一种用于海底沉积物含上覆水的保压转移装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及海洋工程装备技术，旨在提供一种用于海底沉积物含上覆水的保压转移装置及方法。包括：保真采样器、保压转移舱、上覆水样品筒和沉积物样品筒；保压转移舱呈中空筒状，其一端能与球阀相连，另一端封闭；在其内部沿轴向平行布置两根丝杠，丝杠的端部穿过保压转移舱的封闭端，并分别连接一个电机；所述球阀、保真采样器和沉积物样品筒具有相同内径尺寸的管状内腔，当球阀与保真采样器或沉积物样品筒相连时，二次取样筒能在第二丝杠的驱动下穿过管状内腔形成的通道，丝杠螺套和活塞能在第一丝杠的驱动下在二次取样筒内部移动。本发明专利技术可将保真采样器采集的沉积物样品进行无损转移，将沉积物和上覆水样品分别转移到样品筒中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海底沉积物含上覆水的保压转移装置及方法


[0001]本专利技术涉及海洋工程装备
，涉及一种用于海底沉积物含上覆水的保压转移装置及方法。

技术介绍

[0002]海底深处蕴藏着极为丰富且具有重大经济价值的资源宝藏，要开发利用这些资源，首先必须了解海洋、进行海洋地质调查，为海洋资源勘探和开发打下必要的基础。海水
‑
沉积物界面的甲烷渗漏是天然气水合物勘探的重要依据和海洋环境变化的国际研究热点，但相关的保真取样、测试技术和地质环境系统演化研究相对薄弱。开发海底保真采样系统及测试技术，从多学科角度研究甲烷渗漏及其对海洋环境的影响及机理，是目前迫切需求。国际上关于该界面的甲烷渗漏研究主要基于定点长期监测，但针对区域性甲烷渗漏的探测相对缺乏，究其原因是该界面的移动探测和高保真采样技术相对匮乏，相关的转移和测试技术也较薄弱。
[0003]利用取样装置从海水
‑
沉积物界面实现保压取样后，为了后续样品的多样化利用，需要将保真采样器中的沉积物样品和上覆水样品分别转移到各自的样品筒中。目前转移样品通常采取泄压转移，容易导致样品气相组份散失、微生物死亡、氧化态改变和有机组份分解，极大的限制了甲烷渗漏区通量计算和地质环境系统演化的深入研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于海底沉积物含上覆水的保压转移装置及方法。
[0005]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0006]提供一种用于海底沉积物含上覆水的保压转移装置及方法，包括用于采集含上覆水的海底沉积物的保真采样器，其一端以球阀封闭；还包括保压转移舱、上覆水样品筒和沉积物样品筒；
[0007]所述保压转移舱呈中空筒状，其一端能与所述球阀相连，另一端封闭，保压转移舱体上设有用于连接增压系统的增压端口；在保压转移舱内部沿轴向平行布置两根丝杠，丝杠的端部穿过保压转移舱的封闭端，并分别连接一个电机；其中，第一丝杠嵌套装有可延伸的丝杠螺套，丝杠螺套的末端设有活塞；管状的二次取样筒套装在第一丝杠及丝杠螺套的外部，且末端穿过并固定在滚珠丝杠副的一端，滚珠丝杠副的另一端配合安装在第二丝杠上；
[0008]所述球阀、保真采样器和沉积物样品筒具有相同内径尺寸的管状内腔，当球阀与保真采样器或沉积物样品筒相连时，二次取样筒能在第二丝杠的驱动下穿过管状内腔形成的通道，且与其保持间隙配合；丝杠螺套和活塞能在第一丝杠的驱动下在二次取样筒内部移动，且活塞与其保持间隙配合。
[0009]作为优选方案，所述球阀与保真采样器之间或球阀与沉积物样品筒之间通过抱箍
相连。
[0010]作为优选方案，所述球阀与保压转移舱之间通过抱箍相连。
[0011]作为优选方案，所述保真采样器的一端与球阀连接，另一端设针阀。
[0012]作为优选方案，所述上覆水样品筒呈中空筒状，内部设有活塞；其上端盖设置接入样品的管路，下端盖设置排放管路。
[0013]作为优选方案，该装置还包括用于连接上覆水样品筒的安全阀。
[0014]作为优选方案，所述沉积物样品筒上设有用于连接增压系统的引压管，以及用于释放压力的泄压管。
[0015]本专利技术进一步提供了利用所述保压转移装置实现上覆水样品和沉积物样品分别转移的方法，包括以下步骤：
[0016](1)用抱箍将保压转移舱与保真采样器的球阀相连，保真采样器为带压状态，内装含上覆水的海底沉积物样品；
[0017](2)将安全阀连接至上覆水样品筒的排放管路，从安全阀向上覆水样品筒内注入去离子水，使其内部的活塞移至顶部；然后将上覆水样品筒与保真采样器上的针阀连接；
[0018](3)从增压端口向保压转移舱内注入来自增压系统的加压去离子水，使舱内压力与保真采样器的压力保持一致；
[0019](4)打开球阀，同时启动第一电机和第二电机，通过第一丝杠和丝杠螺套推动活塞，通过第二丝杠和滚珠丝杠副带动二次取样筒，活塞和二次取样筒同时向球阀与保真采样器的管状内腔移动；活塞推动保真采样器中的样品向上移动，使位于上部的上覆水样品通过针阀和管路转移到上覆水样品筒中；转移完成后停止两个电机，关闭针阀；
[0020](5)开启第二电机，继续推动二次取样筒向上位移直至抵达保真采样器的顶端，完成二次采样；此时第一丝杠和活塞保持不动；
[0021](6)将两个电机同时反向运转，通过第一丝杠带动活塞，通过第二丝杠和滚珠丝杠副带动二次取样筒，使二次取样筒和活塞同时向下移动，利用二次取样筒将沉积物样品转移至保压转移舱内；
[0022](7)关闭两个电机和球阀；卸除内部压力后，从球阀上拆除保真采样器；
[0023](8)用抱箍将沉积物样品筒连接在球阀上，以增压系统向沉积物样品筒中注入加压去离子水，使其压力与保压转移舱保持一致；
[0024](9)打开球阀，同时启动两个电机，通过第一丝杠带动活塞，通过第二丝杠和滚珠丝杠副带动二次取样筒；活塞和二次取样筒同时向上移动，二次取样筒向上位移直至抵达沉积物样品筒的顶端，多余的去离子水从接至泄压管的安全阀排出；
[0025]关闭第一电机，使第二电机反转，第二丝杠和滚珠丝杠副带动二次取样筒反方向移动，将沉积物样品留在沉积物样品筒内；转移完成后，继续将两个电机反向运转，将二次取样筒和活塞收回至保压转移舱体中；
[0026](10)关闭两个电机和球阀，卸除内部压力后，从球阀上拆除保压转移舱。
[0027]本专利技术中，保压转移舱与现有保真采样器的球阀相匹配，用于装置在保压转移过程中的压力维持，连接处采用抱箍设计，能快速进行连接。两个电机可以驱动丝杠运动，从而带动活塞及二次取样筒的位移。二次取样筒与活塞可以相对运动；舱体可以耐压30MPa的内部压力，尺寸不超过400
×
400
×
1500mm。
的外部。第二丝杠4
‑
7上配合嵌套安装了滚珠丝杠副4
‑
6，二次取样筒4
‑
1以其末端穿过并固定在滚珠丝杠副4
‑
6上。因此，第一丝杠4
‑
8和第二丝杠4
‑
7之间没有直接或间接的连接关系。通过第一丝杠的旋转可以带动丝杠螺套4
‑
3和活塞4
‑
2的直线运动，通过第二丝杠的旋转可以带动二次取样筒4
‑
1的直线运动。
[0042]球阀6、保真采样器1和沉积物样品筒5具有相同内径尺寸的管状内腔，当球阀6与保真采样器1或沉积物样品筒5相连时，二次取样筒4
‑
1能在第二丝杠4
‑
7的驱动下，由滚珠丝杠副4
‑
6带动着穿过管状内腔形成的通道，且与其保持间隙配合；活塞4
‑
2能在第一丝杠4
‑
8的驱动下穿过二次取样筒4
‑
1内腔形成的通道，且活塞4
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海底沉积物含上覆水的保压转移装置，包括用于采集含上覆水的海底沉积物的保真采样器，其一端以球阀封闭；其特征在于，还包括保压转移舱、上覆水样品筒和沉积物样品筒；所述保压转移舱呈中空筒状，其一端能与所述球阀相连，另一端封闭，保压转移舱体上设有用于连接增压系统的增压端口；在保压转移舱内部沿轴向平行布置两根丝杠，丝杠的端部穿过保压转移舱的封闭端，并分别连接一个电机；其中，第一丝杠嵌套装有可延伸的丝杠螺套，丝杠螺套的末端设有活塞；管状的二次取样筒套装在第一丝杠及丝杠螺套的外部，且末端穿过并固定在滚珠丝杠副的一端，滚珠丝杠副的另一端配合安装在第二丝杠上；所述球阀、保真采样器和沉积物样品筒具有相同内径尺寸的管状内腔，当球阀与保真采样器或沉积物样品筒相连时，二次取样筒能在第二丝杠的驱动下穿过管状内腔形成的通道，且与其保持间隙配合；丝杠螺套和活塞能在第一丝杠的驱动下在二次取样筒内部移动，且活塞与其保持间隙配合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球阀与保真采样器之间或球阀与沉积物样品筒之间通过抱箍相连。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球阀与保压转移舱之间通过抱箍相连。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保真采样器的一端与球阀连接，另一端设针阀。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上覆水样品筒呈中空筒状，内部设有活塞；其上端盖设置接入样品的管路，下端盖设置排放管路。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该装置还包括用于连接上覆水样品筒的安全阀。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积物样品筒上设有用于连接增压系统的引压管，以及用于释放压力的泄压管。8.利用权利要求1所述保压转移装置实现上覆水样品和沉积物样品分别转移的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)用抱箍将保压转移舱与保真采样器的球阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，阮东瑞，陈道华，曹珺，梁涛，王玉红，王豪，郭进，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：