一種海底冷泉溶解氣體原位測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于氣體檢測裝置技術領域，具體地說，是涉及一種用于對深海環(huán)境 下，海底冷泉中溶解的氣體進行原位檢測的裝置。
【背景技術】
[0002] 天然氣水合物是由天然氣與水在高壓低溫條件下結晶形成的固體籠狀化合物，主 要賦存在陸地永久凍土帶和海底沉積物中。天然氣水合物的資源量十分巨大，據估算，其所 含的有機碳總量相當于全球已知石油、天然氣和煤的兩倍，其中海洋中天然氣水合物占全 球總量的99%以上。因此，探尋海洋天然氣水合物是世界關注的重點和熱點。
[0003] 海底冷泉是來自海底沉積層的氣體以噴涌或滲漏的方式注入海洋中的一種海洋 地質現象，海底冷泉中烴類氣體的來源之一是天然氣水合物分解出來的甲烷，因此，海底冷 泉是海底存在天然氣水合物的重要指示。
[0004] 甲烷氣體濃度異常是判斷海底冷泉存在的最直觀依據，但是單純靠海底甲烷氣體 濃度異常并不足以判定海底冷泉的存在，這是因為海底淺層氣(例如沼氣等）同樣會由于滲 漏導致海底甲烷氣體濃度的增加。海底天然氣水合物藏產生的海底冷泉不同于一般海底淺 層氣滲漏，由于水合物的甲烷氣體濃度高、含氣量大，因此其產生的海底冷泉中甲烷氣體溶 解度高，其濃度分布、濃度變化率和氣體通量特征明顯。因此，如何在海底原位測量海底冷 泉溶解氣體的濃度分布、濃度變化率和氣體通量等氣體指標，對于識別海底冷泉和評估海 底天然氣水合物藏的飽和度都具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0005] 本實用新型的目的在于提供一種海底冷泉溶解氣體原位測量裝置，可以投放于海 底，對溶解在海底冷泉中的氣體進行檢測。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現：
[0007] -種海底冷泉溶解氣體原位測量裝置，包括底部開口的耐壓殼體以及內置于所述 耐壓殼體中的水體采集導流器、氣體檢測器、廢水和廢氣處理模塊;在所述水體采集導流器 中設置有導流器主體以及支撐所述導流器主體的導流器底座，在所述導流器主體的內部形 成有上下貫通的導流通道，所述導流通道的下端開口為進水口，上端開口為出水口；所述氣 體檢測器位于水體采集導流器的上方，設置有檢測器主體，在所述檢測器主體的內部形成 有上下貫通的氣體檢測通道，在所述氣體檢測通道中自下而上依次設置有插接部、過濾網、 節(jié)流器、氣液分離膜和氣體檢測室;所述插接部伸出所述氣體檢測通道的底部向下延伸，用 于插入到所述導流通道的所述出水口中；所述導流通道中的待測水體經由所述插接部、過 濾網、節(jié)流器進行氣液分離，分離出的氣體經由氣液分離膜進入所述的氣體檢測室;在所述 氣體檢測室上安裝有用于對所述氣體進行光照檢測的光學元件;在所述廢水和廢氣處理模 塊中設置有排氣通道和排水通道，所述排氣通道連通所述的氣體檢測室，在檢測結束后排 出所述氣體檢測室中的氣體;所述排水通道連通所述的氣體檢測通道，在檢測結束后排出 氣液分離后的水體。
[0008] 為了防止水體采集導流器下沉至海底的沉積物中，優(yōu)選將所述導流器底座設計成 環(huán)形底座，位于導流器主體的下方，在所述環(huán)形底座的上方向上延伸設置多根連接桿，通過 所述連接桿支撐所述的導流器主體，使得導流器主體與導流器底座之間形成一個開放的空 間，保證水體的自然流動。
[0009] 優(yōu)選的，所述環(huán)形底座優(yōu)選為圓環(huán)形，所述導流器主體為圓柱體，所述導流通道為 圓柱筒狀;所述插接部的橫截面形狀為圓形，且自上而下直徑逐漸減小，其中，插接部的下 部橫截面直徑小于所述導流通道的直徑，上部橫截面直徑等于所述導流通道的直徑，由此 可以保證插接部能夠順利地插入到導流通道中，且實現二者的有效對接。
[0010] 為了實現對同一深度截面上的待測水體進行多點檢測，優(yōu)選在所述導流器主體的 內部形成多路所述的導流通道，在所述檢測器主體的內部形成有多路所述的氣體檢測通 道，一路氣體檢測通道對應一路導流通道，各路氣體檢測通道可以同時測量到同一深度截 面上水體中多點的氣體濃度值，從而可以獲得某一深度水體中溶解氣體的氣體分布、濃度 變化率和氣體通量。
[0011] 為了保證本實用新型的測量裝置在投放到海底后，能夠穩(wěn)固地豎立在海底沉積物 上，本實用新型設計所述耐壓殼體為底部開口的圓筒狀，所述耐壓殼體的底部厚度逐漸減 小，形成縱截面形狀為倒三角的支腳，在測量裝置被整體下放至海底后，可以借助負重使耐 壓殼體的底部插入到海底沉積物中，進而使所述測量裝置穩(wěn)固地豎直在海底。
[0012] 為了避免在耐壓殼體下沉至海底沉積物的過程中，水體采集導流器也一同沉入到 海底沉積物中，本實用新型將所述水體采集導流器設計成可移動式結構，即，在所述水體采 集導流器中設置導流器支撐桿，其一端連接在所述導流器主體的側壁上，另一端與安裝在 所述耐壓殼體的內壁上的轉動軸轉動連接。當導流器底座接觸到海底沉積物時，水體采集 導流器上移，直到導流通道與插接部對接到位后停止移動。
[0013] 進一步的，在所述測量裝置中還設置有控制模塊，連接所述的光學元件，接收所述 光學元件輸出的檢測信號，以用于待測水體中溶解氣體的濃度計算。
[0014] 為了實現氣體檢測進程的適時開啟，本實用新型在所述插接部上靠近檢測器主體 的位置處還安裝有接觸開關;所述插接部在插入到所述導流通道中且插接到位時，所述接 觸開關觸發(fā)，生成觸發(fā)信號發(fā)送至所述的控制模塊，以用于開啟氣體檢測進程，對待測水體 中溶解的氣體濃度進行檢測。
[0015] 為了將所述檢測器主體牢固地安裝在所述耐壓殼體中，本實用新型優(yōu)選將所述檢 測器主體的側壁連接在所述耐壓殼體的內壁上;在所述導流器主體的頂部安裝有防撞緩沖 物，以防止水體采集導流器在上移過程中，導流器主體與檢測器主體的底面發(fā)生剛性接觸。
[0016] 優(yōu)選的，在所述氣液分離膜與所述節(jié)流器之間形成有氣液分離室，所述排水通道 連通所述的氣液分離室；在所述節(jié)流器中設置有上下兩層節(jié)流板，且位于下層的節(jié)流板上 的節(jié)流孔的個數小于位于上層的節(jié)流板上的節(jié)流孔的個數，通過加快水體流速，以降低水 體自身壓力，從而使得待測水體中溶解的氣體析出。
[0017] 進一步的，將所述排水通道與開設在所述耐壓殼體上的排水口連通，在所述排水 通道上設置排水閥和排水栗，以抽吸氣液分離室中的廢水，并排出耐壓殼體。
[0018] 再進一步的，將所述排氣通道與開設在所述耐壓殼體上的排氣口連通，在所述排 氣通道上設置排氣閥和排氣栗，以抽吸氣體檢測室中的廢氣，并排出耐壓殼體。
[0019] 與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型的海底冷泉溶解 氣體原位測量裝置結構簡單，操作方便，在投放到海水中后可以自行下沉并穩(wěn)固地豎立在 海床上，對海底冷泉中溶解的氣體執(zhí)行原位檢測任務。通過對測量裝置中的水體采集導流 器采用開放設計，裝置在下放過程中待測水體的原始狀態(tài)基本不受影響，因此可以在近海 底處對待測水體中溶解的氣體的濃度進行原位測量。此外，通過在裝置中設計多路導流通