[发明专利]一种温泉逸出气体取样装置及取样方法

说明书

本发明公开了一种温泉逸出气体取样装置及取样方法，属于地热气体研究领域。该取样装置包括取样单元和集气单元，取样单元包括支架杆和设在其前端的卡箍，集气单元包括集气瓶、集气漏斗和集气瓶密封盖，卡箍用于固定集气瓶，取样时集气漏斗用于密封设置在集气瓶开口端，通过支架杆将集气瓶和集气漏斗伸入温泉水面以下，装满水后将集气漏斗敞口端位于温泉逸出气体正上方，由集气瓶采集逸出气体，集气漏斗上还设有密封机构，用于在采集气体完毕后暂时密封集气瓶。本发明结构简单，连接方便，易于携带，取样效率高，并且得到气体更接近地热流体真实情况，降低空气污染，纯净度高。取样方法操作简便，适用于不同类型和环境的温泉，效率高，安全可靠。

技术领域

本发明涉及地热气体研究领域，特别是涉及一种温泉逸出气体取样装置及取样方法。

背景技术

我国陆续开展了全国地热资源调查评价工作，并在局部重点地区进行了详查，建设了地热开发利用与科学研究示范基地，地球物理、地球化学等探测技术发挥了重要作用。其中，地热水、气体与岩石土壤等介质的测试分析是开展地热能成因机制研究、热储特征评价以及开发利用区划制定不可或缺的技术手段。

地热气体是地球内部物质和能量的信息载体，是地热研究的重要对象。在各种水热活动和温泉中均不同程度地伴有气体的生成、析出和排放。地热水中的气体来源于大气溶解、深部构造气流的引入、含水层岩石吸附气体的溶解以及岩石与水发生化学反应产生气体的加入等。气体成分主要有N₂、CO₂、CH₄、O₂、H₂、He、Ar、H₂S，有时还含有CO、SO₂等。温泉气的种类和含量还取决于断裂及地下水热流体循环涉及到的深度和层位。不同时代含水层中气体成分有很大的差异。地下热水与第四系冷水中气体成分明显不同，具有N₂、O₂低，CO₂、CH₄、He、H₂较高的特点。这方面与含水层岩性有关，但也与热水循环深度大、部分气体来源于地壳深部有关。

运用装置将地热水中的气体提取出来进行化学成分测试分析，是地热资源勘查与开发利用的基础性工作。因地制宜开发利用地热资源是加快能源结构转型、促进绿色发展以及实现“双碳”目标的重要途径。目前常用的温泉气体采集方法包括排水法、抽气法等(李军杰等，2016；尹成兵等，2020；张晖等，2021)，所采集的均是地热水中的溶解气体，需要先采集地热水到特定的容器中，再利用大气压强变化以抽气等方式提取溶解气。该方法的优势在于应用范围广，对地热井水、无逸出气体的温泉水都能够进行水气分离操作。但也存在明显的如下缺点：1)取气装置由多个部件组成并相互连接，组装和拆卸的操作复杂繁琐。2)易受空气污染，多部件连接形成的密闭空间存在泄露的可能性；采集热水后暴露于空气中，温压的变化容易造成溶解气体的自然析出以及空气成分的混入；此外，人为操作的过程也容易引入空气污染，影响测试分析结果，造成人工与经费的浪费，且由于送样及测试之间存在一定的周期，测试结果的失准还将严重拖慢整体的工作进度。3)采集效率低，完成单个样品的采集(50ml×2)需要约45～60分钟，工作效率低下。

由此可见，上述现有的温泉逸出气体取样装置及取样方法在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的温泉逸出气体取样装置及取样方法，使其适于在野外温泉直接采集逸出气体，不仅操作简单方便，采样效率高，还使采集的气体更接近地热流体真实情况，更大程度降低空气污染，纯净度更高，为地热研究提供坚实支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种温泉逸出气体取样装置，使其适于在野外温泉直接采集逸出气体，不仅操作简单方便，采样效率高，还使采集的气体更接近地热流体真实情况，更大程度降低空气污染，纯净度更高，为地热研究提供坚实支持，从而克服现有的地热气体取样装置的不足。