[发明专利]一种用于浅层含气地层的原位气样采集探头及采集方法

说明书

本发明公开了一种用于浅层含气地层的原位气样采集探头及采集方法，主要由探头第一部分、探头第二部分、探头第三部分、探头第四部分、探头第五部分从下至上依次密闭连接而成；探头第一部分包括探头管A和环状透水石，探头第二部分内部填充有海绵保护体A，海绵保护体A内部设有双头注射针A，探头第三部分内安装有双口铝制真空瓶，探头第四部分内部填充有海绵保护体B，海绵保护体B内部设有双头注射针B，探头第五部分的管腔顶部设有固定磁极板、活动磁极板和单口铝制真空瓶，单口铝制真空瓶底部为瓶口，固定磁极板顶部连接有电缆线。本发明具有结构简单、便于携带等优点，搭载普通的静力触探仪，即可获取预定含气层中的原位气样。

技术领域

本发明涉及土木工程领域中的岩土工程勘察领域，尤其涉及一种用于浅层含气地层的原位气样采集探头及采集方法，对于不同气体成分和不同土质的含气地层均可适用。

背景技术

浅层气泛指埋置于地表以下1500m以内的天然气(包含有机、无机或混合成因气)，富含浅层气的地层称为含气地层。含气地层普遍分布在沼泽湿地、河口、三角洲、湖泊和海底沉积物以及含油气资源相对丰富的浅部地层中。土层中的气体主要来源于有机质在厌氧菌作用下分解形成的生物成因气和深部油气、地幔气以及岩浆活动中所产生并通过渗漏和扩散作用后经向上运移被封闭于浅表地层中的气体。浅层气在我国的江浙沿海、长江三角洲、柴达木盆地、松辽盆地、渤海湾盆地与南方滇黔粤桂地区的中小型盆地中均有不同程度赋存，其中东南沿海、长江中下游地区包括苏、浙、沪、闽、粤、琼、湘、鄂、赣等的浅层气主要分布于沿海、沿江的第四系平原中。含气地层对土木工程而言，属于一种特殊的工程地质灾害，也即浅层气地质灾害。我国著名的杭州湾跨海大桥在前期的工程勘察过程中就曾出现过浅层气体喷发燃烧导致船损人伤的事故。随着我国对地下空间开发的深入，越来越多的工程遭遇到了地下浅层气，浅层气地质灾害问题愈发突出。当工程遭遇含气或含有害气体的地层时，首先要需要查明地层中气体的来源、主要贮存层位、分布范围等，而含气地层中原位气样的获取，对于反演所建工程场地中含气土层的产气环境、产气年代和气体运移聚集过程等十分重要。因此，原位气样样品的采集质量将直接影响到测试结果的准确性，进而影响反演的合理性推断。

目前，浅层气地质区域内的现场勘察，多依赖于原位静力触探、钻探或者石油天然气部门的专业采样器。取气样方式大多采用了先钻探成孔，成孔后在地表再将取样器放入钻孔内进行气样采集。这种方式由于预先钻孔，往往会造成地层沿不同深度层位的气体以及外界空气混入，从而导致所取气样并非完全是从所预定的含气地层中获取的，可能导致不准确的化验结果。另一方面石油天然气部门的专业采样器结构复杂、价格昂贵，笨重且携带不便，一般的岩土工程勘察单位很难具备这些专业采样装备。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于浅层含气地层的原位气样采集探头及采集方法，本原位气样采集探头具有结构简单、便于携带等优点，搭载普通的静力触探仪，即可获取预定含气层中的原位气样；解决了目前在含浅层气地质区进行岩土工程勘察中，缺乏简便的原位气样采集装置以及取气过程中容易混有其他杂质的难题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：