[發明專利]便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測裝置及方法

在審

• 申請號: 201911060665.0
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110672613A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 王勇;孫富學;孔令偉;鄭紅劍;肖飛;王艷麗;李好強
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01
• 代理公司: 42001 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 余曉雪

本發明屬于土木工程領域中的巖土工程勘察領域，涉及一種便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測裝置及量測方法，該便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測裝置包括靜力觸探儀、靜力觸探桿、循環泵及氣體濃度光纖傳感器控制系統以及探頭；靜力觸探桿與探頭相連；探頭與循環泵通過管路相連；探頭與氣體濃度光纖傳感器控制系統電性相連。本發明提供了一種結構簡單、原理明確、組拆裝操作方便以及易于推廣的便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測裝置及量測方法。

技術領域

本發明屬于土木工程領域中的巖土工程勘察領域，涉及一種氣體濃度量測裝置及方法，尤其涉及便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測裝置及量測方法。

背景技術

淺層氣泛指埋置于地表以下1500m以內的天然氣(包含有機、無機或混合成因氣)。富含淺層氣的地層稱為含氣地層。含氣地層普遍分布在沼澤濕地、河口、三角洲、湖泊和海底沉積物以及含油氣資源相對豐富的淺部地層中。土層中的氣體主要來源于有機質在厭氧菌作用下分解形成和生物成因氣和深部油氣、地幔氣以及巖漿活動中所產生并通過滲漏和擴散作用后經向上運移被封閉于淺表地層中的氣體。淺層氣在我國的江浙沿海、長江三角洲、柴達木盆地、松遼盆地、渤海灣盆地與南方滇黔粵桂地區的中小型盆地中均有不同程度貯存，其中東南沿海、長江中下游地區包括蘇、浙、滬、閩、粵、瓊、湘、鄂、贛等的淺層氣主要分布于沿海、沿江的第四系平原中。含氣地層對土木工程而言，屬于一種特殊的工程地質災害，即淺層氣地質災害。我國著名的杭州灣跨海大橋在前期的工程勘察過程中就曾出現過淺層氣體噴發燃燒導致船損人傷的事故。其它國家也出現過由于含氣土層中氣體噴發，引起海上鉆井平臺發生傾覆的事故。隨著我國對地下空間開發的深入，越來越多的工程遭遇到了地下淺層氣(組分一般以CH₄為主)，淺層氣地質災害問題愈發突出。當工程遭遇含氣地層時，首先要需要查明地層中氣體的來源、成分、主要貯存層位、分布范圍、氣體含量、氣體壓力、氣體濃度等信息，含氣地層中原位土體中的氣體濃度大小，對于準確判斷淺層氣地層對工程的危害程度十分重要。

目前，淺層氣地質區域內的巖土工程勘察，多依賴于原位靜力觸探、鉆探或者石油天然氣部門的專業設備。但目前，尚無相應的便攜式勘察裝置，可以實現在原位對含氣地層中的原始氣體濃度進行現場量測。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種結構簡單、原理明確、組拆裝操作方便以及易于推廣的便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測裝置及量測方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測探頭，其特征在于：所述便攜式淺層含氣地層原位氣體濃度量測探頭包括水氣采集部分、水氣存儲部分以及氣體濃度測量部分；所述水氣采集部分、水氣存儲部分以及氣體濃度測量部分由下至上同軸相連且貫通。

作為優選，本發明所采用的水氣采集部分包括錐形頭、多孔金屬管、圓筒狀透水石以及密封墊；所述多孔金屬管與錐形頭相連；所述圓筒狀透水石套裝在多孔金屬管外部；所述密封墊設置在圓筒狀透水石頂部與水氣存儲部分之間；所述多孔金屬管側壁上設置有貫穿管壁的圓形孔洞；所述圓形孔洞通過中空的多孔金屬管與水氣儲存部分內腔相貫通。

作為優選，本發明所采用的水氣存儲部分包括第一探頭外殼體、透氣不透水膜以及排水管；所述第一探頭外殼體內部設置有水、氣流體存儲空腔；所述透氣不透水膜沿第一探頭外殼體的徑向置于第一探頭外殼體頂部；所述排水管沿殼體的軸向設置，所述排水管的一端伸入第一探頭外殼體的空腔底部，另一端從第一探頭外殼體頂部穿過透氣不透水膜伸出。