[发明专利]一种快速测量深海海底气体渗漏即时通量的装置与方法

说明书

本发明涉及深海环境监测技术领域，具体涉及一种快速测量深海海底气体渗漏即时通量的装置与方法。包括壳体、驱动机构、水合物抑制剂存放容器和气体收集容器。所述驱动机构设置在壳体内，包括水合物抑制剂释放驱动机构和气体收集容器开合驱动机构。所述水合物抑制剂存放容器设置在壳体的下端，与水合物抑制剂释放驱动机构连接，所述气体收集容器设置在水合物抑制剂存放容器的下端，所述气体收集容器的下端设置有容器盖，所述容器盖与气体收集容器开合驱动机构连接。本发明利用机械臂即可完成所有测量过程，通过快速捕获并获得气体体积计算出即时通量，过程直观、操作简便。在测量时使气泡不会快速凝华为固态水合物，提高了获取气体体积的准确性。

技术领域

本发明涉及深海环境监测技术领域，具体涉及一种快速测量深海海底气体渗漏即时通量的装置与方法。

背景技术

全球范围内深海海底广泛存在有气体以游离态渗漏至海水中的现象，这些气体包括以甲烷为主的烃类气体、二氧化碳等富碳流体，它们构成了全球海水碳输入的重要组成部分。获取气体通量对于评价具体海域环境效应以及理解全球碳循环具有重大的科学意义。同时，高通量海底烃类气体渗漏可以指示埋藏的天然气水合物矿产，获取气体通量也是水合物早期勘查的重要手段。

当前，获取深海海底原位气体渗漏通量的方法主要有两种：一是使用坐底工作站，该类装置测量模块多且集成程度高，可以完成多参数的长时间测量(数天至数月不等)。二是使用水下调查载具(例如水下机器人)将测量体积的简易容器直接带至海底渗漏喷口上方进行测量。然而上述两种方法在时效性、操作性、操作准确度方面存在问题，无法满足海底原位快速、简易、多点测量的要求。

具体的，对于使用坐底工作站，气体通量数据存储在装置当中，仅在回收后才能获得(回收通常在数天至数月后不等)，然而实际中有时需要现场及时获取气体通量以保障后续作业的正常展开，该类设备难以做到及时反馈数据。此外，坐底工作站在航次作业中需要单独设置下放和回收作业，工程程序较多，操作较为复杂。最后，由于海底气体渗漏区域通常存在多个喷口，而工作站在坐底后无法轻易改变位置，仅能测量单处气体渗漏喷口，无法在短时间内完成多处测量，难以反映具体海底渗漏区气体通量的整体情况。

而使用水下调查载具(例如水下机器人)进行测量，最大问题在于深水环境下通常为低温高压条件，渗漏出的气泡进入容器后会在数秒内由外至内冻结成似球状的水合物固体，导致容器内呈现出似葡萄串的多个水合物固态球体，造成气体体积无法原位即时测量，这时通常会提拉水下载具直至周围温度压力条件不满足水合物形成，待水合物分解为气体后再读取容器内体积，在该过程中装置会受到水下洋流的扰动导致部分气体逃逸，从而造成测试结果出现偏差。

针对上述问题，现在亟需设计研发一种快速测量深海海底气体渗漏即时通量的装置与方法。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种快速测量深海海底气体渗漏即时通量的装置与方法。

本发明的技术方案为：

一种快速测量深海海底气体渗漏即时通量的装置，包括壳体、驱动机构、水合物抑制剂存放容器和气体收集容器。所述驱动机构设置在壳体内，包括水合物抑制剂释放驱动机构和气体收集容器开合驱动机构。所述水合物抑制剂存放容器设置在壳体的下端，与水合物抑制剂释放驱动机构的输出端连接，所述气体收集容器设置在水合物抑制剂存放容器的下端且与水合物抑制剂存放容器连通，所述气体收集容器的下端设置有容器盖，所述容器盖与气体收集容器开合驱动机构的输出端连接。

进一步的，所述壳体的外侧壁上设置有凸出于壳体的驱动开关，所述驱动开关与水合物抑制剂释放驱动机构和气体收集容器开合驱动机构电性连接。

进一步的，所述水合物抑制剂释放驱动机构包括第一电机、齿轮、推杆和活塞，所述第一电机的输出端与齿轮连接，所述齿轮与推杆连接，所述活塞设置在水合物抑制剂存放容器内且活塞的两端与水合物抑制剂存放容器的侧壁贴合。所述第一电机驱动齿轮转动，所述齿轮转动带动推杆向下移动进而带动活塞在水合物抑制剂存放容器中向下运动。