[发明专利]一种流体通量监测和流体样品采集的装置及方法

说明书

本发明公开一种流体通量监测和流体样品采集的装置和方法，第一微径管道和第二微径管道向主流管道吸收流体和示踪剂，在第一微径管道和第二微径管道中收集流体样品，在回收第一微径管道和第二微径管道后根据不同时段所存储的流体样品和示踪剂的浓度计算不同时间段的流体通量。本发明结合了包括向上渗透的流体以及向下渗透的流体样品采集和通量监测，提高了研究效率，能还原出当时的流体移动情况和大小，并且本发明能对长周期的流体进行样品采集和通量监测，在长周期过程中无需时刻关注，并且最终所得到的流体通量检测数据也较为精确。

技术领域

本发明涉及技术领域是海洋流体监测和采集领域，具体是一种流体通量监测和流体样品采集的装置及方法。

背景技术

在深海中，尤其是海底冷泉和海底热液中存在大量的深部流体向上输运的现象，来自海底沉积界面以下的以水、碳氢化合物、硫化氢、细粒沉积物为主要成分的流体以喷涌或渗漏方式从海底溢出，尤其在天然气水合物系统中，流体(例如甲烷气体)活动十分频繁。这些流体会通过沉积物—水体界面进入水体环境，产生一系列的物理、化学及生物作用，对全球的碳循环、生物/微生物生命活动、海洋化学变化等产生了重要的作用。因此对沉积物-水体界面流体通量进行准确、原位、有效地监测及科学研究显得尤为重要。

目前已有很多种方式来测量流体的通量，主要包括视频图像识别法、多波束水体法、声呐法等，虽然也能对流体样品进行一定的采集，然而此类采集作业方式通常需要搭配水下机器人使用，普遍存在以下缺点：一是工作时间短，工作量相对较小，即使有能长周期作业，也需要在作业过程中不断监控或反复打捞设备，不仅耗费大量的人力、物力、财力，也难以高质量有效地完成长时间序列的样品采集任务；二是对配套设备要求高，耗资巨大，要完成样品采集与通量监测就要分别要有样品采集设备以及通量监测设备。

流体活动是海洋地质尤其是天然气水合物系统和油气系统活动的一个重要指标，将样品采集与通量监测有机结合起来，可以提高研究效率，同时也能够更好的将水合物和油气两个系统结合起来，具有非常好的未来预期。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种流体通量监测和流体样品采集的装置及方法，其能够解决结合流体通量监测和流体样品采集的问题。

本发明的技术方案为：

一种流体通量监测和流体样品采集的装置，包括：主流管道、第一微径管道、第二微径管道、吸液组件、示踪剂排出组件，主流管道的两端开口，第一微径管道的一端和主流管道连通，另一端和吸液组件连通，第二微径管道的一端和主流管道连通，第二微径管道的另一端和吸液组件连通，吸液组件用于吸走第一微径管道和第二微径管道的中液体，使得第一微径管道和第二微径管道产生渗透作用向主流管道吸收流体样品和示踪剂，示踪剂排出组件连通在第一微径管道和主流管道连通的位置以及第二微径管道和主流管道连通的位置之间，示踪剂排出组件用于向主流管道中排出示踪剂，第一微径管道和第二微径管道用于吸收示踪剂和流体并分段存储不同时期的流体和示踪剂，以根据不同时期示踪剂的浓度监测不同时期的流体通量。

进一步的，所述吸液组件包括密闭压力仓，所述示踪剂排出组件包括装有示踪剂的不透水袋，不透水袋内置在密闭压力仓中，不透水袋穿过密闭压力仓和主流管道连通，密闭压力仓和不透水袋之间的环空还包括存储有可吸收第一微径管道和第二微径管道中液体的物质，第一微径管道和第二微径管道均和环空连通，所述物质用于吸收液体以挤压不透水袋而将不透水袋内的示踪剂挤出至主流管道。

进一步的，还包括第一线圈轮和第二线圈轮，第一线圈轮和第二线圈轮均连接在上盖板上，第一微径管道环绕第一线圈轮设置，第二微径管道环绕第二线圈轮设置。

进一步的，储存于密闭压力仓和不透水袋之间的环空的物质为饱和氯化钠盐水和氯化钠固体，第一微径管道和第二微径管道中的液体为去离子水。

进一步的，所述主流管道其中一端的开口向目标区域弯曲，使得流体进入到主流管道。