[發明專利]一種海底表層沉積物原位孔隙水保真取樣器和方法

有效

• 申請號: 202011528479.8
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112485065B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 陳道華;鄧義楠;陳家旺;何清音;孫甜甜;蔣雪筱;劉峪菲;方玉平;何巍濤;程思海;陳鑠;王熒
• 申請（專利權）人: 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）;廣州海洋地質調查局
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14;G01N1/34
• 代理公司: 廣州君咨知識產權代理有限公司 44437
• 代理人: 譚啟斌

本發明公開了一種海底表層沉積物原位孔隙水保真取樣器和方法，包括隔離組件、支撐架和控制艙，隔離組件包括內部設置有容納腔的殼體，容納腔一側開設有開口，開口上蓋合有蓋板，蓋板一側端面由下至上設置有多組取樣孔，每組取樣孔的輸出端連接有取樣組件，取樣組件包括孔隙毛細管、導管和取樣筒，孔隙毛細管的輸入端與取樣孔連接，孔隙毛細管通過導管與取樣筒連接，所述蓄能模塊環繞固定于支撐架體，所述支撐架體的下端與殼體的上端連接，所述蓄能模塊與取樣筒連接。在本發明中，取樣組件通過取樣孔對不同深度的孔隙水進行取樣和保存，構建海底時間序列化的多層位孔隙水樣本，實現高分辨率立體取樣。

技術領域

本發明涉及海洋工程勘探領域，尤其涉及一種海底表層沉積物原位孔隙水保真取樣器和方法。

背景技術

在海底的能源類物質的成藏區，由于海底底下的地理環境中普遍存在壓力、溫度、濃度和組分上的差異，烴類物質將從深部動態運移至表層，使得淺表層沉積物、孔隙水和底層水等介質中的地球化學特征發生變化，形成地球化學異常。其中海水-沉積物界面的甲烷滲漏、pH值、氧化還原電位和各種化學組成變化是天然氣水合物勘探和海洋環境變化的重要依據，但相關的保真取樣、測試技術和地質環境系統演化研究相對薄弱。時下國際上對于海底原位孔隙水采集技術仍較缺乏，目前開展的原位取樣技術深度和樣品量以及高分辨率很難兼顧，大多數孔隙水取樣也未涉及氣密技術。缺乏實現無污染、分辨率高、氣密的淺表層原位孔隙水的保真取樣器。海底表層沉積物原位氣密孔隙水的保真取樣器研制，一方面可以防止孔隙水中的溶解氣體逃逸，另一方面又可以保持孔隙水的原始成分和信息，海底表層孔隙水梯度的精密取樣可為表層沉積物生物地球化學反應的靈敏變化研究提供重要手段。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一個海底表層沉積物原位孔隙水保真取樣器，其能解決傳統的海底淺表層沉積物原位氣密孔隙水的保真取樣器存在高污染、分辨率底和氣密性差問題。

本發明的目的之二在于提供一個海底表層沉積物原位孔隙水保真取樣方法，其能解決傳統的海底淺表層沉積物原位氣密孔隙水的保真取樣器存在高污染、分辨率底和氣密性差問題。

為了達到上述目的之一，本發明所采用的技術方案如下：

一個海底表層沉積物原位孔隙水保真取樣器，包括用于降低取樣過程對沉積物產生擾動的隔離組件、用于維持取樣組件穩定的支撐架和控制艙，所述隔離組件包括內部設置有容納腔的殼體，所述容納腔一側開設有開口，所述開口上蓋合有蓋板，所述蓋板一側端面由下至上設置有若干組取樣孔，每組所述取樣孔的輸出端連接有用于保真取樣海底表層沉積物原位孔隙水的取樣組件，所述取樣組件包括孔隙毛細管、導管、取樣筒和電磁閥，所述孔隙毛細管、電磁閥、導管和取樣筒均設置在容納腔中，所述孔隙毛細管的輸入端與取樣孔連接，所述孔隙毛細管的輸出端通過導管與取樣筒的輸入端連接，所述取樣筒的輸出端通過電磁閥與殼體的輸出端連接，所述支撐架包括支撐架體和若干用于調整取樣筒內壓力的蓄能模塊，所述蓄能模塊環繞固定于支撐架體，所述支撐架體的下端與殼體的上端連接，所述蓄能模塊的輸出端與取樣筒連接，所述蓄能模塊和電磁閥均與控制艙連接；所述蓋板，用于驅使取樣孔處于打開和閉合其中一種狀態。

優選的，所述殼體的下端向下延伸形成延展部分，所述延展部分呈鏟狀結構。

優選的，所述取樣組件還包括粗過濾層，所述取樣孔通過粗過濾層與孔隙毛細管的輸入端連接。

優選的，所述取樣組件還包括單向閥，所述導管與單向閥的輸入端連接，所述取樣筒的輸入端與單向閥的輸出端連接。

優選的，所述取樣筒包括內部設置有取樣腔的筒體、活動連接在取樣腔內的活塞和彈性元件，所述電磁閥與取樣腔的輸出端連接，所述活塞通過彈性元件與取樣腔靠近輸出端的一端連接，所述導管與取樣腔的輸入端連接，所述蓄能模塊的輸出端與取樣腔連接。

優選的，所述取樣孔呈矩陣分布在蓋板的一側端面上。

優選的，所述孔隙毛細管由多孔親水性濾膜組成。