[实用新型]一种潜水拖曳式深海甲烷浓度原位检测系统

说明书

一种潜水拖曳式深海甲烷浓度原位检测系统，包括激光发生器、光束整型装置、气液分离模块、压力温度监测控制模块、光学气体检测室、激光探测器和光谱信号处理分析模块；激光发生器的输出端与光束整型装置连接，光束整型装置的输出端与光学气体检测室的入射孔连接；光学气体检测室与气液分离模块连接，光学气体检测室内设置有两个曲面反射镜；气液分离模块与压力温度监测控制模块连接；气体检测室的出射孔与激光探测器连接；激光探测器与光谱信息处理分析模块相连。该系统结构简单，操作方便，能够布放于深海恶劣环境中，实现了在长期无人职守的情况下对海水中甲烷浓度指标进行原位检测，可潜入深海在海上拖曳运行，检测准确，灵敏度高。

技术领域

本实用新型涉及一种用于深海甲烷浓度检测的系统，该系统可潜入深海在海上拖曳运行，属于气体检测技术领域。

背景技术

随着陆上油气资源及近海油气资源的逐渐减少甚至枯竭，人类将油气资源的开发重点投向了深海乃至超深海。

在海洋环境中，特别是近海陆架海底,油气渗漏是广泛分布的自然现象。海底渗漏是浅部生物成因气或深部热解成因气在浮力作用下沿沉积层中的孔隙、断层面、泥火山等通道溢出海底的过程。海底油气渗漏的存在预示着海底沉积层中可能蕴藏着丰富的油气(水合物)资源。因此,对海底油气渗漏的探测有助于经济、快速、有效地圈化油气远景区。

海底水体中溶解的甲烷及其他烃类物质是深海油气(水合物)资源的重要指示物,对水体中溶解气体的准确探测是判定油气资源海底渗漏的重要依据。传统的对水体中溶解气体的探测是采用先取水样然后在岸上或船上进行浓度检测的方式，其缺点是水样在提取的过程中,溶解在水样中的气体会发生各种损失，继而导致测量结果的不准确；海底取样、海上检测的方式会耗费大量人力、物力、和时间，在深海油气(水合物)资源的定位检测极为不方便。通过对比传统测量技术和原位测量技术获得的采样水体中的气体浓度发现，原位测量的测量精度是传统方法无法比拟的，因此急需开发原位探测技术。

目前，国内外对深海海水中甲烷含量的检测主要有以下两种系统：

1.激光拉曼光谱分析原位甲烷测量系统，该系统基于光子与物质分子的非弹性碰撞所产生的散射，对于不同物质分子其产生的拉曼光谱强度有显著区别的特性，通过分析拉曼光谱强度变化来确定海水中甲烷含量，其特点是精度高、测量范围广、稳定性好，但在深海中应用，需搭载在深海等大型取样装置中，其造价非常昂贵，不适合实际大规模应用。

2.半导体气敏感应原位甲烷测量系统，利用氧化物半导体气敏材料SnO₂吸附或脱附气体分子会引起电导率发生变化的特征进行甲烷气体测量，其特点是测量范围较大，可达50nmol/L、工作水深较深，可达3500m，但由于半导体材料气敏材料SnO₂固有的检测特性，导致进入到检测腔的其他气体也可能被氧化，从而对吸附氧过程产生干扰，影响其稳定性；其次，SnO₂半导体传感器在检测过程中需要消耗甲烷气体，在水体流动的动态环境中会降低传感器的灵敏度。

实际应用中，上述两种测量方式存在以下不足：

1.激光拉曼光谱分析原位甲烷测量系统，结构复杂,造价昂贵，很难在实际应用中推广。

2.半导体气敏感应原位甲烷测量系统，在深海应用中稳定性较差，在水体流动的动态环境中灵敏度不强。

实用新型内容

本实用新型针对现有的深海原位气体检测系统存在的不足，提供一种结构简单，操作方便，可潜入深海在海上拖曳运行，检测准确灵敏度高的潜水拖曳式深海甲烷浓度原位检测系统，该系统可实现远程数据传输。

本实用新型的潜水拖曳式深海甲烷浓度原位检测系统，采用以下技术方案：