一种浅层气地层原位气体浓度量测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种浅层气地层原位气体浓度量测装置，包括静力触探装置，静力触探装置包括探头和静力触探探杆筒，探头从下至上依次连接有金属杆A、金属杆B、探头外壳体和金属杆C，探头外壳体内部具有储气筒腔，探头外壳体底部设有气体通道，气体通道外部依次设有防水透气膜、圆筒状透水石，储气筒腔内部安装有激光甲烷浓度传感器；金属杆C顶部安装有复合线缆转接头，金属杆C竖向开有线路通道B、排气通道，金属杆C顶部安装有抽气管，数据传输线B通过复合线缆转接头上连接有复合线缆。本实用新型专利技术在探头中安装激光甲烷浓度传感器，可以同时获取锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力、原位浅层气甲烷浓度信息，增强了原位勘察获取浅层气地层信息的能力。气地层信息的能力。气地层信息的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种浅层气地层原位气体浓度量测装置


[0001]本技术涉及岩土工程勘察领域，尤其涉及一种浅层气地层原位气体浓度量测装置。

技术介绍

[0002]浅层气一般是指埋深浅于1500m，温度低于70℃地层中的各类天然气资源。地层沉积物中富含的有机质，在低温、未成熟、还原环境下经厌氧微生物降解而形成的富甲烷气体，是浅层气的主要成分。这种富含浅层气的地层被称为含浅层气地层。浅层气在世界范围内广泛分布，尤其是临江、临海的陆海交互环境中，在中国主要分布于长江中下游两岸、长江三角洲、珠江三角洲冲积平原地区等。近年来，随着工程建设的不断增多，不少工程处于含浅层气区域，由于气体埋深浅(10m～100m)，且成分主要为甲烷，因甲烷易燃、易爆，导致浅层气地质工程灾害问题愈发突出，给工程构成安全威胁。如：杭州地铁、杭州湾大桥建设过程中都遭遇到浅层气喷发和燃烧，引起过地面塌陷问题。上海地下空间开发利用过程中，也遇到浅层气释放、燃烧，引起恶性工程事故的例子，带来较大的经济损失。为保障人员的生命安全和工程项目的顺利开展，在工程勘察阶段查清含浅层气地层的分布层位、气体浓度等信息十分必要。
[0003]孔压静力触探(CPTU)相对于钻孔勘探方式，有高效率、低成本的特点，可在现场连续获得实时数据。目前已有基于静力触探技术的浅层气地层原位气体浓度量测装置，如“海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置(CN111537464A)”。但由于含浅层气地层往往水、气同层，上述装置在量测过程中对探头的工作环境要求严苛，对地层水的抗干扰性较低。

技术实现思路
r/>[0004]本技术的目的在于克服现有技术对浅层气地区岩土工程勘探中原位不间断获取含浅层气地层中气体浓度的技术难题，提供一种浅层气地层原位气体浓度量测装置，可配合普通静力触探设备在现场连续不间断获取沿地层竖向不同深度处各个含气层中的甲烷浓度，具有安装拆卸便捷、操作简便、抗水汽干扰性强等优点。
[0005]本技术的目的通过下述技术方案实现：
[0006]一种浅层气地层原位气体浓度量测装置，包括静力触探装置，所述静力触探装置包括探头和与探头连接的静力触探探杆筒，所述探头从下至上依次连接有金属杆A、金属杆B、探头外壳体和金属杆C，所述探头外壳体底部具有连接端头，探头外壳体内部具有储气筒腔，探头外壳体底部设有与储气筒腔相连通的气体通道，气体通道外部依次设有防水透气膜、圆筒状透水石，储气筒腔内部安装有带有数据传输线B的激光甲烷浓度传感器；所述金属杆C顶部安装有复合线缆转接头，金属杆C竖向开有与储气筒腔连通的线路通道B、排气通道，金属杆C顶部安装有与排气通道密闭连通的抽气管，所述数据传输线B与复合线缆转接头连接，向上连接有复合线缆。
[0007]为了更好地实现本技术，本技术还包括数据采集及气体循环系统，数据
采集及气体循环系统包括数据采集仪和气体循环泵，复合线缆与数据采集仪连接，所述抽气管与气体循环泵连接，抽气管上设有阀门。
[0008]优选地，所述金属杆A下部螺纹连接有锥头，锥头内部设有锥尖阻力量测模块，金属杆A与锥头之间安装有环状透水石，金属杆A内部设有与环状透水石相对应的孔隙水压力量测模块，金属杆A内部还设有侧壁摩阻力量测模块，锥尖阻力量测模块、孔隙水压力量测模块和侧壁摩阻力量测模块分别与数据传输线A连接，数据传输线A通过接线端子顺次连接复合线缆转接头、数据传输线C；所述金属杆B中部具有竖向的线路通道A，所述连接端头内部也设有与线路通道A等内径的线路中心通道。
[0009]优选地，所述金属杆A顶部具有外螺纹插柱A，所述金属杆B底部具有与外螺纹插柱A插接配合的内螺纹筒A，外螺纹插柱A外部设有螺纹A，内螺纹筒A内壁设有与螺纹A螺纹连接的螺纹B；所述金属杆B顶部具有带有螺纹C的内螺纹筒B，所述连接端头与内螺纹筒B配合螺纹插接，连接端头外部设有与螺纹C相配合的螺纹D。
[0010]优选地，所述金属杆B的内螺纹筒B顶部设有密封橡胶垫圈A，所述防水透气膜设于探头外壳体底部，所述防水透气膜包括内外两层防水透气膜，两层防水透气膜之间设有管状穿孔支撑钢板，管状穿孔支撑钢板顶部、圆筒状透水石顶部设有密封橡胶垫圈B。
[0011]优选地，所述探头外壳体顶端内侧设有螺纹E，所述金属杆C底部具有中空螺纹柱，中空螺纹柱外部设有与螺纹E螺纹连接配合的螺纹F，中空螺纹柱的中空内壁设有螺纹G，所述激光甲烷浓度传感器顶部具有螺纹插接柱，螺纹插接柱外部设有与螺纹G螺纹配合的激光甲烷浓度传感器连接螺纹。
[0012]优选地，所述金属杆C外侧壁设有螺纹H，所述静力触探探杆筒内壁设有与螺纹H螺纹连接的内螺纹，金属杆C螺纹安装于静力触探探杆筒内。
[0013]本技术较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0014](1)本技术可配合普通静力触探设备在现场连续不间断获取沿地层竖向深度范围内各个含气层中的甲烷浓度，解决了目前对浅层气地区岩土工程勘探中原位不间断获取含浅层气地层中气体浓度的难题，具有安装拆卸便捷、操作简便、抗水汽干扰性强等优点。
[0015](2)本技术在探头中安装激光甲烷浓度传感器，其不怕水汽干扰，可以同时获取锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力、原位浅层气甲烷浓度信息，增强了原位勘察获取浅层气地层信息的能力。
附图说明
[0016]图1为实施例中静力触探装置中探头的结构示意图；
[0017]图2为图1中探头第一部分的结构示意图；
[0018]图3为图1中探头第二部分的结构示意图；
[0019]图4为图1中探头第三部分的结构示意图；
[0020]图5为图1中探头第四部分的结构示意图；
[0021]图6为静力触探装置、数据采集及气体循环系统联合布设使用时的结构示意图。
[0022]其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
[0023]1—探头，2—静力触探探杆筒，3—静力触探装置，4—静力触探仪，5—数据采集
仪，6—气体循环泵，7—阀门，8—数据采集及气体循环系统，9—地下水位线，10—杂填土层，11—封盖层，12—含气层，101—锥尖阻力量测模块，102—孔隙水压力量测模块，103—侧壁摩阻力量测模块，104—金属杆A，105—环状透水石，106—螺纹A，107—数据传输线A，108—接线端子，109—锥头，21—螺纹B，22—线路通道A，23—金属杆B，24—密封橡胶垫圈A，25—螺纹C，31—圆筒状透水石，32—防水透气膜，33—气体通道，34—管状穿孔支撑钢板，35—探头外壳体,351—连接端头，352—储气筒腔，36—密封橡胶垫圈B，37—螺纹D，38—螺纹E，41—激光甲烷浓度传感器，42—螺纹F，43—激光甲烷浓度传感器连接螺纹，44—线路通道B，45—排气通道，46—金属杆C，47—螺纹G，48—复合线缆转接头，49—数据传输线B，410—数据传输线C，411—复合线缆，412—抽气管，413—螺纹H。
具体实施方式
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅层气地层原位气体浓度量测装置，其特征在于：包括静力触探装置（3），所述静力触探装置（3）包括探头（1）和与探头（1）连接的静力触探探杆筒（2），所述探头（1）从下至上依次连接有金属杆A（104）、金属杆B（23）、探头外壳体（35）和金属杆C（46），所述探头外壳体（35）底部具有连接端头（351），探头外壳体（35）内部具有储气筒腔（352），探头外壳体（35）底部设有与储气筒腔（352）相连通的气体通道（33），气体通道（33）外部依次设有防水透气膜（32）、圆筒状透水石（31），储气筒腔（352）内部安装有带有数据传输线B（49）的激光甲烷浓度传感器（41）；所述金属杆C（46）顶部安装有复合线缆转接头（48），金属杆C（46）竖向开有与储气筒腔（352）连通的线路通道B（44）、排气通道（45），金属杆C（46）顶部安装有与排气通道（45）密闭连通的抽气管（412），所述数据传输线B（49）与复合线缆转接头（48）连接，向上连接有复合线缆（411）。2.按照权利要求1所述的一种浅层气地层原位气体浓度量测装置，其特征在于：还包括数据采集及气体循环系统（8），所述数据采集及气体循环系统（8）包括数据采集仪（5）和气体循环泵（6），所述复合线缆（411）与数据采集仪（5）连接，所述抽气管（412）与气体循环泵（6）连接，所述抽气管（412）上设有阀门（7）。3.按照权利要求1或2所述的一种浅层气地层原位气体浓度量测装置，其特征在于：所述金属杆A（104）下部螺纹连接有锥头（109），锥头（109）内部设有锥尖阻力量测模块（101），金属杆A（104）与锥头（109）之间安装有环状透水石（105），金属杆A（104）内部设有与环状透水石（105）相对应的孔隙水压力量测模块（102），金属杆A（104）内部还设有侧壁摩阻力量测模块（103），锥尖阻力量测模块（101）、孔隙水压力量测模块（102）和侧壁摩阻力量测模块（103）分别与数据传输线A（107）连接，数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，郭鹏鹏，余颂，刘建平，张国超，吴刚，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：