[发明专利]一种测量海底冷泉天然气渗漏原位流量速率变化的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及到深海探测与作业技术领域，尤其是一种能够连续测量海底冷泉天然气渗漏原位流量速率变化的测量装置。

背景技术

海底冷泉天然气渗漏原位流量速率测量装置是近几年国外研究发展的一项新技术，在国内还未见有关海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量技术的相关报道。然而国际上该领域的研究正在如火如荼的进行着，其中美国将深海技术做为本国海洋领域优先资助的高科技项目，在1998年路易斯安那州立大学海岸研究所Harry Roberts教授就已经设计了海底冷泉流体观测装置，成功的观察对墨西哥湾Bush Hill的天然气渗漏系统。在1999年由墨西哥湾天然气水合物研究联合会组织了15所高校、5个联邦机构和数家私人公司，由密西西比大学牵头，开展海底天然气水合物实时观察系统正在进行，将对墨西哥湾Mississippi Canyon Block 118进行地球化学，微生物和地震进行观测。海底观察系统实时采集的数据通过光纤电缆传输到岸上。与此同时，加州大学圣塔芭芭拉分校采用所设计的海底冷泉观测装置对水合物脊和墨西哥湾等全球典型的天然气渗漏和天然气水合物发育区进行了观察。渗漏系统发育的水合物(渗漏型水合物)具有埋藏浅，易开采，价值高等特点。不仅如此，每年通过这种海底冷泉天然气渗漏释放到海洋水体及大气中的甲烷的数量也是非常惊人的，初步的估计为大于10Tg(10¹²g)每年。甲烷是强烈的温室效应气体，其温室效应是相同质量二氧化碳的20倍以上，如此巨大数量的甲烷是全球变化的一个重要的影响因子。因此，对海底冷泉天然气渗漏速率在线原位探测具有重要的经济价值和科学意义。

发明内容

本发明的目的是用于连续探测海底冷泉天然气渗漏原位流量速率变化的装置。

研究表明，海底冷泉天然气渗漏原位流量平均速率的获得可以通过测定定量体积的次数来确定的，同时也可以确定从海底向上渗漏天然气的总量。向上渗漏的天然气通过收集装置进入到定量体积的气体收集室中，气体收集室中的水被向下排除，当液面到达下部液位传感器的位置时，控制系统控制电磁阀阀门打开，气体收集室中的气体瞬间被排空，随后气体收集室内液面上升，当液面位置到达上部液位传感器时，电磁阀门关闭，海水充满收集室，重新开始下一次气体收集。电磁阀阀门打开一次，数据记录仪记录一次，同时也记录了流量计收集气体的时间。通过获得电磁阀阀门打开的次数，可以获得总的天然气流量值和总的平均流量值，而根据记录的电磁阀阀门打开的时间间隔，可以获得阀门打开间隔天然气平均流量值。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种测量海底冷泉天然气渗漏原位流量速率变化的测量装置，包括有固定架，在固定架内放置有渗漏帐篷罩，渗漏帐篷罩顶端与体积排空法流量测量仪连通，在渗漏帐篷罩靠近底端的侧面上开有渗水网格，在渗漏帐篷罩靠近体积排空法流量测量仪的侧面上开有气泡破碎网格，气泡破碎网格的主要作用能防止杂物进入到仪器内部，所述体积排空法流量测量仪包括有与渗漏帐篷罩相通的气体收集室，所述气体收集室上分别设有电磁阀，液位开关，在气体收集室内纵向设有与液位开关连接的连接杆，在连接杆上部设有上部液位传感器探头，在连接杆下部设有下部液位传感器探头；所述电磁阀连接到控制系统。

所述渗漏帐篷罩为圆锥形，圆锥形窄端与所述气体收集室连通。

本发明主要采用定量体积排空法来测定海底冷泉天然气渗漏原位流量速率。其主要技术方案是：首先从海底渗漏点渗漏出一定流速(0～360L/h)的天然气气泡被与海底密闭的圆锥形渗漏帐篷罩收集到圆锥形帐篷罩内，收集到的天然气气泡穿过气泡破碎网格形成半径大小相等(或不等)的气泡。天然气气泡进入到气体收集室中，气体收集室中的液面不断下降，当气体收集室中的液面下降到达液位开关下部的下部液位传感器探头位置时，控制系统会控制电磁阀门打开，让收集到的气体瞬间被排空，随后气体收集室内瞬间充满海水，当气体收集室中的液面上升到达上部液位传感器探头位置时，控制系统控制电磁阀门关闭，重新开始下一次集气。同时，数据存储器中会记录上气体充满气体收集室的时间和电磁阀门打开的次数。依靠获得的电磁阀门打开的次数，可以得到天然气渗漏总量，而靠获知天然气收集时间，可以得到总的平均流量值和阀门打开时间间隔的平均流量值。

总的来说该技术方案包含以下三个系统：

a)海底渗漏天然气收集测量系统