CN114062058A - 海底激发气体收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海底水合物的含量测定,特别是海底被激发后溢出气体进行收集的装置。包括转轴、以及固定在转轴上的数个循环转动箱体,循环转动箱体包括壳体,壳体内设有收集腔,且壳体的一侧设有开口;所述旋转转动箱体沿转轴的环形外表面均匀间隔设置,数个循环转动箱体通过底部对应的一侧侧边连接,循环转动箱体的开口分别朝向不同的方向,转轴位于数个循环转动箱体的相接处,转轴转动过程中带动循环转动箱体转动;每个循环转动箱体内均设有光学测距单元和电阻率单元,光学测距单元和电阻率单元与循环转动箱体的底部固定连接。其实现了对天然气水合物羽状流的连续收集,大大提高了收集结果的准确性,实现了对天然其水合物的二次分布的成分比率测定。
Description
技术领域
本发明涉及海底水合物的含量测定,特别是针对海底被激发后溢出气体进行收集的装置。
背景技术
对于天然气水合物的开发,社会现阶段已经逐渐走上正规,但是在首次开发天然气水合物时,套管旋入后,由于上覆土压力改变、孔压变化、温度变化、PH与盐度等变化,保持天然气水合物稳定的条件将不满足,从而使水合物分解呈游离气和水,如果存在合适的运移通道,游离气就会运移泄露到海水中形成羽状流,而含游离气的海水(冷泉)与周边海水在物理特性上也会存在差异。所以需要研发一种新的设备对水合物的二次分布进行收集和监测。
当对海底激发气体进行收集使,尤其气体量较大,而一般的气体收集装置自身容量有限,无法做到一次性的收集大量气体,导致收集的结构具有片产,且现有的收集装置无法在收集的同时兼顾成分比率测定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷,提出了一种海底气体收集装置,其实现了对天然气水合物羽状流的连续收集,大大提高了收集结果的准确性,并且实现了对天然其水合物的二次分布的成分比率测定。
本发明的技术方案是:一种海底激发气体收集装置,其中,包括转轴、以及固定在转轴上的数个循环转动箱体,循环转动箱体包括壳体,壳体内设有收集腔,且壳体的一侧设有开口;
所述旋转转动箱体沿转轴的环形外表面均匀间隔设置,数个循环转动箱体通过底部对应的一侧侧边连接,循环转动箱体的开口分别朝向不同的方向,所述转轴位于数个循环转动箱体的相接处,转轴转动过程中可以带动循环转动箱体转动;
每个循环转动箱体内均设有光学测距单元和电阻率单元,光学测距单元和电阻率单元与循环转动箱体的底部固定连接。
本发明中,所述转轴的外侧固定有两个循环转动箱体,两循环转动箱体通过底部对应的一侧侧边固定连接,两循环转动箱体的底部表面之间呈180°,两循环转动箱体的开口分别朝向不同的方向,当一循环转动箱体的开口向下时,另一循环转动箱体的开口向上。
所述转轴的外侧还可以固定有四个循环转动箱体,四个循环转动箱体通过底部对应的一侧侧边连接,相邻两循环转动箱体的底部表面之间呈90°。转轴的外侧还可以这是更多数量的循环转动箱体,并不限于上述的两个或者四个,只要偶数个即可。
所述光学测距单元包括激光发射模块和距离侧出模块,激光发射模块包括激光发射器,激光发射器位于循环转动箱体的底部表面;
所述激光发射器发射光,当发射光遇到海水界面后会进行反射,而遇到气体晶体时则无明显反射机理,然后根据距离侧出模块得到在某一时刻海水在箱体内的上升高度,通过上升高度即得出循环转动箱体内海水的占比。
所述电阻率单元包括两根与循环转动箱体的底部固定连接的电阻率探杆,电阻率探杆包括螺杆本体,螺杆本体包括数个螺旋电极模块,螺旋电极模块包括圆柱形模块主体和环绕在模块本体环形外侧的可移动的螺旋电极,模块主体内设有安装槽和连接孔,安装槽内设有连接螺旋电极的导线,连接孔内设有固定杆,螺旋主体与固定杆固定连接,螺旋电极模块沿探杆的轴向排列,从而形成探杆本体;
所述螺旋电极的螺距与模块主体等高,螺旋电极的顶端与模块主体固定连接;
所述模块主体的环形侧壁上设有沿轴向设置的滑动槽,电极传动固定件滑动设置在滑动槽内,各滑动槽内的电极传动固定件均与传动缆固定连接,在螺旋电极的二分之一螺距处以及螺旋电极的底部端点处均设有电极传动固定件,电极传动固定件与螺旋电极固定连接;
通过螺旋电极中部和底部的两个电极传动固定件的滑动,控制螺旋电极变形,形成一个闭合的环形电极,此时电阻率探杆进入测量模式。
还包括数据传输单元,数据传输单元分别与循环转动箱体、光学测距单元、电阻率单元电连接。
本发明的有益效果是:
(1)通过转轴和与转轴固定连接的数个循环转动箱体,在收集过程中,循环转动箱体自动翻转,实现了在一个收集周期内对天然气水合物羽状流的连续收集,大大提高了收集结果的准确性;
(2)通过电阻率单元和光学测距单元,可以协同确定气态、液态、固态晶体颗粒物的比率,对数据进行反演,即可得出该层位天然气水合物的二次分布后的赋存状态与分布特征。
附图说明
图1是本发明的第一种立体结构示意图;
图2是本发明的第二种立体结构示意图;
图3是电阻率探杆的结构示意图;
图4是螺旋电极模块未工作时的结构示意图;
图5是螺旋电极模块处于工作状态时的结构示意图。
图中:1循环转动箱体;2转轴;3壳体;4光学测距单元;5电阻率单元;6电阻率探杆;7螺旋电极模块;701模块主体;702螺旋电极;703滑动槽;704电极传动固定件;705传动缆;706环形电极。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
实施例1
本发明所述的海底激发气体收集装置包括转轴2、以及固定在转轴2上的数个循环转动箱体1,循环转动箱体1包括壳体3,壳体3内设有收集腔,且壳体3的一侧设有开口,天然气水合物的羽状流通过开口进入壳体内。本实施例中,转轴3上固定有两个循环转动箱体1,两循环转动箱体1通过底部对应的一侧侧边连接。两循环转动箱体1的底部表面之间呈180°,两循环转动箱体的开口分别朝向不同的方向,即当一循环转动箱体的开口向下时,另一循环转动箱体的开口向上。当循环转动箱体7转动至最底部时,循环转动箱体7呈倒扣状,能够有效地使气体天然气水合物在进入箱体收集的过程中凝结为固态或液态。
转轴2位于两循环转动箱体的连接处,转轴2转动过程中可以带动循环转动箱体1转动。转轴2转动过程中,可以保证其中的一个循环转动箱体1翻转到一定位置释放收集的物质后,另一个循环转动箱体作为补充进行下一个阶段的收集任务,以此达到不间歇收集的目的。
在某一特殊情况即某一层位激发出的气态天然气水合物的体积大于循环转动箱体1内的气体容纳体积,此时上升进入箱体内的气体对循环转动箱体产生向上的浮力,当箱体内的气体不断增加时浮力也相应的增大。可以通过计算箱体内气体充满时产生的浮力大小,从而对应设定循环转动箱体的重量,以保证循环转动箱体内充满气体后,由于浮力大于重力而进行自动翻转。
每个循环转动箱体内均设有光学测距单元4和电阻率单元5。光学测距单元4包括激光发射模块和距离侧出模块,激光发射模块包括激光发射器,激光发射器位于循环转动箱体的底部表面。激光发射器发出一道发射光,当发射光遇到海水界面后会进行发射,而遇到气体晶体时则无明显发射机理,然后根据距离侧出模块即可得到在某一时刻海水在箱体内的上升高度,通过上升高度即可得出海水的占比。
电阻率单元5位于循环转动箱体内,本实施例中,电阻率单元包括两根与循环转动箱体1的底部固定连接的电阻率探杆6。电阻率探杆6包括螺杆本体,螺杆本体包括数个螺旋电极模块7,螺旋电极模块7包括圆柱形模块主体701和环绕在模块本体环形外侧的可移动螺旋电极702,模块主体701内设有安装槽和连接孔,安装槽内设有连接螺旋电极的导线,连接孔内设有固定杆,螺旋主体与固定杆固定连接,螺旋电极模块沿探杆的轴向排列,从而形成探杆本体。螺旋电极702的螺距与模块主体701等高,即每一螺旋电极绕模块主体的环形外侧一整圈,螺旋电极702的顶端与模块主体701固定连接。模块主体701的环形侧壁上设有沿轴向设置的滑动槽703,电极传动固定件704滑动设置在滑动槽703内,各滑动槽703内的电极传动固定件704均与传动缆705固定连接,在传动缆705的带动下,电极传动固定件704可以在滑动槽703内上下滑动。在螺旋电极的二分之一螺距处以及螺旋电极的底部端点处均设有电极传动固定件703,电极传动固定件703与螺旋电极702固定连接。通过螺旋电极中部和底部的两个电极传动固定件703的滑动,控制螺旋电极702变形,形成一个闭合的环形电极706,此时电阻率探杆进入测量模式。
由于固态颗粒物与气态颗粒物的电阻率差异较大,且电阻率与电导率互为负倒数,因此该电阻率探杆采用斯伦贝谢电极法测量电阻率后通过反演即可得到固态颗粒物与液态颗粒物之间的比例。通过电阻率探杆检测天然气水合物的赋存状态与收集物质的区别,再综合光学测距单元所测结果综合对比,可以得到在某一时刻气相、液相与固相三者的物质占比,进而分析被激发层的储层水合物分布赋存特征。
本发明还包括数据传输单元,数据传输单元分别与循环转动箱体、光学测距单元、电阻率单元电连接。
在整个收集周期开始之前,首先通过转轴2控制循环转动箱体1进行几个回合的翻转,清空原本留存于循环转动箱体1内的气体。随后控制转轴2,使循环转动箱体1转动至相应的收集位置,此时一个循环转动箱体的开口朝向正下方,处于收集工位,另一个循环转动箱体的开口朝向正上方,处于替补工位。
气体收集周期开始后,由热激发装置激发出的天然气水合物呈羽状流溢出,羽状流进入循环转动箱体1内,由于气态天然气水合物本身的性质,这些物质凝结成液态或固态颗粒附着于循环转动箱体1的内表面。随着天然气水合物量的不断累计,循环转动箱体1所受的浮力不断增大,当浮力大于箱体重力后,在浮力的作用下,循环转动箱体1将绕转轴2进行快速翻转,将充满气体的循环转动箱体1置于上方,而原本处于替补工位的循环转动箱体转动至收集工位,继续进行收集。之后重复上述动作,直至气体收集周期结束。在整个过程中,每一次翻转都会被数据传输单元记录并最终累计。
气体收集周期结束后,此时电阻率单元和光学测距单元工作,电阻率单元和光学测距单元共同确定气态、液态、固态晶体颗粒物的比率,进而将数据反馈至数据传输单元。对数据进行反演,可以得出该层位天然气水合物的二次分布后的赋存状态与分布特征。
实施例2
与实施例1不同的是,转轴2的外侧固定有四个循环转动箱体1,四个循环转动箱体1沿转轴2的环形外面均匀间隔设置,四个循环转动箱体1通过底部对应的一侧侧边连接,转轴2设置在四个循环转动箱体的相交处,相邻两循环转动箱体1的底部表面之间呈90°。
转轴2的外侧还可以这是更多数量的循环转动箱体1,并不限于本发明中所述的两个或者四个,只要设置偶数个循环转动箱体即可。
其他同实施例1。
以上对本发明所提供的海底激发气体收集装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种海底激发气体收集装置,其特征在于:包括转轴(2)、以及固定在转轴(2)上的数个循环转动箱体(1),循环转动箱体(1)包括壳体(3),壳体(3)内设有收集腔,且壳体(3)的一侧设有开口;
所述旋转转动箱体(1)沿转轴(2)的环形外表面均匀间隔设置,数个循环转动箱体(1)通过底部对应的一侧侧边连接,循环转动箱体的开口分别朝向不同的方向,所述转轴(2)位于数个循环转动箱体的相接处,转轴(2)转动过程中带动循环转动箱体(1)转动;
每个循环转动箱体内均设有光学测距单元(4)和电阻率单元(5),光学测距单元(4)和电阻率单元与循环转动箱体的底部固定连接。
2.根据权利要求1所述的海底激发气体收集装置,其特征在于:所述转轴(2)的外侧固定有两个循环转动箱体(1),两循环转动箱体(1)通过底部对应的一侧侧边固定连接,两循环转动箱体(1)的底部表面之间呈180°,两循环转动箱体的开口分别朝向不同的方向,当一循环转动箱体的开口向下时,另一循环转动箱体的开口向上。
3.根据权利要求1所述的海底激发气体收集装置,其特征在于:所述转轴(2)的外侧还可以固定有四个循环转动箱体(1),四个循环转动箱体(1)通过底部对应的一侧侧边连接,相邻两循环转动箱体的底部表面之间呈90°。
4.根据权利要求1所述的海底激发气体收集装置,其特征在于:所述光学测距单元(4)包括激光发射模块和距离侧出模块,激光发射模块包括激光发射器,激光发射器位于循环转动箱体的底部表面;
所述激光发射器发射光,当发射光遇到海水界面后会进行反射,而遇到气体晶体时无明显反射机理,然后根据距离侧出模块得到在某一时刻海水在箱体内的上升高度,通过上升高度得出循环转动箱体内海水的占比。
5.根据权利要求1所述的海底激发气体收集装置,其特征在于:所述电阻率单元包括两根与循环转动箱体(1)的底部固定连接的电阻率探杆(6),电阻率探杆(6)包括螺杆本体,螺杆本体包括数个螺旋电极模块(7),螺旋电极模块(7)包括圆柱形模块主体(701)和环绕在模块本体环形外侧的可移动的螺旋电极(702),模块主体(701)内设有安装槽和连接孔,安装槽内设有连接螺旋电极的导线,连接孔内设有固定杆,螺旋主体与固定杆固定连接,螺旋电极模块沿探杆的轴向排列,从而形成探杆本体;
所述螺旋电极(702)的螺距与模块主体(701)等高,螺旋电极(702)的顶端与模块主体(701)固定连接;
所述模块主体(701)的环形侧壁上设有沿轴向设置的滑动槽(703),电极传动固定件(704)滑动设置在滑动槽(703)内,各滑动槽(703)内的电极传动固定件(704)均与传动缆(705)固定连接,在螺旋电极的二分之一螺距处以及螺旋电极的底部端点处均设有电极传动固定件(703),电极传动固定件(703)与螺旋电极(702)固定连接;
通过螺旋电极中部和底部的两个电极传动固定件(703)的滑动,控制螺旋电极(702)变形,形成一个闭合的环形电极(706),此时电阻率探杆进入测量模式。
6.根据权利要求1所述的海底激发气体收集装置,其特征在于:还包括数据传输单元,数据传输单元分别与循环转动箱体、光学测距单元、电阻率单元电连接。
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