[發明專利]海底沉積物中淺層氣原位探測的探桿裝置

在審

• 申請號: 202010455040.0
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111537464A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 李青;童仁園;賈生堯;鄭俊杰;王燕杰
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種海底沉積物中淺層氣原位探測的探桿裝置。探測錐頭、泥水分離室、氣水分離室、氣體檢測室和密封頭從下到上依次同軸布置，探測錐頭的上端與泥水分離室下端連接成一體，泥水分離室上端與氣水分離室下端之間、氣水分離室上端和氣體檢測室上端之間、氣體檢測室上端和密封頭之間均通過轉接頭同軸連接，氣水分離室上下兩端分別和轉接頭之間中均安裝有壓緊墊片。本發明實現了近海底沉積物中淺層氣濃度的原位連續檢測，成本低廉，易于推廣，適用于在大面積近海底沉積物中進行淺層氣濃度原位連續不間斷的檢測。

技術領域

本發明涉及海底沉積物中淺層氣濃度原位檢測領域，實現了近海底沉積物中淺層氣濃度的原位連續不間斷監測，具體是一種海底沉積物中淺層氣原位探測的探桿裝置。

背景技術

近幾年，海洋資源的開發和海洋工程的建設逐漸成為了人們的關注點，而針對海底沉積物中的淺層氣開發與研究是海洋資源開發和海洋工程建設中的重要環節。因為海底沉積物中的淺層氣一方面具有很高的能源價值：根據研究表明海底沉積物中的淺層氣，主要成分是有機烷烴，其中以甲烷為主。所以，海底沉積物中的淺層氣具有熱值高、火力強的特點，而且燃燒后沒有二次污染，是一種具有廣闊開發前景的優質燃料。另一方面：海底沉積物中淺層氣是威脅海洋工程建設的重要隱患。因為海底沉積物中的淺層氣是有機氣體在沉積物中經過孔隙移運，再不斷的聚積所形成的。所以，當沉積物中含有淺層氣時就會引起沉積物土壤的土體膨脹，導致海洋工程建設的構筑物地基條件可能發生一系列的改變。因此，在基于海洋能源開發和對海洋工程建設施工安全的保證，研究海底沉積物中淺層氣的原位不間斷連續探測裝置和方法，已成為我國海洋能源開發、海洋設備工程安全建造的迫切需求。

傳統的海底沉積物中的淺層氣主要檢測方法為勘探鉆孔法，該方法通過在海底沉積物中的淺層氣區域鉆井采集淺層氣氣樣，然后在實驗室中利用氣相色譜、紅外光譜吸收及光學干涉等手段測量得到淺海沉積物中淺層氣各氣體的濃度信息。勘探鉆孔法雖然測量精度高，但是施工繁瑣、檢測周期長、實時性差，無法在工程勘探現場對淺層氣進行原位不間斷檢測。隨著現代科學技術的發展,一些原位檢測方法開始應用于對海底淺層氣的勘測，包括：海底聲學探測技術、海洋重磁測量技術、海底光學(包括激光)探測技術等。然而這些探測技術通常只能用來對海底淺層氣進行定性分析，還無法實現對海底淺層氣成分進行定量分析。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種海底沉積物中淺層氣原位探測的探桿裝置，該探測裝置可以實現對近海底沉積物中的淺層氣長期、實時在線原位監測，其測量速度快，設備攜帶方便，是適合于大面積海洋環境下對近海底沉積物中淺層氣濃度進行監測的裝置。

本發明的技術方案為：

所述的探桿裝置包括探測錐頭、泥水分離室、氣水分離室、氣體檢測室、轉接頭、壓緊墊片和密封頭；探測錐頭、泥水分離室、氣水分離室、氣體檢測室和密封頭從下到上依次同軸布置，探測錐頭的上端與泥水分離室下端連接一體，且探測錐頭與泥水分離室一體加工制成，泥水分離室上端與氣水分離室下端之間、氣水分離室上端和氣體檢測室上端之間、氣體檢測室上端和密封頭之間均通過轉接頭同軸連接，氣水分離室上下兩端分別和轉接頭之間中均安裝有壓緊墊片；

所述的泥水分離室的形狀為圓柱形，內部放置有透水陶瓷管，外壁開有四個沿圓周間隔均布的矩形窗口，矩形窗口處嵌裝多孔陶瓷或者透水石；

所述的氣水分離室的形狀為圓柱形，中部的內壁設有環形內凸臺，環形內凸臺上開設多個小孔，并在環形內凸臺上放置滲透膜，并用有同樣小孔的壓緊墊片壓住滲透膜；

所述的氣體檢測室的形狀為圓柱形，內部設為中空的氣體輸送通道，氣體輸送通道底部中放置防水透氣膜，防水透氣膜使得海水不進入氣體檢測室，不損壞傳感器與檢測電路；氣體檢測室內部放置有非色散紅外甲烷傳感器。