CN114441242A - 一种集气瓶及其使用方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地热地球化学勘探、近地表油气地球化学勘探领域，具体涉及一种集气瓶及其使用方法和应用。集气瓶包括：主体瓶身；瓶口；气体进口；注气口；气泵抽气口。本发明通过进气处的吸附剂对地下壤中气进行干燥过滤，去除不需要的杂质气体及干扰气体。通过气泵将瓶内保持负压，可加速将地下土壤中的游离态、弱吸附态的气体提取。同时瓶内减少体积使瓶内正压，可保证注射器抽取气体时完全获得气体样品，减少干扰。此集气瓶确保了对地热伴生气的收集，并降低误差，精准获得目标组份，获得真实有效的数据提供了保障。
Description
技术领域
本发明属于地热地球化学勘探、近地表油气地球化学勘探领域，更具体地，涉及一种集气瓶及其使用方法和应用。
背景技术
我国是世界上地热资源储量较大的国家之一，尤其是中低温地热资源，广泛分布于我国东南沿海、西南地区、胶东半岛、辽东半岛和大面积分布的沉积盆地。目前，国内外地热地球化学探测主要集在中浅层地热能资源。现有的地球化学探测技术在华南火成岩区深层地热系统中应用存在如下难题：地形复杂，植被茂密，地表化探采样难；地热构造复杂、埋深大，地表热信息弱；华南地区人口密集，经济活跃带人文干扰大。地球化学探测技术的关键在于采样技术要能找到含热信息的样品并加以保真保存，测试技术要能提取出样品中所含下伏地热系统的热信息。
火成岩地热系统常伴生汞、氢、氦、二氧化碳等气体，气体具有很强的运移至地表能力，是动态的、稳定的，且有别于大气组分，具有一定的抗干扰能力，也容易采集，是探测火成岩深层地热资源的重点突破指标。但目前对气体的采集没有现成的产品，如何将壤中气体有效的采集，成了近年来大家关心解决的问题。目前对于游离态的烃类气体，主要采用打钻到地表下一定深度，通过从钻具内特定管道抽取，从而获得地下游离态烃类气体并进行检测。但对于氦、二氧化碳等吸附态的气体，目前主要采用饱和盐水浸泡、负压解析等方法进行获得，但没有去除干扰。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种原位地热伴生气的集气瓶，针对火成岩地热系统伴生气进行采集、去除干扰、确保收集的气体组份减少散失，降低误差，从而提高检测精度获得准确的气体组份有效数据，获得真实有效的目标气体组份数据，为地热勘探助力。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种集气瓶，该集气瓶包括：
主体瓶身；
瓶口，设置于主体瓶身上部，以橡胶塞密封，橡胶塞中插入有玻璃长管，玻璃长管上方以胶垫塞密封；
气体进口，与主体瓶身的中上部连通并相对于主体瓶身外延，外延部分连接有填充吸附剂的吸附管件；
注气口，与设置于主体瓶身内的密闭弹性部件密闭连接，通过注气口向密闭弹性部件内注气可使得密闭弹性部件向主体瓶身内膨胀；
气泵抽气口，设置于主体瓶身上；
气体进口、注气口、气泵抽气口均配备有阀门。
作为优选方案，气体进口、注气口、气泵抽气口配备的阀门各自独立地为具塞式或夹紧式。
作为优选方案，所述吸附管件为填充吸附剂的玻璃管，玻璃管两侧采用玻璃纤维封堵。
作为优选方案，所述吸附管件与外延部分插拔式连接。
作为优选方案，所述外延部分与所述吸附管件的连接方式为具塞式连接或卡扣式连接。
作为优选方案，所述吸附剂选自纤维棉、干燥剂、分子筛、活性炭中的至少一种。
作为优选方案，所述密闭弹性部件的材质为乳胶、弹性橡胶中的至少一种，所述密闭弹性部件优选为气球。
作为优选方案，所述密闭弹性部件靠近集气瓶的底部设置。
本发明的第二方面提供上述的集气瓶的使用方法，该使用方法包括：
(1)以橡胶塞密封瓶口，关闭注气口处的阀门及气体进口处的阀门；
(2)通过气泵抽气口将主体瓶身抽至真空状态，主体瓶身内形成负压，关闭气泵抽气口处的阀门；
(3)将待测气体与气体进口连通，使待测气体进入主体瓶身，达到平衡后停止进气，然后关闭气体进口处的阀门；其中待测气体进入主体瓶身过程中，吸附剂对待测气体进行吸附；
(4)打开注气口处阀门，向密闭弹性部件中注入气体，使密闭弹性部件向主体瓶身内膨胀，主体瓶身内形成正压，然后关闭注气口处阀门；
(5)用注射器从胶垫塞处伸入主体瓶身，抽取定量气体，进行检测。
本发明的第三方面提供上述的集气瓶及上述的使用方法在采集壤中气体中的应用。
本发明的第四方面提供上述的集气瓶及上述的使用方法在火成岩地热系统伴生气采集中的应用。
本发明的有益效果：
本发明主要提供了一种集气瓶及使用方法。通过进气处的吸附剂对地下壤中气进行干燥过滤，去除不需要的杂质气体及干扰气体。通过气泵将瓶内保持负压，可加速将地下土壤中的游离态、弱吸附态的气体提取。同时瓶内减少体积使瓶内正压，可保证注射器抽取气体时完全获得气体样品，减少干扰。此集气瓶确保了对地热伴生气的收集，并降低误差，精准获得目标组份，获得真实有效的数据提供了保障。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明的一个实施例的集气瓶的示意性结构图。
附图标记说明：
1-玻璃长管；2-橡胶塞；3-气体进口处的阀门；4-吸附管件；5-气体进口；6-注气口处的阀门；7-注气口；8-气泵抽气口处的阀门；9-气泵抽气口。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种集气瓶，该集气瓶包括：
主体瓶身；
瓶口，设置于主体瓶身上部，以橡胶塞密封，橡胶塞中插入有玻璃长管，玻璃长管上方以胶垫塞密封；
气体进口，与主体瓶身的中上部连通并相对于主体瓶身外延，外延部分连接有填充吸附剂的吸附管件；
注气口，与设置于主体瓶身内的密闭弹性部件密闭连接，通过注气口向密闭弹性部件内注气可使得密闭弹性部件向主体瓶身内膨胀；
气泵抽气口，设置于主体瓶身上；
气体进口、注气口、气泵抽气口均配备有阀门。
作为优选方案，主体瓶身为圆柱形。
作为优选方案，主体瓶身的材质为加厚玻璃。
根据本发明，瓶口为橡胶塞密封主要起到密封作用及方便开口清洗瓶内腔体的作用。
根据本发明，玻璃长管上方为胶垫塞密封，既防止气体外溢，同时又方便注射器抽取气体。
根据本发明，上述阀门必须密封不漏气同时要方便操作者使用。作为优选方案，气体进口、注气口、气泵抽气口配备的阀门各自独立地为具塞式或夹紧式。当然不仅限于上述形式，也可以是本领域技术人员常规采用的其他形式。
作为优选方案，所述吸附管件为填充吸附剂的玻璃管，玻璃管两侧采用玻璃纤维封堵，采用玻璃纤维封堵，可以避免吸附管件中的吸附剂散落。
根据本发明，吸附剂可根据待测气体组分进行选择，本领域技术人员可根据需要进行选择。
作为优选方案，所述吸附管件与外延部分插拔式连接，同时保证插上后密封不漏气。
作为进一步的优选方案，所述外延部分与所述吸附管件的连接方式为具塞式连接或卡扣式连接。
作为优选方案，所述吸附剂选自纤维棉、干燥剂、分子筛、活性炭中的至少一种，当然，也可以是其他可以用于吸附特定杂质的吸附剂。
作为优选方案，所述吸附管件为多个，多个吸附管件串联连接。如一段为干燥剂，一段为分子筛等。
作为优选方案，所述密闭弹性部件的材质为乳胶、弹性橡胶中的至少一种，所述密闭弹性部件优选为气球。
作为优选方案，所述密闭弹性部件靠近集气瓶的底部设置。
本发明的第二方面提供上述的集气瓶的使用方法，该使用方法包括：
(1)以橡胶塞密封瓶口，关闭注气口处的阀门及气体进口处的阀门；
(2)通过气泵抽气口将主体瓶身抽至真空状态，主体瓶身内形成负压，关闭气泵抽气口处的阀门；
(3)将待测气体与气体进口连通，使待测气体进入主体瓶身，达到平衡后停止进气，然后关闭气体进口处的阀门；其中待测气体进入主体瓶身过程中，吸附剂对待测气体进行吸附；
(4)打开注气口处阀门，向密闭弹性部件中注入气体，使密闭弹性部件向主体瓶身内膨胀，主体瓶身内形成正压，然后关闭注气口处阀门；
(5)用注射器从胶垫塞处伸入主体瓶身，抽取定量气体，进行检测。
根据本发明，进口处的阀门可以是设置在吸附管件靠近主体瓶身的一端，也可以是吸附管件远离主体瓶身的一端。
本发明的第三方面提供上述的集气瓶及上述的使用方法在采集壤中气体中的应用。
本发明的第四方面提供上述的集气瓶及上述的使用方法在火成岩地热系统伴生气采集中的应用。
实施例1
本实施例提供一种集气瓶及其使用方法。
本实施例中，待测气体组分为氦气；吸附剂为分子筛、硅胶、活性炭，以吸附待测气体组分中的水份、二氧化碳、轻烃。
如图1所示，该集气瓶包括：
圆柱形的主体瓶身，主体瓶身的材质为加厚玻璃；
瓶口，设置于主体瓶身上部，以橡胶塞2密封，橡胶塞中插入有玻璃长管1，玻璃长管1上方以胶垫塞密封；
气体进口5，与主体瓶身的中上部连通并相对于主体瓶身外延，外延部分连接有填充吸附剂的吸附管件4；
注气口，与设置于主体瓶身内的气球(即密闭弹性部件)密闭连接，注气口与气球均靠近集气瓶的底部设置；
气泵抽气口9，设置于主体瓶身上；
气体进口5、注气口7、气泵抽气口9均配备有阀门，阀门均为具塞式且密封不漏气。
其中，吸附管件为填充吸附剂的玻璃管，玻璃管两侧采用玻璃纤维封堵。进口处的阀门设置在吸附管件靠近主体瓶身的一端。
上述的集气瓶的使用方法包括：
(1)清洗所有部件，清洗完成后进行室温晾干；以橡胶塞2密封瓶口，关闭注气口处的阀门6及气体进口处的阀门3；
(2)通过气泵抽气口9将主体瓶身抽至真空状态，主体瓶身内形成负压，关闭气泵抽气口处的阀门8；
(3)将待测气体与气体进口连通，使待测气体进入主体瓶身，达到平衡后停止进气，然后关闭气体进口处的阀门3；其中，待测气体进入主体瓶身过程中，吸附剂对待测气体进行吸附；
(4)打开注气口处的阀门6，向气球中注入气体，使气球向主体瓶身内膨胀，主体瓶身内形成正压，然后关闭注气口处的阀门6；
(5)用注射器从胶垫塞处伸入主体瓶身，抽取定量气体，进行检测。
测试例
通过钻具钻入近地表下，利用气泵抽取近地表下壤中气，采用气相色谱仪进行分析测定，测定结果见表1。采用上述方法及装置测定的组分如表2所示，可以看出通过本装置的方法，可以去除壤中气干扰组份(表2中未示出，水份、二氧化碳、轻烃已被去除)，将待测组份的富集，可提高含量的3倍左右，将大大提高检测精度，获得真实有效的数据(由于地下壤中气与地下地层构造相关，其气体组份特征目前也是清晰的，因此可以获得真实有效的数据)。
表1直接测定氦气结果
表2采用本装置测定氦气结果
| 样品号 | HK-001 | HK-002 | HK-003 |
| 氦(10<sup>-6</sup>mol/mol) | 11.27 | 12.39 | 11.98 |
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种集气瓶，其特征在于，该集气瓶包括：
主体瓶身；
瓶口，设置于主体瓶身上部，以橡胶塞密封，橡胶塞中插入有玻璃长管，玻璃长管上方以胶垫塞密封；
气体进口，与主体瓶身的中上部连通并相对于主体瓶身外延，外延部分连接有填充吸附剂的吸附管件；
注气口，与设置于主体瓶身内的密闭弹性部件密闭连接，通过注气口向密闭弹性部件内注气可使得密闭弹性部件向主体瓶身内膨胀；
气泵抽气口，设置于主体瓶身上；
气体进口、注气口、气泵抽气口均配备有阀门。
2.根据权利要求1所述的集气瓶，其中，
气体进口、注气口、气泵抽气口配备的阀门各自独立地为具塞式或夹紧式。
3.根据权利要求1所述的集气瓶，其中，
所述吸附管件为填充吸附剂的玻璃管，玻璃管两侧采用玻璃纤维封堵；
所述吸附管件与外延部分插拔式连接。
4.根据权利要求1所述的集气瓶，其中，
所述外延部分与所述吸附管件的连接方式为具塞式连接或卡扣式连接。
5.根据权利要求1所述的集气瓶，其中，
所述吸附剂选自纤维棉、干燥剂、分子筛、活性炭中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的集气瓶，其中，
所述密闭弹性部件的材质为乳胶、弹性橡胶中的至少一种；
所述密闭弹性部件优选为气球。
7.根据权利要求6所述的集气瓶，其中，
所述密闭弹性部件靠近集气瓶的底部设置。
8.权利要求1-7中任意一项所述的集气瓶的使用方法，其特征在于，该使用方法包括：
(1)以橡胶塞密封瓶口，关闭注气口处的阀门及气体进口处的阀门；
(2)通过气泵抽气口将主体瓶身抽至真空状态，主体瓶身内形成负压，关闭气泵抽气口处的阀门；
(3)将待测气体与气体进口连通，使待测气体进入主体瓶身，达到平衡后停止进气，然后关闭气体进口处的阀门；其中待测气体进入主体瓶身过程中，吸附剂对待测气体进行吸附；
(4)打开注气口处阀门，向密闭弹性部件中注入气体，使密闭弹性部件向主体瓶身内膨胀，主体瓶身内形成正压，然后关闭注气口处阀门；
(5)用注射器从胶垫塞处伸入主体瓶身，抽取定量气体，进行检测。
9.权利要求1-7中任意一项所述的集气瓶及权利要求8所述的使用方法在采集壤中气体中的应用。
10.权利要求1-7中任意一项所述的集气瓶及权利要求8所述的使用方法在火成岩地热系统伴生气采集中的应用。
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