻率測定口21內；

c、打開電源開關，檢查電路及傳感器是否正常，檢查是否有泄漏情況；

d、將微生物容器11和海水容器12的活塞置于底部，填裝微生物樣品和配置好的海水樣品；