CN104833547B - 一种原位孔隙水采水柱及水样采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原位孔隙水采水柱及水样采集方法，其中原位孔隙水采水柱包括钻探头及采水器单元，采水器单元至少两个，并通过卡箍连接，采水器单元包括电磁阀安装桶、取样筒、废水舱、样水舱、电磁阀、复合过滤层、平衡活塞、控制电缆及导流管，原位孔隙水采水柱水样采集方法，包括采水器单元预处理、钻探、深水采样及提升等四步。本发明一方面可有效的对深层海床水样进行采集，且采集水样洁净度高，另一方面也有提高了设备对海洋压力变化的适应性及抵抗能力，提高了设备的运行稳定性及可靠性，于此同时，本发明另具有操作方法简单规范，有效的提高了深层海床水样进行采集工作的工作效率，并有助于提高操作人员操作熟练程度。

Description

一种原位孔隙水采水柱及水样采集方法

技术领域

本发明涉及一种原位孔隙水采水柱及水样采集方法，属海洋勘探设备技术领域。

背景技术

目前在进行深海勘探及地质研究工作时，经常需要通过对深海海底海泥中所包含的原位孔隙水进行采集，海床深度一般不低于4000米，因此由于所采集的孔隙水位于极深的海洋底部，无法直接通过潜水员进行水下直接采集，必须要借助原位孔隙水采样设备进行采集，而当前所述使用的原位孔隙水采样设备多采用竖管采样的方法进行，Bou-Rouch采样器是当前使用最为广泛的采样设备，但在实际使用中发现，Bou-Rouch采样器在深度不高的水下孔隙水采集工作中具有较好的工作性能，但对甚多较高的海洋底孔隙水进行采集时，极易发生因为海洋压力过大而导致Bou-Rouch采样器工作失效，严重时甚至导致 Bou-Rouch采样器设备结构发生损坏，于此同时Bou-Rouch采样器在进行采样时，运行的自动化程度也相对较低，因此Bou-Rouch采样器无法有效的满足4000米以下深度深海环境孔隙水的采样工作的需要，针对这一问题，迫切需要开发一种专业的深海环境原位孔隙水采样设备，以满足实际使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种原位孔隙水采水柱及水样采集方法，该本发明设备结构设计合理，结构简单，操作方便且采样过程运行自动化程度高，一方面可有效的对深层海床水样进行采集，且采集水样洁净度高，便于后续研究使用的需要，另一方面也有提高了设备对海洋压力变化的适应性及抵抗能力，提高了设备的运行稳定性及可靠性，于此同时，本发明另具有操作方法简单规范，易易于掌握的特点，从而有效的提高了深层海床水样进行采集工作的工作效率，并有助于提高操作人员操作熟练程度，降低误操作风险。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种原位孔隙水采水柱，包括钻探头及采水器单元，采水器单元至少两个，并通过卡箍连接，采水器单元均同轴分布，钻探头通过卡箍与采水器单元连接，并与采水器单元同轴分布，其中采水器单元包括电磁阀安装桶、取样筒、废水舱、样水舱、电磁阀、复合过滤层、平衡活塞、控制电缆及导流管，电磁阀安装桶与取样筒相连接，并同轴分布，电磁阀安装桶侧壁上设两个采样口，其中采样口处另设复合过滤层，电磁阀共两个，嵌于电磁阀安装桶内，废水舱与样水舱嵌于取样筒内，废水舱与样水舱末端均通过导流管分别与采样口连通，导流管另分别与电磁阀连通，废水舱、样水舱前端均设平衡活塞，废水舱、样水舱侧表面另设真空取样孔，电磁阀安装桶及取样筒另设控制电缆，且控制电缆另与电磁阀电气连接，电磁阀安装桶末端另与卡箍连接，取样筒前端设连接块，并通过连接块与卡箍连接。

进一步的，所述的真空取样孔处另设真空阀。

原位孔隙水采水柱水样采集方法，包括如下步骤：

第一步，采水器单元预处理，将采水器单元中的废水舱、样水舱内部抽成真空；

第二步，钻探，利用钻探设备及钻探头将采水器单元竖直插入到指定深度海床内；

第三步，深水采样，首先给废水舱与废水舱相连通的电磁阀通电，驱动电磁阀动作，并打开废水舱与采样口连通的导流管，使外部海水在外部海洋压力驱动下进入到废水舱内，然后利用电磁阀关闭废水舱与采样口连通的导流管；完成废水舱注水后，驱动电磁阀并打开样水舱与采样口连通的导流管，使外部海水在外部海洋压力驱动下进入到样水舱内，然后利用电磁阀关闭样水舱与采样口连通的导流管；

第四步，提升，完成样水仓采样后，将采水器单元从深海中提升至海面上即可，并在提升构成中，由平衡活塞维持废水舱与样水舱内样品水压力与深海环境压力平衡。

进一步的，所述的指定深度海床深度不低于4000米。

本发明设备结构设计合理，结构简单，操作方便且采样过程运行自动化程度高，一方面可有效的对深层海床水样进行采集，且采集水样洁净度高，便于后续研究使用的需要，另一方面也有提高了设备对海洋压力变化的适应性及抵抗能力，提高了设备的运行稳定性及可靠性，于此同时，本发明另具有操作方法简单规范，易于掌握的特点，从而有效的提高了深层海床水样进行采集工作的工作效率，并有助于提高操作人员操作熟练程度，降低误操作风险。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为采水器单元结构示意图；

图3为本发明水样采集方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和2所述的一种原位孔隙水采水柱，包括钻探头1及采水器单元2，采水器单元2至少两个，并通过卡箍3连接，采水器单元2均同轴分布，钻探头1通过卡箍3与采水器单元2连接，并与采水器单元2同轴分布。

本实施例中，所述的采水器单元2包括电磁阀安装桶21、取样筒22、废水舱23、样水舱24、电磁阀25、复合过滤层26、平衡活塞27、控制电缆28及导流管29，电磁阀安装桶21与取样筒22相连接，并同轴分布，电磁阀安装桶21 侧壁上设两个采样口201，其中采样口201处另设复合过滤层26，电磁阀25共两个，嵌于电磁阀安装桶21内，废水舱23与样水舱24嵌于取样筒22内，废水舱23与样水舱24末端均通过导流管29分别与采样口201连通，导流管29 另分别与电磁阀25连通，废水舱23、样水舱24前端均设平衡活塞27，废水舱 23、样水舱24侧表面另设真空取样孔202，电磁阀安装桶21及取样筒22另设控制电缆28，且控制电缆28另与电磁阀25电气连接，电磁阀安装桶21末端另与卡箍3连接，取样筒22前端设连接块203，并通过连接块203与卡箍3连接。

本实施例中，所述的真空取样孔202处另设真空阀204。

如图3所示的本实施例中，所述的原位孔隙水采水柱水样采集方法，包括如下步骤：

第一步，采水器单元预处理，将采水器单元中的废水舱、样水舱内部抽成真空；

第二步，钻探，利用钻探设备及钻探头将采水器单元竖直插入到指定深度海床内；

第三步，深水采样，首先给废水舱与废水舱相连通的电磁阀通电，驱动电磁阀动作，并打开废水舱与采样口连通的导流管，使外部海水在外部海洋压力驱动下进入到废水舱内，然后利用电磁阀关闭废水舱与采样口连通的导流管；完成废水舱注水后，驱动电磁阀并打开样水舱与采样口连通的导流管，使外部海水在外部海洋压力驱动下进入到样水舱内，然后利用电磁阀关闭样水舱与采样口连通的导流管；

第四步，提升，完成样水仓采样后，将采水器单元从深海中提升至海面上即可，并在提升构成中，由平衡活塞维持废水舱与样水舱内样品水压力与深海环境压力平衡。

本实施例中，所述的指定深度海床深度不低于4000米。

本发明设备结构设计合理，结构简单，操作方便且采样过程运行自动化程度高，一方面可有效的对深层海床水样进行采集，且采集水样洁净度高，便于后续研究使用的需要，另一方面也有提高了设备对海洋压力变化的适应性及抵抗能力，提高了设备的运行稳定性及可靠性，于此同时，本发明另具有操作方法简单规范，易易于掌握的特点，从而有效的提高了深层海床水样进行采集工作的工作效率，并有助于提高操作人员操作熟练程度，降低误操作风险。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种原位孔隙水采水柱，其特征在于：所述的原位孔隙水采水柱包括钻探头及采水器单元，所述的采水器单元的个数至少有两个，并通过卡箍连接，所述的采水器单元均同轴分布，所述的钻探头通过卡箍与采水器单元连接，并与采水器单元同轴分布，其中所述的采水器单元包括电磁阀安装桶、取样筒、废水舱、样水舱、电磁阀、复合过滤层、平衡活塞、控制电缆及导流管，所述的电磁阀安装桶与取样筒相连接，并同轴分布，电磁阀安装桶侧壁上设两个采样口，其中所述采样口处另设复合过滤层，所述的电磁阀共两个，嵌于电磁阀安装桶内，所述的废水舱与样水舱嵌于取样筒内，所述的废水舱与样水舱末端均通过导流管分别与采样口连通，所述的导流管另分别与电磁阀连通，所述的废水舱、样水舱前端均设平衡活塞，所述的废水舱、样水舱侧表面另设真空取样孔，所述的电磁阀安装桶及取样筒另设控制电缆，且控制电缆另与电磁阀电气连接，所述的电磁阀安装桶末端另与卡箍连接，所述的取样筒前端设连接块，并通过连接块与卡箍连接，所述的真空取样孔处另设真空阀。

2.一种利用权利要求1所述的原位孔隙水采水柱的水样采集方法，其特征在于，所述的原位孔隙水采水柱的水样采集方法包括如下步骤：

第一步，采水器单元预处理，将采水器单元中的废水舱、样水舱内部抽成真空；

第二步，钻探，利用钻探设备及钻探头将采水器单元竖直插入到指定深度海床内；

第三步，深水采样，首先给与废水舱相连通的电磁阀通电，驱动电磁阀动作，并打开废水舱与采样口连通的导流管，使外部海水在外部海洋压力驱动下进入到废水舱内，然后利用电磁阀关闭废水舱与采样口连通的导流管；完成废水舱注水后，驱动电磁阀并打开样水舱与采样口连通的导流管，使外部海水在外部海洋压力驱动下进入到样水舱内，然后利用电磁阀关闭样水舱与采样口连通的导流管；

第四步，提升，完成样水仓采样后，将采水器单元从深海中提升至海面上即可，并在提升构成中，由平衡活塞维持废水舱与样水舱内样品水压力与深海环境压力平衡，所述的指定深度海床深度不低于4000米。