[實(shí)用新型]一種淺層氣地層原位氣體濃度量測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202222603265.3
• 申請(qǐng)日: 2022-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN218382328U
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;郭鵬鵬;余頌;劉建平;張國(guó)超;吳剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所;中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N19/00
• 分類號(hào): G01N19/00;G01N21/84;E21B49/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 余曉雪

本實(shí)用新型公開了一種淺層氣地層原位氣體濃度量測(cè)裝置，包括靜力觸探裝置，靜力觸探裝置包括探頭和靜力觸探探桿筒，探頭從下至上依次連接有金屬桿A、金屬桿B、探頭外殼體和金屬桿C，探頭外殼體內(nèi)部具有儲(chǔ)氣筒腔，探頭外殼體底部設(shè)有氣體通道，氣體通道外部依次設(shè)有防水透氣膜、圓筒狀透水石，儲(chǔ)氣筒腔內(nèi)部安裝有激光甲烷濃度傳感器；金屬桿C頂部安裝有復(fù)合線纜轉(zhuǎn)接頭，金屬桿C豎向開有線路通道B、排氣通道，金屬桿C頂部安裝有抽氣管，數(shù)據(jù)傳輸線B通過復(fù)合線纜轉(zhuǎn)接頭上連接有復(fù)合線纜。本實(shí)用新型在探頭中安裝激光甲烷濃度傳感器，可以同時(shí)獲取錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力、孔隙水壓力、原位淺層氣甲烷濃度信息，增強(qiáng)了原位勘察獲取淺層氣地層信息的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及巖土工程勘察領(lǐng)域，尤其涉及一種淺層氣地層原位氣體濃度量測(cè)裝置。

背景技術(shù)

淺層氣一般是指埋深淺于1500m，溫度低于70℃地層中的各類天然氣資源。地層沉積物中富含的有機(jī)質(zhì)，在低溫、未成熟、還原環(huán)境下經(jīng)厭氧微生物降解而形成的富甲烷氣體，是淺層氣的主要成分。這種富含淺層氣的地層被稱為含淺層氣地層。淺層氣在世界范圍內(nèi)廣泛分布，尤其是臨江、臨海的陸海交互環(huán)境中，在中國(guó)主要分布于長(zhǎng)江中下游兩岸、長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲沖積平原地區(qū)等。近年來，隨著工程建設(shè)的不斷增多，不少工程處于含淺層氣區(qū)域，由于氣體埋深淺(10m～100m)，且成分主要為甲烷，因甲烷易燃、易爆，導(dǎo)致淺層氣地質(zhì)工程災(zāi)害問題愈發(fā)突出，給工程構(gòu)成安全威脅。如：杭州地鐵、杭州灣大橋建設(shè)過程中都遭遇到淺層氣噴發(fā)和燃燒，引起過地面塌陷問題。上海地下空間開發(fā)利用過程中，也遇到淺層氣釋放、燃燒，引起惡性工程事故的例子，帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。為保障人員的生命安全和工程項(xiàng)目的順利開展，在工程勘察階段查清含淺層氣地層的分布層位、氣體濃度等信息十分必要。

孔壓靜力觸探(CPTU)相對(duì)于鉆孔勘探方式，有高效率、低成本的特點(diǎn)，可在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。目前已有基于靜力觸探技術(shù)的淺層氣地層原位氣體濃度量測(cè)裝置，如“海底沉積物中淺層氣原位探測(cè)的探桿裝置(CN111537464A)”。但由于含淺層氣地層往往水、氣同層，上述裝置在量測(cè)過程中對(duì)探頭的工作環(huán)境要求嚴(yán)苛，對(duì)地層水的抗干擾性較低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)對(duì)淺層氣地區(qū)巖土工程勘探中原位不間斷獲取含淺層氣地層中氣體濃度的技術(shù)難題，提供一種淺層氣地層原位氣體濃度量測(cè)裝置，可配合普通靜力觸探設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)不間斷獲取沿地層豎向不同深度處各個(gè)含氣層中的甲烷濃度，具有安裝拆卸便捷、操作簡(jiǎn)便、抗水汽干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種淺層氣地層原位氣體濃度量測(cè)裝置，包括靜力觸探裝置，所述靜力觸探裝置包括探頭和與探頭連接的靜力觸探探桿筒，所述探頭從下至上依次連接有金屬桿A、金屬桿B、探頭外殼體和金屬桿C，所述探頭外殼體底部具有連接端頭，探頭外殼體內(nèi)部具有儲(chǔ)氣筒腔，探頭外殼體底部設(shè)有與儲(chǔ)氣筒腔相連通的氣體通道，氣體通道外部依次設(shè)有防水透氣膜、圓筒狀透水石，儲(chǔ)氣筒腔內(nèi)部安裝有帶有數(shù)據(jù)傳輸線B的激光甲烷濃度傳感器；所述金屬桿C頂部安裝有復(fù)合線纜轉(zhuǎn)接頭，金屬桿C豎向開有與儲(chǔ)氣筒腔連通的線路通道B、排氣通道，金屬桿C頂部安裝有與排氣通道密閉連通的抽氣管，所述數(shù)據(jù)傳輸線B與復(fù)合線纜轉(zhuǎn)接頭連接，向上連接有復(fù)合線纜。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，本實(shí)用新型還包括數(shù)據(jù)采集及氣體循環(huán)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及氣體循環(huán)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集儀和氣體循環(huán)泵，復(fù)合線纜與數(shù)據(jù)采集儀連接，所述抽氣管與氣體循環(huán)泵連接，抽氣管上設(shè)有閥門。

優(yōu)選地，所述金屬桿A下部螺紋連接有錐頭，錐頭內(nèi)部設(shè)有錐尖阻力量測(cè)模塊，金屬桿A與錐頭之間安裝有環(huán)狀透水石，金屬桿A內(nèi)部設(shè)有與環(huán)狀透水石相對(duì)應(yīng)的孔隙水壓力量測(cè)模塊，金屬桿A內(nèi)部還設(shè)有側(cè)壁摩阻力量測(cè)模塊，錐尖阻力量測(cè)模塊、孔隙水壓力量測(cè)模塊和側(cè)壁摩阻力量測(cè)模塊分別與數(shù)據(jù)傳輸線A連接，數(shù)據(jù)傳輸線A通過接線端子順次連接復(fù)合線纜轉(zhuǎn)接頭、數(shù)據(jù)傳輸線C；所述金屬桿B中部具有豎向的線路通道A，所述連接端頭內(nèi)部也設(shè)有與線路通道A等內(nèi)徑的線路中心通道。