CN111351684A - 一种深海沉积物孔隙水原位采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种深海沉积物孔隙水原位采集装置，所述采集装置包括头部、取样短接、密封仓、控制单元、电磁阀和水压驱动阀，其中，所述密封仓包括电气控制仓、水压驱动控制仓和储水仓；所述取样短接使用多个高强度抗腐蚀金属材料纵向排列；所述控制单元通过电气控制所述密封仓；所述电磁阀控制所述水压驱动控制仓，再驱动所述取样短接内的所述水压驱动阀，实现对所述原位采集装置采水过程的全自动监控。

Description

一种深海沉积物孔隙水原位采集装置
技术领域
一种深海沉积物孔隙水原位采集装置，用于采集海底原位孔隙水，实施海底原位孔隙水的无污染采集，属于海底天然气水合物和海洋油气调查样本的采集装置的设计制造技术领域。
背景技术
海底沉积物孔隙水的原位采集及现场分析技术，可快速探测孔隙水中CH4、 H2S等气体和Cl－、SO42－等离子的异常及其分布特征，为天然气水合物和油气资源探查提供快速、高效的地球化学证据。但现有的海洋沉积物孔隙水采集技术主要是采集沉积物之后，再在实验室通过压榨、离心和真空过滤抽提等一些手段进行孔隙水的提取，这些方法都是在常规环境下进行的，在进行离心处理或者真空过滤的过程中，会导致孔隙水中的溶解气体逃逸或者消失，因此不能准确反映孔隙水的原始成分和信息。
发明内容
本发明是提供一种深海沉积物孔隙水原位采集装置，以实现准确、可靠获得深海沉积物孔隙水原位样品，是一种结构紧凑，操作简洁、可靠，并能够保真的取样装置。
本发明实施例提供了一种深海沉积物孔隙水原位采集装置，所述采集装置包括头部、取样短接、密封仓、控制单元、电磁阀和水压驱动阀，其中，所述密封仓包括电气控制仓、水压驱动控制仓和储水仓；所述取样短接使用多个高强度抗腐蚀金属材料纵向排列(可根据需要连接短节数量)；所述控制单元通过电气控制所述密封仓；所述电磁阀控制所述水压驱动控制仓，再驱动所述取样短接内的所述水压驱动阀，实现对所述原位采集装置采水过程的全自动监控。
可选的，所述头部包括吊杆、上护板、下护板、密封仓、配重块和安装座。
可选的，所述电气控制仓、所述水压驱动控制仓和所述储水仓在所述上护板、所述下护板和所述吊杆间均匀分布。
可选的，所述取样短接与所述安装座、所述取样短接之间以及所述取样短接与最下端锥头均由卡箍连接；所述装置取样短接内置样品仓、取样口、缓冲室、水压驱动阀I和水压驱动阀II。
可选的，所述水压驱动阀I和水压驱动阀II分别设置一个水压驱动口，所述水压驱动口分别与独立控制水压驱动通道密封连接，并连接到所述头部水压驱动控制仓，与所述电磁阀用通道连接。
本发明是提供一种深海沉积物孔隙水原位采集装置，所述装置在下海之前，通过取样口将取样仓和储水仓分别抽取真空后密封，防止大气污染，在海底贯入沉积物后开启水压控制仓的第一个电磁阀，水压通过水压驱动通道I，打开各个取样短接内的水压驱动阀I，孔隙水在海底巨大的静水压力差驱动下通过水压驱动阀I和储水仓通道自动灌入储水仓内，然后定时关闭电磁阀I，水压驱动阀I关闭，开启水压控制仓的电磁阀II，水压通过水压驱动通道II，打开各个取样短接内的水压驱动阀II，孔隙水在海底巨大的静水压力差驱动下通过水压驱动阀II，通过水样进入口，自动灌入样品仓内，完成孔隙水的自动采集。
附图说明
图1是本发明实施例提供的深海沉积物孔隙水原位采集装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的深海沉积物孔隙水原位采集装置的取样短接内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了方便描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明公开一种深海沉积物孔隙水原位采集装置，属于海底天然气水合物和海洋油气调查样本的采集设备的设计制造技术领域。该装置包括：头部和取样短接组成，头部由吊杆、上下护板、密封仓、配重块和安装座；取样短接与安装座、取样短接与取样短接以及取样短接与最下端锥头由卡箍连接。密封仓为三个，在头部上、下护板和吊杆间均匀分布，分别为电气控制仓、水压驱动控制仓和储水仓。取样短接内设两个水压驱动阀，分别控制储水仓口和水样进入口；两个水压驱动阀分别有独立控制通道与水压驱动控制仓连接。将深海沉积物孔隙水原位采集装置插入海底后，由电气控制系统给水压驱动控制仓内电磁阀信号，控制水压驱动阀开启、关闭，从而实现孔隙水原位采集。
需要说明的是，所述装置取样短接与安装座、取样短接与取样短接以及取样短接与最下端锥头由卡箍连接，取样短接。可串联至30节(最大采集深度 4000米海底下沉积物层9米)，300mm一个采集层。
下面以图为例，对本发明实施例进行详细说明。图1为本发明实施例提供的一种深海沉积物孔隙水原位采集装置的结构示意图。图2为本发明实施例提供的一种深海沉积物孔隙水原位采集装置的取样短接内部结构示意图。如图1 和图2所示，该孔隙水原位采集装置包括：
装置头部由吊杆3、上护板4、下护板8、电气控制仓1、水压驱动控制仓 16、储水仓2、配重块7和安装座9组成。
电气控制仓1、水压驱动控制仓16、储水仓2在头部吊杆3、上护板4、下护板8间均匀分布。
装置取样短接12与安装座9、取样短接12与取样短接12以及取样短接12 与最下端锥头13由连接卡箍11连接。
装置取样短接内置取样口17、水样进入口18、进水口19、复合过滤层20、水压驱动阀I27和水压驱动阀II22、水压驱动通道I25、水压驱动通道II25、连接储水仓通道24、样品仓29、缓冲室31和连接密封接头32组成。
继续参照图1和图2，该深海沉积物孔隙水原位采集装置的具体实施步骤如下：
步骤1、在深海沉积物孔隙水原位采集装置入水前，给电气控制仓内电池充电；将储水仓和取样短接的取样口17连接上真空泵，然后打开密封阀，将储水仓2和取样短接样品仓29抽到200Pa负压，变为真空状态(真空度为200Pa)，关闭密封阀。
步骤2、当勘探船到达预定地点时，安装上水密接插件，打开控制系统开关。将孔隙水原位采集装置与船上缆绳和释放装置连接放入海水，当孔隙水原位采集装置到达海底100米左右，打开释放装置，自由贯入海底沉积物中。
步骤3、待孔隙水原位采集装置贯入海底沉积物停止后，静止2分钟，打开电磁阀14，海底水压通过水压驱动通道I25进入水压驱动口I28，打开水压驱动阀I27，孔隙水经过复合过滤层20、进水口19和水压驱动阀I27内部通道，流入连接储水仓通道24，孔隙水进入储水仓2，静置2分钟后关闭电磁阀14，完成第一次取样。
步骤4、打开电磁阀15，海底水压通过水压驱动通道II23进入水压驱动口II21，打开水压驱动阀II22，孔隙水经过复合过滤层20、进水口19、水压驱动驱动阀II22活门和水样进入口18，孔隙水进入样品仓29，静置5分钟后关闭电磁阀15，完成第二次取样。
步骤4、将孔隙水原位采集装置回收到甲板上，将储水仓和取样短接的取样口17连接上样品转移装置，打开密封阀，孔隙水密封转移到样品瓶中，实现深海沉积物孔隙水原位采集。
可以看出，本发明是提供的深海沉积物孔隙水原位采集装置，在下海之前，通过取样口将取样仓和储水仓分别抽取真空后密封，防止大气污染，在海底贯入沉积物后开启水压控制仓的第一个电磁阀，水压通过水压驱动通道I，打开各个取样短接内的水压驱动阀I，孔隙水在海底巨大的静水压力差驱动下通过水压驱动阀I和储水仓通道自动灌入储水仓内，然后定时关闭电磁阀I，水压驱动阀I关闭，开启水压控制仓的电磁阀II，水压通过水压驱动通道II，打开各个取样短接内的水压驱动阀II，孔隙水在海底巨大的静水压力差驱动下通过水压驱动阀II，通过水样进入口，自动灌入样品仓内，完成孔隙水的自动采集。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种深海沉积物孔隙水原位采集装置，其特征在于，所述采集装置包括头部、取样短接、密封仓、控制单元、电磁阀和水压驱动阀，其中，所述密封仓内包括电气控制仓、水压驱动控制仓和储水仓；所述取样短接使用至少两个高强度抗腐蚀金属材料通过螺纹纵向排列连接；所述控制单元通过电气控制所述密封仓；所述电磁阀控制所述水压驱动控制仓，再驱动所述取样短接内的所述水压驱动阀，实现对所述原位采集装置采水过程的全自动监控。
2.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述头部包括吊杆、上护板、下护板、密封仓、配重块和安装座。
3.根据权利要求2所述的采集装置，其特征在于，所述电气控制仓、所述水压驱动控制仓和所述储水仓在所述上护板、所述下护板和所述吊杆间均匀分布。
4.根据权利要求2所述的采集装置，其特征在于，所述取样短接与所述安装座、所述取样短接之间以及所述取样短接与最下端锥头均由卡箍连接；所述装置取样短接内置样品仓、取样口、缓冲室、水压驱动阀I和水压驱动阀II。
5.根据权利要求4所述的采集装置，其特征在于，所述水压驱动阀I和水压驱动阀II分别设置一个水压驱动口，所述水压驱动口分别与独立控制水压驱动通道密封连接，并连接到所述头部水压驱动控制仓，与所述电磁阀用通道连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113804503A (zh) * 2021-09-26 2021-12-17 自然资源部第二海洋研究所 一种海底底质与水体定时取样系统及方法
US20230065786A1 (en) * 2021-09-02 2023-03-02 Qingdao University Of Science And Technology System for deep-sea planktonic microorganism in-situ concentration, temperature maintaining and pressure maintaining sampling

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