[发明专利]海底冷泉天然气渗漏流量原位在线测量装置及测量方法

说明书

本发明公开一种海底冷泉天然气渗漏流量原位在线测量装置及测量方法，所述测量装置包括基座、捕获管、电子舱和液压泵站等；捕获管下端设有锥形导向管，舱盖由液压执行机构启闭，捕获管下部安装多个等高的水下测距仪。本方案测量装置在工作时，能够针对捕获管中只存在富集生成的天然气水合物；捕获管中同时存在天然气水合物与游离天然气；捕获管中只存在游离天然气等情况实现对海底冷泉渗漏流量的精确测量。本方案能够实现对多个海底冷泉喷口天然气渗漏流量的多频次长时间原位近底在线测量，并能同时测量天然气水合物和游离天然气体积，提高了海底冷泉天然气渗漏流量的测量精度与作业效率，具有重要的生态价值与科学意义。

技术领域

本发明涉及海洋观测技术领域，具体涉及一种海底冷泉天然气渗漏流量原位在线测量装置及测量方法。

背景技术

海底冷泉天然气渗漏系统是全球海洋环境中广泛分布的自然现象，在全球几乎所有的大陆边缘都有发育。据估计全球海洋环境发育有900多处海底冷泉活动区，且多数冷泉区释放的气体中超过99％为甲烷，每年释放到大气中的甲烷等烃类气体约为0.4×10¹²-12.2×10¹²g，是重要的大气甲烷自然源之一。甲烷是一种强温室效应气体，且甲烷气体对温室效应的影响是二氧化碳的25倍，甲烷泄漏是加剧全球气候变暖的原因之一。因此，开展海底冷泉天然气渗漏流量的原位近底在线测量具有重要的生态价值与科学意义。

国内外学者也已开展了关于海底冷泉天然气渗漏流量原位在线测量装置的研究，但是目前的装置大都通过收集气体实现流量测量，但该方式存在以下缺陷：一是在近海底测量时，天然气水合物分解释放出的气体遇收集容器时，部分气体与海水会再次达到相平衡，并富集生成为天然气水合物，导致测量方法失效；二是受海底横向洋流、附近喷口的影响及装置本身收集机制的限制，难以精确收集待测海底冷泉喷口渗漏的全部气体，导致测量精度下降。为此，亟待提出一种新的测量装置及测量方法，实现对海底冷泉渗漏流量的精准测量。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的缺陷，提出一种海底冷泉天然气渗漏流量原位在线测量装置及测量方法，以精确收集待测海底冷泉喷口渗漏的全部气体，实现对海底冷泉渗漏流量的精确测量。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种海底冷泉天然气渗漏流量原位在线测量装置，包括捕获管、基座、支撑杆和电子舱；控制系统设置在电子舱内，捕获管和电子舱固定安装在基座上，支撑杆安装在基座的下方，用以支撑整个装置；

所述捕获管包括收集舱，收集舱的顶部安装有舱盖，收集舱的底部开口并安装有锥形导向管，在收集舱的侧壁上从上至下依次等间距安装有若干个液位电极，液位电极与收集舱侧壁为密封连接，且液位电极两端子处于同一水平面中；

所述舱盖的一侧通过活页安装在收集舱顶部，舱盖的外壁上安装有打开和关闭舱盖的液压执行机构，基座上还安装有与电子舱相连的液压泵站，液压执行机构与液压泵站相连。

进一步的，所述舱盖内壁安装有插销和限位杆，收集舱上对应位置设置有与插销配合的销孔，通过插销和销孔的配合使舱盖和收集舱紧密配合，限位杆起限位作用，防止舱盖打开时张开角过大。

进一步的，所述基座上还设有可拆卸的配重块，配重块均匀的分布在基座上。

进一步的，在收集舱的底部内侧安装有若干个用以测量富集生成的天然气水合物体积的水下测距仪。

进一步的，所述液压执行机构包括两个并联的液压缸，液压缸一端的活塞杆安装在舱盖上，液压缸的另一端固定于收集舱舱壁上，两个液压缸同时动作可开启或关闭舱盖，用于驱动液压缸动作。

进一步的，所述捕获管的数量为多个，捕获管直接覆盖在喷口上方。

本发明另外还提出一种海底冷泉天然气渗漏流量原位近底在线测量方法，包括以下步骤：