CN110631870A - 一种适用海底游离气的取气装置及取气方法 - Google Patents

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李吉鹏
黄欣
陈浙春
李兴强
朱怀平
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Abstract

本发明提供一种适用海底游离气的取气装置及取气方法，取气装置包括：聚气罩、集气罐、集气瓶、第一电磁阀、第二电磁阀以及潜水泵，其中，所述聚气罩的上端与所述集气罐的下端连通；并且所述集气罐的上端通过管路与所述集气瓶连通，所述集气瓶到集气罐的上端之间的第一管路上依次设置有潜水泵以及第二电磁阀，并且所述潜水泵与第二电磁阀之间的第一管路与集气罐的下端通过第二管路连通，且第二管路上设置有第一电磁阀。本发明可以完成海底监控，搅拌沉积物捕集弱吸附在沉积物上的气体，排水取气收集气样，再将气样通过潜水泵抽到海面的工作平台进行采集气体的一系列过程；操作简单、方便实用。

Description

一种适用海底游离气的取气装置及取气方法
技术领域
本发明涉及油气勘探领域，特别涉及一种适用海底游离气(或海底沉积物弱吸附气)的取气装置及取气方法。
背景技术
在海洋油气化探中，海底沉积物游离气(海底气)分析指标是指示海洋下伏油气藏的直接指标。然而，由于海底的压力大，在地壳深部垂向运移的烃类气体大量富存海底沉积物中，这些气体随着不断增加或压力的变化，不时地脱离海底沉积物由海底散失到海面的大气中，因此，一般取气工具无法直接在深海中采集海底沉积物表层的吸附气及游离出的气体。
通常，在海洋中采集沉积物的游离气时，一般采用重力活塞取样筒直接将海底沉积物取到作业平台上，将沉积物取出放入顶空容器中密封，当达到气游平衡后，抽取容器顶空上的气体进行分析。然而，这种取气的方法有一定的缺点，当海底沉积物取到海平面上时，沉积物表层弱吸附的气体由于条件的变化早已散失，由于失去了沉积物表面弱吸附的游离气从而影响取气的真实效果。同时采集不同深度的海底水样也存在溶解气的散失情况，目前需要解决海底游离气的一种取样装置，提取原始样品的真实信息是研究人员多年思考的问题。
有鉴于此，为了采集这些海底沉积物中游离的气体，本发明的发明人设计出一种适用海底游离气的取气装置及取气方法，通过这种装置及方法可以将沉积物中游离气聚集并采集到海面的科考船上，同时也可采集不同深度的海水样品进行科学研究。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用海底游离气的取气装置及取气方法，该装置及方法可以完成海底监控，搅拌沉积物捕集弱吸附在沉积物上的气体，排水取气收集气样，再将气样通过潜水泵抽到海面的工作平台进行采集气体的一系列过程；操作简单、方便实用。
为达到上述目的，本发明提供一种适用海底游离气的取气装置，其包括：聚气罩、集气罐、集气瓶、第一电磁阀、第二电磁阀以及潜水泵，其中，所述聚气罩的上端与所述集气罐的下端连通；并且所述集气罐的上端通过管路与所述集气瓶连通，所述集气瓶到集气罐的上端之间的第一管路上依次设置有潜水泵以及第二电磁阀，并且所述潜水泵与第二电磁阀之间的第一管路与集气罐的下端通过第二管路连通，且第二管路上设置有第一电磁阀。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述聚气罩的罩体内部设置有搅拌器。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述搅拌器具有至少两个叶片。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述聚气罩的罩体内侧设置有摄像头。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述聚气罩呈锥形。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述聚气罩上设置有配重体。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述集气瓶设置在操作平台上。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述操作平台为船。
所述的适用海底游离气的取气装置，其中，所述集气罐是一种气液分离的装置。
本发明还提供一种利用上述的适用海底游离气的取气装置实施的取气方法，其包括以下步骤：
(1)在地面上将取气装置的各部件依次连接、安装完毕：
(2)通过钢丝电缆将集气罐及聚气罩沉入海底；
(3)在下沉过程中，打开第一电磁阀并关闭第二电磁阀，到达海底后，搅拌器进行搅动使吸附在沉积物表面的弱吸附态的气体脱离沉积物游离到聚气罩顶部，并通过潜水泵抽取海水并根据海底摄像头观察采集沉积物中游离气并聚集在集气罐中；
(4)采集到预定体积的气体后，关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，通过潜水泵将沉积物中游离气抽取到放置集气瓶的操作平台上，通过排水取气法将气体样品保存在集气瓶中，集气瓶密封倒置存放，以备进行下一步的气相色谱分析。
综上所述，本发明的有益效果是：通过对海底游离气进行采集，采取将先搅拌释放，后收拢聚集、抽吸和平台采集保存四个过程，使所取的沉积物游离气(或海底气)真实可靠，真实反映地海底中游离气的气体组分信息，可以更好地为实验室真实原始气体样品，为科学研究提供真实有效的检测数据。另外，该设备设计了摄像头、搅拌器和聚气罩、集气罐等，进行海底摄像、采集不同深度的水样和气样操作非常方便，特别适用于海洋、湖泊采集不同深度的水样和沉积物气体样品。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为根据本发明的一种适用海底游离气的取气装置的结构示意图。
附图标记说明：1、操作平台；2、潜水泵；3、第二电磁阀；4、集气罐；5、聚气罩；6、第一电磁阀；7、配重体；8、摄像头；9、搅拌器。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，其为根据本发明的一种适用海底游离气的取气装置的结构示意图。本发明提供一种适用海底游离气的取气装置，其主要包括：聚气罩5、搅拌器9、集气罐4、潜水泵2以及集气瓶(图中未示出)。
其中，所述聚气罩5呈锥形，其广口的一端朝下，且收口的一端朝上并与集气罐4的下端连通。所述聚气罩5用于在取气站位的海底沉积物上面对游离出的气体进行气体聚集，广口的气罩起到捕获气泡的作用。此外，所述聚气罩5的罩体内侧设置有摄像头8，通过采用水下摄影实现直观地取气。所述聚气罩5的罩体内部还设置有搅拌器9，所述搅拌器9具有至少两个叶片，其用于搅动海水，使沉积物表面弱吸附的游离气泡脱离沉积物进入广口的聚气罩5中。为了使得聚气罩5能够顺利下沉到海底，聚气罩5上还设置有配重体7，优选为配重铅块。该配重体7可包围所述聚气罩5设置，例如设置在聚气罩5的外侧上方，由此保证聚气罩5的广口是敞开的，摄像头8和搅拌器9的工作不会受到干涉或其他不良影响。
所述集气罐4的上端通过管路与操作平台1中的集气瓶连接，所述集气瓶是用于密封储存气体样品的容器。其中，所述操作平台1可以是船或类似装置。所述集气罐4是一种气液分离的装置。根据研究人员的需要，既可以顺利取出气体，也可以取出同一位置的海水样品。
所述操作平台1上的集气瓶与所述集气罐4之间通过管路连接。具体地，所述集气瓶到集气罐4的上端之间的第一管路上依次设置有潜水泵2以及第二电磁阀3，并且所述潜水泵2与第二电磁阀3之间的第一管路与集气罐4的下端通过第二管路连通，且第二管路上设置有第一电磁阀6。
所述潜水泵2可通过抽吸将海底的集气罐(也可称为气液分离罐)中的沉积物游离气和同等深度的海水样品顺利抽到海面的操作平台1的集气瓶中，为研究人员分析海底的油气资源提供研究资料。
本发明还提供一种适用海底游离气的取气方法，其主要包括以下步骤：
(1)在地面上将取气装置的各部件依次连接、安装完毕：
(2)通过钢丝电缆将集气罐4及聚气罩5等设备沉入海底；
(3)在下沉过程中，打开第一电磁阀6并关闭第二电磁阀3，通过摄像头8观察海底的动态，到达海底后，搅拌器9可以搅动使吸附在沉积物表面的弱吸附态的气体脱离沉积物游离到聚气罩5顶部，并通过潜水泵2抽取海水并根据海底摄像头8观察采集沉积物中游离气并聚集在集气罐4中；其中，集气罐4可将聚气罩中的气体转移到集气罐顶部，这时可以利用集气罐采集同一站位的气样和水样。
(4)采集到预定体积的气体后，关闭第一电磁阀6，打开第二电磁阀3，通过潜水泵2将沉积物中游离气抽取到操作平台1上，通过排水取气法将气体样品保存在集气瓶中，集气瓶密封倒置存放，以备进行下一步的气相色谱分析。
由此可见，海底游离气取气装置及取气方法用于沉入海底取气(或取水)的目的层进行气体富集，同时聚气罩起着将分散的气泡聚集作用。当打开第一电磁阀6并关闭第二电磁阀3时，可将海底水抽到操作平台取水样的同时聚集在聚气罩中的海底气被转移到了集气罐的顶部。当取集气罐的气样时，关闭第一电磁阀6并打开第二电磁阀3，这时被富集的气体就会被吸到操作平台用排水取气法将气样采集到集气瓶中密封保存，进行实验室的烃类和非烃类组分含量的检测。由此可见，电磁阀(3、6)的切换可以方便采集集气罐中的气样和水样，而潜水泵2是将水底样品通过管路顺利地吸到操作平台供科研人员方便取样。
综上所述，本发明的有益效果是：通过对海底游离气进行采集，采取将先搅拌释放，后收拢聚集、抽吸和平台采集保存四个过程，使所取的沉积物游离气(或海底气)真实可靠，真实反映地海底中游离气的气体组分信息，可以更好地为实验室真实原始气体样品，为科学研究提供真实有效的检测数据。另外，该设备设计了摄像头、搅拌器和聚气罩、集气罐等，进行海底摄像、采集不同深度的水样和气样操作非常方便，特别适用于海洋、湖泊采集不同深度的水样和沉积物气体样品。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种适用海底游离气的取气装置，其特征在于，包括：聚气罩、集气罐、集气瓶、第一电磁阀、第二电磁阀以及潜水泵，其中，所述聚气罩的上端与所述集气罐的下端连通；并且所述集气罐的上端通过管路与所述集气瓶连通，所述集气瓶到集气罐的上端之间的第一管路上依次设置有潜水泵以及第二电磁阀，并且所述潜水泵与第二电磁阀之间的第一管路与集气罐的下端通过第二管路连通，且第二管路上设置有第一电磁阀。
2.根据权利要求1所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述聚气罩的罩体内部设置有搅拌器。
3.根据权利要求2所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述搅拌器具有至少两个叶片。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述聚气罩的罩体内侧设置有摄像头。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述聚气罩呈锥形。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述聚气罩上设置有配重体。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述集气瓶设置在操作平台上。
8.根据权利要求7所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述操作平台为船。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的适用海底游离气的取气装置，其特征在于，所述集气罐是一种气液分离的装置。
10.一种利用根据权利要求2至9中任一项所述的适用海底游离气的取气装置实施的取气方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在地面上将取气装置的各部件依次连接、安装完毕：
(2)通过钢丝电缆将集气罐及聚气罩沉入海底；
(3)在下沉过程中，打开第一电磁阀并关闭第二电磁阀，到达海底后，搅拌器进行搅动使吸附在沉积物表面的弱吸附态的气体脱离沉积物游离到聚气罩顶部，并通过潜水泵抽取海水并根据海底摄像头观察采集沉积物中游离气并聚集在集气罐中；
(4)采集到预定体积的气体后，关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，通过潜水泵将沉积物中游离气抽取到放置集气瓶的操作平台上，通过排水取气法将气体样品保存在集气瓶中，集气瓶密封倒置存放，以备进行下一步的气相色谱分析。
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