CN112945631B - 一种用于深海孔隙水的保压转移装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海洋工程装备技术领域，涉及一种用于深海孔隙水的保压转移装置。包括样品导管，样品导管一端连接第一三通阀，第一三通阀的其余两个通路分别通过管路连接取样插板和转移筒；转移筒包括转移筒筒体，转移筒筒体顶端设有上端盖，上端盖上开有通孔，通孔内设有连接头，转接头与增压系统相连；转移筒筒体内设有活塞，转移筒筒体底端通过连接头与管路相连；样品导管另一端连接第二三通阀，第二三通阀的其余两个通路分别通过管路连接培养釜和储水区。本发明可以将孔隙水的高分辨率保真取样技术获得的孔隙水样品无损化转移，对继而开展高保真样品的多样化利用，进行物质循环数值模型研究以及矿物、生物群落系统等研究有着重要作用。

Description

一种用于深海孔隙水的保压转移装置
技术领域
本发明涉及海洋工程装备技术领域，涉及一种用于深海孔隙水的保压转移装置。
背景技术
海水-沉积物界面的甲烷渗漏可以作为勘探天然气水合物时的重要依据，目前是海洋环境变化的国际研究热点。但是目前相关的保真取样、测试技术和地质环境系统演化研究相对薄弱，对于深海的样品难以进行采集。开发海底保真采样系统及保压转移系统，从多学科角度研究甲烷渗漏及其对海洋环境的影响及机理，是国家能源和环境重大战略的迫切需求。
赋存于海底松散或半松散沉积物之间孔隙中的水，称之为孔隙水，对海底沉积物孔隙水的原位采集及现场分析，是在深海海域快速、高效探查天然气水合物(可燃冰)等资源的有效手段。
在天然气水合物成藏区，由于地下环境中普遍存在压力、温度、浓度和组分上的差异，烃类物质将从深部动态运移至表层，使得浅表层沉积物、孔隙水和底层水等介质中的地球化学特征发生变化，形成地球化学异常。其中海水-沉积物界面的甲烷渗漏、pH值、氧化还原电位和各种化学组成变化是天然气水合物勘探和海洋环境变化的重要依据，但相关的保真取样、测试技术和地质环境系统演化研究相对薄弱。
水-沉积物界面的所有反应都是在一定水深和氧化还原环境，而且是在有机质和微生物的直接或间接参与下进行的，因此，要研究水-沉积物界面的地球化学过程，就必须有原位保真采样及配套的转移、测试技术，将样品保真储存至测试阶段。目前国内外保压岩芯转移系统主要应用于天然气水合物样品，且普遍用于长岩芯(>3米)的转移，目前针对孔隙水系统的保真转移设备还很缺乏。
通过孔隙水的高分辨率保真取样技术获得的孔隙水样品，需要通过开发保真样品的无损转移，因此，设计一套用于深海孔隙水的保压转移装置，对继而开展高保真样品的多样化利用，进行物质循环数值模型研究以及矿物、生物群落系统等研究有着重要作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于深海孔隙水的保压转移装置。
为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：
提供一种用于深海孔隙水的保压转移装置，包括孔隙水样品收集装置，增压系统，转移筒和培养釜；
孔隙水样品收集装置包括支撑架和样品导管，样品导管呈盘型环绕于支撑架上，样品导管一端连接第一三通阀，第一三通阀的其余两个通路分别通过管路连接取样插板和转移筒；取样插板用于孔隙水样品的采集；转移筒包括转移筒筒体，转移筒筒体顶端设有上端盖，上端盖上开有通孔，通孔内设有连接头，转接头与增压系统相连；转移筒筒体内设有活塞，转移筒筒体底端通过连接头与管路相连，转移筒内部注有去离子水；
样品导管另一端连接第二三通阀，第二三通阀的其余两个通路分别通过管路连接培养釜和储水区；培养釜包括培养釜筒体，培养釜筒体一端设有上端盖，另一端通过转接头与管路相连，活塞放置于培养釜内；储水区用于收集置换出来的去离子水。
作为一种改进，转移筒筒体与上端盖通过螺纹连接。
作为一种改进，孔隙水样品收集装置，增压系统，转移筒和培养釜集成于同一工作台上。
本发明的工作原理如下：
取样插板用于孔隙水样品的采集，三通阀导通取样插板与孔隙水样品收集装置的样品导管之间的通路，采集后的孔隙水样品通过三通阀进入到孔隙水样品收集装置的样品导管；三通阀导通孔隙水样品收集装置的样品导管与储水区之间的管路，导管内部的去离子水进入储水区；关闭所有三通阀。三通阀导通增压系统与样品导管通路，增压系统用于提供压力，给增压系统水箱中的去离子水增压，增压后的去离子水推动转移筒内的活塞前进。活塞推动筒内的去离子水进入管路，推动孔隙水样品收集装置的样品导管中的孔隙水样品；三通阀导通孔隙水样品收集装置的样品导管与培养釜之间的管路，孔隙水样品进入培养釜筒体内部，推动培养釜内的活塞，排出培养釜内部的置换介质，关闭所有三通阀，完成一次保压转移操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
目前针对孔隙水系统的保真转移设备还很匮乏，本装置可以将孔隙水的高分辨率保真取样技术获得的孔隙水样品无损化转移，对继而开展高保真样品的多样化利用，进行物质循环数值模型研究以及矿物、生物群落系统等研究有着重要作用。
附图说明
图1是本发明提供的装置转移前的结构示意图。
图2是本发明提供的装置转移后的结构示意图。
图3是本发明提供的孔隙水样品收集装置的结构示意图。
图4是本发明提供的转移筒的结构示意图。
图5是本发明提供的培养釜的结构示意图。
图6是本发明提供的装置整体的结构示意图。
图中：1—转移筒；1-1—螺母；1-2—卡套；1-3—连接头；1-4—上端盖；1-5—转移筒筒体；1-6—活塞；1-7—连接头；1-8—卡套；1-9—螺母；2—孔隙水样品收集装置；2-1—支撑架；2-2—样品导管；3—管路；4—增压系统；5—培养釜；5-1—上端盖；5-2—培养釜筒体；5-3—活塞；5-4—转接头；5-5—卡套；5-6—螺母；6-1—第一三通阀；6-2-第二三通阀；7—储水区；8—取样插板。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。
如图1，图2，图6所示，一种用于深海孔隙水的保压转移装置，整体结构包括转移筒1，孔隙水样品收集装置2、管路3、增压系统4、培养釜5、三通阀6、储水区7及取样插板8。
孔隙水样品收集装置2包括样品导管，样品导管2-2一端连接第一三通阀6-1，第一三通阀6-1的其余两个通路分别通过管路3连接取样插板8和转移筒1。取样插板8用于孔隙水样品的采集。转移筒1包括转移筒筒体1-5，转移筒筒体1-5顶端设有上端盖1-4，上端盖1-4上开有通孔，通孔内设有连接头1-3，转接头1-3与增压系统4相连。转移筒筒体1-5内设有活塞1-6，转移筒筒体1-5底端通过连接头1-7与管路3相连，转移筒1内部注有去离子水。
样品导管2-2另一端连接第二三通阀6-2，第二三通阀6-2的其余两个通路分别通过管路连接培养釜5和储水区7。所述培养釜5包括培养釜筒体5-2，培养釜筒体5-2一端设有上端盖5-1，另一端通过转接头5-4与管路3相连，活塞5-3放置于培养釜5内。所述储水区7用于收集置换出来的去离子水。
如图3所示，为孔隙水样品收集装置的结构示意图。孔隙水样品收集装置2包括支撑架2-1和样品导管2-2，样品导管2-2盘型环绕于支撑架2-1上，取样插板8插入沉积物中进行孔隙水取样，获得的孔隙水样品从取样插板8中转移到孔隙水样品收集装置2的样品导管2-2中。
如图4所示，为转移筒的结构示意图。转移筒1包括螺母1-1、卡套1-2、连接头1-3、上端盖1-4、转移筒筒体1-5、活塞1-6、连接头1-7、卡套1-8、螺母1-9。上端盖1-4与转移筒筒体1-5采用螺纹连接，用于端面的密封作用，转移筒筒体1-5下端与上端盖1-4上通过螺纹连接安装有连接头1-7，用于管路3的连接。活塞1-6放置于转移筒1内，活塞1-6可以进行两个筒室的保压密封，转移筒1内部注有去离子水。
如图5所示，为培养斧的结构示意图。培养斧5包括上端盖5-1、培养釜筒体5-2、活塞5-3、转接头5-4、卡套5-5、螺母5-6。上端盖5-1用于端面的密封作用，培养釜筒体5-2下端与上端盖5-1上安装有连接头5-4，用于管路3的连接。活塞5-3放置于培养斧5内，活塞5-3可以进行两个筒室的保压密封，转移筒5内部注有置换介质。
本发明的工作过程为：
取样插板8用于孔隙水样品的采集，三通阀6-1、6-2导通取样插板8与孔隙水样品收集装置2的样品导管2-2之间的通路，采集后的孔隙水样品通过三通阀6进入到孔隙水样品收集装置2的样品导管2-2。第三通阀6-2导通孔隙水样品收集装置2的样品导管2-2与储水区7之间的管路，导管内部的去离子水进入储水区7；关闭所有三通阀6-1、6-2。第一三通阀6-1导通增压系统4与样品导管2-2通路，增压系统4用于提供压力，给增压系统4水箱中的去离子水增压，增压后的去离子水推动转移筒1内的活塞1-6前进。活塞1-6推动筒内的去离子水进入管路，推动孔隙水样品收集装置2的样品导管2-2中的孔隙水样品；第二三通阀6-2导通孔隙水样品收集装置2的样品导管2-2与培养釜5之间的管路，孔隙水样品进入培养釜5筒体内部，推动培养釜5内的活塞5-3，排出培养釜5内部的置换介质，关闭所有三通阀6-1、6-2，完成一次保压转移操作。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于深海孔隙水的保压转移装置，其特征在于，包括孔隙水样品收集装置，增压系统，转移筒和培养釜；
所述孔隙水样品收集装置包括样品导管，样品导管一端连接第一三通阀，第一三通阀的其余两个通路分别通过管路连接取样插板和转移筒；所述取样插板用于孔隙水样品的采集；所述转移筒包括转移筒筒体，转移筒筒体顶端设有上端盖，上端盖上开有通孔，通孔内设有连接头，转接头与增压系统相连；转移筒筒体内设有活塞，转移筒筒体底端通过连接头与管路相连，转移筒内部注有去离子水；
所述样品导管另一端连接第二三通阀，第二三通阀的其余两个通路分别通过管路连接培养釜和储水区；所述培养釜包括培养釜筒体，培养釜筒体一端设有上端盖，另一端通过转接头与管路相连，活塞放置于培养釜内；所述储水区用于收集置换出来的去离子水；
第一三通阀导通取样插板与样品导管之间的通路，取样插板采集的孔隙水样品通过第一三通阀进入到样品导管；第二三通阀导通样品导管与储水区之间的管路，样品导管内部的去离子水进入储水区，关闭所有三通阀；第一三通阀导通增压系统与样品导管的通路，增压系统用于提供压力给水箱中的去离子水增压，增压后的去离子水推动转移筒内的活塞前进；活塞推动筒内的去离子水进入管路，推动样品导管中的孔隙水样品；第二三通阀导通样品导管与培养釜之间的管路，孔隙水样品进入培养釜筒体内部，推动培养釜内的活塞以排出培养釜内部的置换介质；关闭所有三通阀，完成一次保压转移操作。
2.根据权利要求1中所述的一种用于深海孔隙水的保压转移装置，其特征在于，所述孔隙水样品收集装置还包括支撑架，样品导管呈盘型环绕于支撑架上。
3.根据权利要求1中所述的一种用于深海孔隙水的保压转移装置，其特征在于，所述转移筒筒体与上端盖通过螺纹连接。
4.根据权利要求1中所述的一种用于深海孔隙水的保压转移装置，其特征在于，所述孔隙水样品收集装置，增压系统，转移筒和培养釜集成于同一工作台上。
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