[发明专利]适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法

说明书

本发明属于深海高温热液流体的原位光谱探测领域，具体地说是一种适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法，探头舱内部尾部通过光缆接头经深海充油光缆与主耐压舱内的激光器、光谱仪连接，前部通过探杆到达加热模块部分；探杆内部包含流体通道和探头通道，通过液压接头经液压管路与流体样品抽滤系统连接；加热模块接入外接电源并通过加热器进行加热，在流体样品抽滤系统的驱动下，高温热液流体经过滤器进入加热模块内部的光谱探测腔，拉曼探头完成高温热液流体的原位拉曼光谱探测。本发明可在主耐压舱和流体样品抽滤系统的配合下，保持温度压强不变，完成高温热液流体的原位探测。

技术领域

本发明属于深海高温热液流体的原位光谱探测领域，具体地说是一种适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法。

背景技术

由于深海热液喷口流体的温度可达450℃，pH值可低至2，并且富含金属硫化物颗粒，现有的传感器很难做到保温保压的原位探测；而在温度压强等外部条件变化时，金属硫化物颗粒会沉降附着，并且热液流体中的成分也可能发生改变。因此，需要改进现有的原位探测方式，避免温度压强等外部条件对原位测量结果带来的影响。防颗粒物附着的方式也需要改进，一方面通过前置过滤将粒径较大的颗粒物滤除，另一方面通过加热保持流体的温度避免颗粒物因溶解度变化造成的沉降附着。以上情况决定了针对深海高温热液流体，需要对传统探测装置进行改善，以克服温度维持方式和颗粒物附着两方面的不足。

发明内容

针对上述深海高温热液流体原位探测所存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的拉曼探头装置包括探头舱、探杆、加热模块、光缆接头及液压接头，其中探头舱的探头舱壳体为内部中空结构，一端安装有所述光缆接头，另一端与所述探杆的一端密封连接，该探杆的另一端设有所述加热模块，所述探头舱壳体内安装有拉曼探头；所述探杆内部分别开设有探头通道及流体通道，该探杆上安装有液压接头，所述液压接头的一端与流体通道相连通，另一端通过液压管路与流体样品抽滤系统相连；所述加热模块包括加热模块本体、加热模块壳体及加热器，该加热模块本体的一端与所述探杆的另一端密封连接，所述加热模块本体的另一端安装有过滤器，所述探头通道及流体通道分别延伸至加热模块本体内部，该加热模块本体内分别设有光谱探测腔及进液通道，所述光谱探测腔的一端分别与探头通道及流体通道相连通，另一端通过所述进液通道与过滤器相连通；所述加热模块壳体安装于加热模块本体外部，所述加热器位于加热模块壳体内，并安装在所述加热模块本体外表面上，该加热器通过深海电缆与外接电源相连；所述光缆接头通过深海充油光缆与主耐压舱连接。

其中：所述加热模块壳体内还设有保温层，该保温层包裹于所述加热模块本体的外部，所述加热器安装于保温层上。

所述保温层内设有安装于加热模块本体上的温度传感器，该温度传感器通过电缆与所述主耐压舱连接，用于控制所述光谱探测腔的温度。

所述流体通道的轴向中心线与探头通道的轴向中心线相平行。

本发明适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置的使用方法为：所述主耐压舱通过深海充油光缆与探头相连，实现激发激光以及样品拉曼信号的传输；所述流体样品抽滤系统通过液压管路与探杆相连，抽取外界的高温热液流体进入加热模块本体内的光谱探测腔中，实现进样；所述过滤器滤除高温热液流体中大粒径的颗粒物，所述外接电源通过深海电缆与加热模块内的加热器相连，维持进入光谱探测腔的高温热液流体样品的温度，在所述光谱探测腔内实现保温保压原位高温热液流体的拉曼光谱探测。具体为：

所述探杆通过液压接头经液压管路与流体样品抽滤系统相连，在所述流体样品抽滤系统的驱动下，高温热液流体从外界通过所述过滤器进入到加热模块本体内的光谱探测腔；