[发明专利]甲烷渗漏条件下生物地球化学作用模拟实验系统有效

专利信息
申请号: 201710227439.1 申请日: 2017-04-10
公开(公告)号: CN106935120B 公开(公告)日: 2019-08-30
发明(设计)人: 许天福;贝科奇;黄桂海;田海龙;曹玉清 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: G09B23/24 分类号: G09B23/24;G09B23/40
代理公司: 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 代理人: 王立文
地址: 130012 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 甲烷 渗漏 条件下 生物 地球化学 作用 模拟 实验 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种海域天然气水合物伴生生物地球化学作用的科学研究设备和实验教学设备,尤其是海域天然气水合物分解有关的甲烷渗漏及其伴生生物地球化学作用模拟实验装置和实验方法。

背景技术

能源、环境和发展,属于人类社会进步要协调的重要对象,寻找一种新型清洁能源,是当前处理上述三者关系的重要途径之一。天然气水合物作为一种全新的、潜力巨大的高效清洁能源,受到各国高度关注,被认为是21世纪的替代能源。

天然气水合物的稳定性常常受到温度、压力、地温梯度、气体组成、孔隙水盐度等条件的控制,自然条件的变化或人类勘探、开发活动都会引起天然气水合物稳定性破坏而分解,释放出甲烷,在浅表沉积层中形成特有的甲烷渗漏环境,并引起一系列的生物地球化学作用。甲烷生物地球化学作用不仅控制了甲烷向海水(乃至大气)的泄漏,同时还会伴生多种有助于探寻海底水合物藏的地质和地球化学标识。

目前有关水合物分解有关的甲烷渗漏及其伴生生物地球化学行为的研究刚刚起步,鉴于甲烷渗漏系统的时空易变性,在对甲烷渗漏区进行采样分析和原位监测基础上,辅以相关的室内实验研究很有必要。国内与海底甲烷渗漏及其伴生效应有关的模拟实验系统不多,已有实验装置都是只能模拟单一的或者部分的实际场地条件,无法准确刻画海底沉积层中的甲烷流动行为,实现其伴生的生物地球化学作用的再现和定量化研究。

室内模拟生物地球化学作用是教学必不可少的重要环节,也是室内教学的重要实验手段,室内模拟生物地球化学作用对野外地质工作具有重要的指导意义。目前还没有用于甲烷渗漏条件下生物地球化学作用模拟实验方面的教学设备及模拟实验方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供一种甲烷生物地球化学作用和水合物分解合成研究的直观教学实验装置,旨在解决现有实验装置不能实现表征真实的海底甲烷渗漏和微生物赋存的沉积层环境。通过实验装置,客观模拟和表征真实的海底甲烷渗漏环境,对在相关微生物作用下发生的甲烷生物地球化学作用进行直观教学和科学合理的实验研究的甲烷渗漏条件下生物地球化学作用模拟实验装置;

本发明的另一目的是提供一种海底甲烷渗漏及其伴生生物地球化学作用模拟实验系统的实验方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

一种甲烷渗漏条件下生物地球化学作用模拟实验系统,是由甲烷气源1通过管线、阀和法兰经静音空气压缩机2、气体增压泵3、储气容器4、阀控流量计5和单流阀6与设在恒温箱17内的反应釜10底部设有的进气口24连接,恒温箱17内侧壁上部装有甲烷泄漏报警器8,储气容器4通过管线、阀和法兰经回压阀14和缓冲罐15与手摇泵16连接,平流泵13通过管线、阀和法兰分别与带活塞的微生物容器11和带活塞的海水容器12连接,带活塞的微生物容器11和带活塞的海水容器12分别通过管线、阀和法兰与进气口24连接,真空泵18通过管线、阀和法兰与与反应釜10上部抽真空孔27连接,静音空气压缩机2、气体增压泵(3)、阀控流量计5、单流阀6、温度测定传感器7、甲烷泄漏报警器8、电阻率测定仪9、平流泵13、回压阀14、恒温箱17、真空泵18、所设调压阀、控制阀和压力传感器分别与控制及显示19连接构成。

反应釜10上部设有温度测定口22、伞形气液分离器23、进出气口25、抽真空口27和压力测定口,右侧壁设有三个以上液体取样口20,左侧壁设有电阻率测定口21,反应釜10内部设有滤网压板26构成。

反应釜10上部设有的进出气口25通过三通与控制阀F3与回压阀14间的管线连接,当给反应釜10增压时进出气口25是进气口,当反应釜10内压力大于回压时进出气口25是出气口。

甲烷渗漏条件下生物地球化学作用模拟实验系统的实验方法,包括以下步骤:

a、依照研究区的海水组分,配置模拟海水样品,培育相关微生物溶液,蒸馏水若干,研究区沉积物样品,充足的天然气(CH4)气源;

b、将静音空气压缩机2、气体增压泵(3)、阀控流量计5、单流阀6、温度测定传感器7、甲烷泄漏报警器8、电阻率测定仪9、平流泵13、回压阀14、恒温箱17、真空泵18、所设调压阀、控制阀和压力传感器分别与控制及显示19连接;并将温度测定传感器7置于温度测定口22内,电阻率测定仪9置于电阻率测定口21内;

c、打开电源开关,检查电路及传感器是否正常,检查是否有泄漏情况;

d、将微生物容器11和海水容器12的活塞置于底部,填装微生物样品和配置好的海水样品;

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